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RAPPORT de Stage ER3 2022-2023
RAPPORT de Stage ER3 2022-2023
RAPPORT de Stage ER3 2022-2023
PRESENTE PAR
RAPPORT DE STAGE
Par
Thème :
Installation d’un système d’électrification solaire photovoltaïque :
cas du bâtiment de centre aéré de Niamey
DEDICACE
Avec l’expression de ma reconnaissance, je dédie ce modeste travail à ceux qui, quels que
soient les termes embrassés, je n’arriverais jamais à leur exprimer mon amour sincère.
A ces personnes, offre de Dieu, mes précieux à qui doivent ma réussite et tout mon respect.
Mon cher père Moussa et ma chère mère Fatimatou.
A ma famille, mes proches, mes amis ainsi que mes camarades, à qui je souhaite plus de
succès.
I
REMERCIEMENTS
Ce rapport est le fruit de stage que j’ai effectué à Help Company Engineering . Avant tout
développement sur cette expérience professionnelle il m’apparait opportun de commencer ce
rapport de stage par exprimer ma gratitude envers Allah, le tout puissant le miséricordieux, le
créateur de l’univers qui m’a permis d’atteindre ce stade et d’effectuer ce travail dans les
bonnes conditions.
C’est l’occasion pour moi de saluer tous ceux qui m’ont soutenu par des conseils et
encouragement, sans oublier mes parents, qui, pour leurs soutiens moraux et financiers et qui
sont un symbole de motivation pour moi.
J’exprime également par ce présent rapport mes remerciements à mon encadreur de stage
précisément Mr SAIDOU ALIO Mamane Sani Ingénieur en Electromécanique et
Directeur de HCE ainsi que mes différents camarades de stage, à l’intégrité du
personnel de help company engineering de m’avoir accueilli à bras ouverts et traité en
tant que stagiaire avec une grande hospitalité et pleins de respect.
Mes vifs remerciements vont à l’ensemble de nos enseignants de l’université Dan Dicko
Dan Koulodo de Maradi en général et particulièrement à ceux du département de
physique pour avoir contribué à notre formation académique tout au long de ce cycle. Il
s’agit entre autres de :
II
RESUME
Durant ce stage nous avons eu à effectuer l’installation d’un système d’électrification solaire
photovoltaïque pour alimenter un bâtiment se trouvant au centre aéré dans la ville de Niamey.
Cette installation photovoltaïque est de nature hybride ; le solaire photovoltaïque (avec
batterie comme système de stockage) et la Nigelec, le tout interconnecté dans un
convertisseur hybride. La puissance installer est de 2,4 kW et le convertisseur hybride peut
supporter une puissance de l’ordre de 5 kW. Le but de cette installation est que le bâtiment
soit autonome, qu’il soit à l’abris des coupures et avoir à la fin du mois une facture moins
lourde. Une succession des taches ont été effectué pour aboutir à une telle installation, il
s’agit de :
Dimensionnement,
La connaissance de la source auxiliaire (réseau de la Nigelec)
L’établissement du cahier de charge,
L’achat des équipements,
Enfin l’installation de ces derniers
III
TABLE DES MATIERES
DEDICACE ................................................................................................................................. I
REMERCIEMENTS ................................................................................................................. II
Introduction ................................................................................................................................ 3
Conclusion .................................................................................................................................. 6
Introduction ................................................................................................................................ 8
IV
2.4.1 Modules photovoltaïque .......................................................................................... 12
Conclusion ................................................................................................................................ 27
Introduction .............................................................................................................................. 29
V
3.3 Dimensionnement de la source photovoltaïque à installer ............................................. 29
3.9 Raccord du système d’électrification solaire aux différentes charges du bâtiment ....... 43
3.10 Vérification................................................................................................................... 45
Conclusion ................................................................................................................................ 45
VI
LISTE DES SYMBOLES
A : Ampère
𝐀𝐂 : Courant Alternatif
𝐀𝐡 : Ampère heure
𝐁𝐣 : Besoin journalier
𝐂𝐛𝐚𝐭𝐭𝐞𝐫𝐢𝐞 : Capacité d’une batterie
𝐂𝐛𝐭 : Capacité totale
𝐃𝐂 : Courant continu
𝐄𝐬 : Ensoleillement du lieu
𝐄𝐬𝐫𝐞𝐟 : Ensoleillement de référence = 1kw/m2
GE : Groupe Electrogène
HCE: Help Company Engineering
𝐈 : Courant maximal
𝐢 : Courant qui doit circuler dans le câble
𝐈𝐂𝐂 : Courant de court-circuit
𝐈𝐫𝐫 : Irradiation
𝐈𝐦𝐩𝐩 : courant au point de puissance maximale
𝐤 : Coefficient de correction
𝐊𝐟 : Conductivité du fil
𝐤𝐦 : kilomètre
𝐤𝐖𝐡 : kilo-watt-heure
𝐊𝐖𝐜 : kilowatts crête
𝐋 : Longueur du câble
𝐌𝐏𝐏𝐓 : suivi du point de puissance maximale
𝐦𝟐 : mètre carré
𝐦𝐦𝟐 : millimètre carré
𝐍 : Nombre de jours d’autonomie
𝐧𝐢 : Nombre d’équipements
𝐍𝐢 : Nombre d’appareils
𝐍𝐛−𝐩 : Nombre de batteries en parallèle
𝐍𝐛_𝐬 : Nombre de batteries en série
𝐍𝒃𝒕 : Nombre de batteries total
VII
𝐍𝐦_𝐩 : Nombre de modules en parallèle
𝐍𝐦_𝐬 : Nombre de modules en série
𝐍𝐦𝐭 : Nombre de modules total
𝐏𝐂 : Puissance crête
PHE : Photovoltaïque Hydroélectricité et Eolienne
𝐏𝒊 : Puissance des appareils
𝐏𝐕 : Photovoltaïque
𝐏𝐎𝐧 : Puissance de l’onduleur
𝐏𝐏𝐌 : Point de Puissance Maximale
𝐏𝐦𝐚𝐱 : Puissance maximale
𝐏𝐝𝐦𝐚𝐱 : Décharge maximale des batteries
𝐒𝐦𝐢𝐧 : section minimale du câble
𝐓𝐢 : Temps de travail des équipements
𝐔𝐑 : Tension du régulateur
𝐔𝐎𝐧 : Tension de l’onduleur
𝐔𝐛 : Tension de batterie
𝐔𝐂𝐎 : Tension de circuit ouvert
𝐔𝐦 : Tension d’une batterie
𝐔𝐮 : Tension d’utilisation
Δ𝐔𝐦𝐚𝐱 : Chute de tension max
𝐕 : Volt
𝐕𝐦𝐩𝐩 : Tension au point de puissance maximale
Vco : Tension en circuit ouvert
𝐖𝐜 : Watt Crête
𝐖𝐡 : Wattheure
𝛈𝐛 : Rendement des batteries
T° : Température en degré
ºc : Degré Celsius
VIII
LISTE DES FIGURES
IX
Figure 3. 17: Photo de boitier de l’onduleur avec les 3 disjoncteurs installés ......................... 41
Figure 3. 18 : Photo de raccord entre le convertisseur et les disjoncteurs .............................. 42
Figure 3. 19: Disjoncteur C 125 A installé et raccordé au convertisseur ................................. 42
Figure 3. 20: câblage entre les différents éléments du système ............................................... 43
Figure 3. 21: Photo des câbles dans les goulottes le long du mur jusqu’aux tableaux de
répartition ................................................................................................................................. 43
Figure 3. 22: Photo du tableau de répartition raccordé au solaire ............................................ 44
X
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 2. 1: Différents type des batteries ............................................................................... 18
Tableau 2. 2: Détermination du champ photovoltaïque ........................................................... 24
Tableau 2. 3: Détermination du champ de stockage ................................................................ 25
Tableau 2. 4: Choix du régulateur ............................................................................................ 26
Tableau 2. 5: Choix du convertisseur (onduleur) ..................................................................... 26
XI
INTRODUCTION GENERALE
Dans le cadre de notre stage de fin de premier cycle au sein de Help Company Engineering
(HCE), nous avons reçu comme thème Installation d'un système d'électrification solaire
photovoltaïque : cas du bâtiment de centre aéré de Niamey. Il s'agit d'un système
d'électrification solaire photovoltaïque hybride avec 2 sources d'énergie dont la priorité est sur
le solaire et la 2eme source est celle du réseau de la NIGELEC.
1
CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE
D’ACCUEIL
2
Introduction
Help Company Engineering est une entreprise animée par des jeunes ingénieurs issus des
grandes écoles qui disposent d’une grande expérience des applications à caractère technique.
Elle est spécialisée dans les nouvelles technologies de l’énergie principalement dans la
fourniture, l’installation et la maintenance d’équipements de production d’énergie (groupe
estrogènes, énergies solaire, baies d’énergie, éolienne, électricité bâtiment…etc.) pour toutes
applications. Prestataire de service depuis Octobre 2020, HCE, s’occupe de garantir de
manière continue la fourniture d’énergie à ses clients. Elle s’inscrit dans une démarche
globale combinant confort, économie, ponctualité, fiabilité, sécurité et protection de
l’environnement. La société Help Company Engineering s’adresse aussi bien aux particuliers
qu’aux entreprises (publiques et privées), Administrations, ONG ou Organismes
internationaux. Help Company Engineering s’intéresse aussi au domaine de l’éducation à
travers sa filiale « Help School » en offrant une formation de qualité aux élèves et étudiants
afin de rehausser leur niveau intellectuel.
Elle couvre une palette élargie de service pour donner une réponse personnalisée à chacun de
ses clients. La Société Help Company Engineering est une société à responsabilité limité
(SARL) de droit Nigérien avec un capital sociale de six cent mille francs CFA (600.000
FCFA). Créée en 2020, elle exerce ses activités à Niamey la capitale du Niger, lieu de son
siège social. Le droit Nigérien dont elle est assujettie lui confère l’application des normes en
vigueur au Niger.
Help Company Engineering est situé à Niamey/Niger au quartier Koira Kano (fada Ténéré)
Comme illustre la figure 1.1.
3
1.1 Organisation de l’entreprise
Pour fonctionner le plus efficacement possible, Help Company Engineering a mis en place
une équipe dynamique qui délimite, ordonne, répartie, planifie les activités liées à ces axes
d’intervention. L’action et le résultat des mesures prises par son équipe sont les principaux
moteurs qui caractérisent l’organisation de l’entreprise.
Savoir faire
Installation photovoltaïque (tout système compris) ;
Installation d’un système de sécurité énergétique ;
Installation et maintenance des groupes électrogènes ;
Installation et maintenance des Baies d’énergie ;
Installation électrique domestique et industrielle ;
Génie civil (BTP) ;
Fourniture de matériels électriques ;
Encadrement et formation technique ;
Etc…
4
1.3 Filiales de l’entreprise
Pour une meilleure gestion des activités, HELP COMPANY ENGINEERING a décentralisé
ses secteurs d’activité en plusieurs filiales, à savoir :
H - Solar : qui traite tout ce qui concerne le système de l’énergie solaire ;
H – Génie Civil : qui recouvre toutes les activités de Bâtiment, Travaux Publics
H – Electricité : qui s’intéresse à l’installation et la maintenance de tous les systèmes
électrique et sources d’énergie électrique (G E, électricité bâtiment, Energie sur site
télécom…) ;
H – School : pour les encadrements, formations techniques et assistances
pédagogiques ;
H – Mécanique : pour la conception, la maintenance des machines et les projets de
réalisation.
En plus du souci de la qualité des produits utilisés dans la réalisation d’un projet qui
caractérise HCE, s’ajoute celui de respecter les plannings des travaux. Pour ce faire, HCE
applique une politique de renforcement des stocks en matériels avant le démarrage de tout
chantier.
Cette politique permet à cette société d’être respectueuse des délais et coûts d’exécution des
travaux d’un chantier. Cela consiste à déclencher le processus de commande (demande des
prix, Contrôle de conformité des produits, disponibilité des produits, positionnement de la
commande) des matériels non disponibles en stock nécessaire pour le chantier afin de choisir
le marché le plus offrant en termes de coûts d’achat (prix d’achat qw + frais de transport et
accessoires) et de qualité d’une part et d’autre part de garantir une livraison dans un délai
respectant le planning et le budget prévu des travaux.
L’un des points fort de la société est de mieux prendre en charge les nouvelles préoccupations
des clients. Ainsi elle reste à la pointe des technologies grâce à ses partenaires de travail,
administratifs, techniques et du matériels. Nous pouvons citer quelques-uns : NOVATECH,
PROSOMINES, LORENTZ, GRUNDFOS, TIME ENGINEERING, RAINBOW
SERVICES, ESPA-MT….
5
Conclusion
HCE est une jeune société qui n’a que deux ans d’expérience, mais elle a déjà à son actif
plusieurs références dont entre autres :
Installation des systèmes d’énergie sur les sites télécom « structure PV et baie
d’énergie » zone Zinder et Diffa (BACOREX) ;
Installation des systèmes d’énergie sur les sites télécom « Génie civil, structure PV et
baie d’énergie » (Rainbow Service) ;
Plusieurs formations sur le système solaire photovoltaïque ;
Installation et maintenance des groupes électrogènes
6
CHAPITRE II : GENERALITE SUR LE
SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE
7
Introduction
L’atmosphère terrestre absorbe une partie de l’énergie reçue du soleil, lorsque le rayonnement
solaire traverse l’atmosphère pour atteindre la surface terrestre, il est fortement atténué en
raison des phénomènes d’absorption et de diffusion par les différents constituants de celle-ci.
(BENATIALLAH, 2019)
8
2.2 Rayonnement solaire sur notre planète
9
2.3 Conversion photovoltaïque
Il existe différents types de cellules solaires (ou cellules photovoltaïques), et chaque type de
cellules a un rendement et un cout qui lui est propre. Il existe trois principaux types de
cellules :
Les cellules monocristallines : Ces cellules sont élaborées à partir d’un bloc de
silicium cristallisé en un seul cristal. Elles ont un taux de rendement de 12 à 16%.
Cependant, ce type des cellules sont très cher et difficiles à fabriquer, car il faut une
grande quantité d’énergie pour obtenir du cristal pur.
Les cellules polycristallines : Ces cellules sont élaborées à partir d’un bloc de
silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Vues de près, on peut voir les
orientations différentes des cristaux (tonalités différentes). Elles ont un rendement de
11 à 13%, mais leur cout de production est moins élevé que celui des cellules
monocristallines. (Rhayem, 2021)
10
Les cellules amorphes : Ces types de cellules sont moins coûteuses, mais leur
rendement reste assez faible de l'ordre de 6 à 10%. Cette technologie permet d'utiliser
des couches très minces de silicium amorphe sur des vitres, du plastique souple ou du
métal, par un procédé de vaporisation sous vides.
La figure ci-dessous montre les différents types de cellules. (Rhayem, 2021)
L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement
solaire. Elle fait partie des énergies renouvelables. Pour exploiter cette énergie, on doit
concevoir des cellules photovoltaïques qui convertissent l’énergie lumineuse en électricité.
Nombreuses cellules constituent un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont
regroupés pour former une installation solaire produisant par la suite de l’électricité qui peut
être consommée sur place par un particulier ou alimenter un réseau de distribution (chauffer
de l’eau ou produire de l’électricité). Cette conversion est assurée par des capteurs fabriqués
avec des matériaux sensibles à la longueur d’onde du visible nommé : cellule photovoltaïque
générant une tension qui varie entre 0,3V et 0,7 V selon le type de matériaux utilisé :
(Rhayem, 2021)
11
Figure 2. 5: Schéma de principe de fonctionnement de la cellule PV
Le système de régulation a pour rôle principal de stabiliser l’énergie délivrée par le module
solaire de manière à ce que celle-ci puisse être stockée dans des batteries et soit utilisable
12
Pour des applications en courant continu. Son rôle se manifeste aussi à protéger toute
l'installation photovoltaïque, et notamment la batterie qui est l'élément le plus sensible. Il est
au cœur du système, branché à la fois sur le module solaire, la batterie et les appareils qui
consomment l'électricité. Il existe actuellement deux (2) types de régulateur de charge :
Régulateur PWM : les régulateurs solaire PWM (pulse Wide management) possèdent
un bon rendement et permettent d’optimiser la charge de la batterie. C'est à l'heure
actuelle les régulateurs présentant le meilleur rapport prix/performance.
Régulateur MPPT : les régulateurs solaires MPPT (Maximum Power point Tracking)
quant à eux exploitent au maximum l’énergie fournie par les panneaux en faisant
varier leur tension en fonction de la luminosité. Selon les conditions, ils peuvent être
jusqu’à 35% plus performants que les régulateurs PWM. Les coordonnées du point
MPPT de fonctionnement original (V MPPT, I MPPT) ne sont pas fixe, elles
dépendent de la température, de l’éclairement, la technologie MPPT détermine à l’aide
d’un algorithme les coordonnées du point de fonctionnement optimal à chaque instant
et impose au panneau solaire de travailler au meilleur niveau de tension pour sa
production. Le régulateur MPPT convertit ensuite cette tension vers la tension qui
permet de recharger la batterie. Avec le régulateur MPPT, la production du panneau
dévient donc indépendante de l’état de charge de la batterie et est optimisée en
permanence en fonction des conditions environnementales (ensoleillement et
température). Ces mesures sont faites avec une fréquence élevée, de plus la
transformation de tension se fait avec peu de perte, la technologie MPPT offre donc un
gain appréciable de l’ordre de 20% à 30%. Les gains les plus importants sont obtenus
quand la batterie est déchargée et quand la température est basse. (Aminatou, 2014)
13
Figure 2. 7: exemple de régulateur
Un convertisseur d’énergie est un équipement que l’on dispose généralement soit entre le
champ PV et la charge (sans stockage avec charge en continu, il portera le nom de
convertisseur : Redresseur alternatif-continu), soit entre la batterie et la charge (il sera alors
appelé onduleur ou convertisseur : Hacheur continu-continu).
d’assurer la fluence d’énergie entre une source de tension continue et une source de
de conversion se trouve à l’interface entre les batteries (la source d’énergie en général)
DC Hacheur DC
en courant alternatif pour alimenter les utilisations qui fonctionnent avec ce type de
DC Onduleur AC
14
Figure 2. 8 : Exemple d’un onduleur hybride
L’onduleur hybride peut jouer 4 fonctions : fonction régulation pour contrôler la charge et la
décharge des batteries ; fonction onduleur pour convertir la tension continue en alternatif,
fonction hacheur pour convertir continue en continue et la fonction gradateur qui consiste à
convertir la tension du réseau en une tension compatible plus stable.
Il est caractérisé par :
15
sinusoïdale pure (200V - 50hz). La plus ou moins grande pureté de la tension de sorte
est obtenue grâce à : (Aminatou, 2014)
Un système de régulation qui maintient la tension et la fréquence aux valeurs
nominales, quelle que soit la tension d’entrée.
Un filtrage en sortie de l'onduleur, qui tend à lisser la forme de la tension donc à
réduire le taux d'harmonie. (Rhayem, 2021)
Dans une installation PV, le stockage correspond à la conservation de l’énergie produite par le
générateur PV, en attente pour une utilisation ultérieure. Actuellement, le stockage ne peut
être utilisée que dans des accumulateurs chimiques, ou l’énergie électrique est convertie et
stockée par des réactions chimiques réversibles. La gestion de l’énergie solaire nécessite
d’envisager des stockages suivant les conditions météorologiques et qui vont répondre à deux
fonctions principales : (Rhayem, 2021)
Capacité en Ampère heure : les ampères heures d’une batterie sont simplement le
nombre d'ampère qu'elle fournit multipliés par le nombre d'heures pendant lesquelles
circule ce courant.
Rapport de chargement et de déchargement : si la batterie est chargée ou déchargée à
un rythme différent que celui spécifié, la capacité disponible peut diminuer ou
augmenter. Généralement, si la batterie est déchargée à un rythme plus lent, sa
capacité augmentera légèrement. Si le rythme est plus rapide, la capacité sera réduite.
La température : un autre facteur qui influence la capacité de la batterie est la
température de la batterie et de son atmosphère. Le comportement d'une batterie est
spécifié à une température de 27 degrés. Des températures plus faibles réduisent leur
capacité significativement. Des températures plus hautes produisent une légère
16
augmentation de leur capacité, mais ceci peut augmenter la perte d'eau et diminuer la
durée de vie de la batterie.
La profondeur de décharge : Affecte les batteries de cycle profond, plus la décharge
est profonde plus la durée de vie de la batterie est réduite.
La tension d'utilisation : C'est la tension à laquelle l’énergie stockée est restituée
anormalement à la charge.
Le rendement : C'est le rapport entre l’énergie électrique restituée par l'accumulateur
et l'énergie fournie à l'accumulateur.
Le taux d’autodécharge : L'autodécharge est la perte de capacité en laissant
l'accumulateur au repos (sans charge) pendant un temps donné.
La durée de vie : un accumulateur peut être chargé puis déchargé complètement un
certain nombre de fois avant que ces caractéristiques ne se détériorent. Par ailleurs
quel que soit le mode d'utilisation de l'accumulateur. Il y'a une durée totale exprimée
en année (ou en nombre de cycles). (Rhayem, 2021)
Les batteries solaires ont un fonctionnement de base identique à celui des autres batteries
(Batterie de démarrage pour les voitures électriques, batterie des téléphones). Seulement elles
produisent un courant sur une longue durée, alors que les batteries des voitures produisent un
grand courant sur une courte durée. Les différents types de batterie utilisables dans le
photovoltaïque et leur caractéristique sont regroupées dans le tableau ci-dessous. (Rhayem,
2021)
17
Tableau 2. 1: Différents type des batteries
18
2.4.5 Les câbles
Les câbles solaires sont étudiés pour résister aux conditions spéciales liées à leur utilisation.
Ils sont les seuls à pouvoir assurer une longue durée de vie (supérieur à 30ans) tout en
minimisant les pertes d’énergie. Afin d’assurer le transport de l’énergie électrique entre les
différents composants, on ne peut pas utiliser n’importe quel câble électrique. On distingue
deux types de câbles : (Rhayem, 2021)
Les câbles à courant continu se trouvent entre les panneaux photovoltaïques et l’onduleur :
Les connecteurs doivent être spécifiés pour le courant continu, résistants aux
conditions extérieurs, assurant une protection contre les contacts directs et
dimensionnés pour des valeurs de tension et courant identique ou supérieurs à celle
des câbles qui en sont équipés.
Les câbles utilisés doivent être de type simple conducteur avec double isolation.
L’interconnexion électrique entre les modules photovoltaïques doit se faire
conformément aux instructions du fabricant. (Rhayem, 2021)
Les câbles à courant alternatif se trouvent entre l’onduleur et le réseau. L’onduleur doit être
connecté au tableau de distribution interne du bénéficiaire et protégé par un disjoncteur
différentiel 30 mA (au minimum).
Le câble de liaison entre l’onduleur et le disjoncteur doit être dimensionné pour
limiter la chute de tension à une valeur inférieure à 3% en BT.
Deux points de coupure doivent être fournis entre l’onduleur et le point de connexion
au réseau : un disjoncteur doit être installé à proximité de l’onduleur et le second à
proximité du disjoncteur différentiel. (Rhayem, 2021)
Des boites de jonctions, situées au plus près du champ photovoltaïque, permettant la mise en
parallèle des chaines photovoltaïque (une chaine est un circuit dans lequel les modules
photovoltaïques sont connectés en série) et disposant d’un pouvoir d’inter sectionneur ainsi
19
qu’une protection contre les surtensions. Eventuellement, la boite de jonctions est susceptible
de contenir des fusibles sur chacune des chaines photovoltaïques. (Rhayem, 2021)
Les systèmes d’électrification photovoltaïque sont classés, selon les configurations, en trois
types :
Système autonome (site isolé) ;
Système raccordé au réseau ;
Système hybride. (Engineering)
Ce type de montage est adapté aux installations ne pouvant pas être raccordées au réseau.
L’énergie produite doit être directement consommée et/ou stockée dans des accumulateurs
pour permettre de répondre à la totalité des besoins, comme le montre la figure ci-dessous :
(Ouzeirou, 2023)
20
Ces systèmes sont largement répandus sur les sites isolés ou on a besoin de l’énergie durant
les périodes où il n’y a pas de soleil (jours nuageux, nuit), c’est pourquoi on a recours aux
accumulateurs d’énergie. Le générateur photovoltaïque est généralement composé de
plusieurs panneaux solaires raccordés entre eux à travers une boite de jonction. L’énergie
produite par ces panneaux solaires recharge un ensemble de batteries stationnaires montées en
12, 24 ou 48 V (en fonction de la puissance). L’autonomie du parc de batterie est
dimensionnée en tenant compte d’un certain nombre de jours << sans soleil >>. Entre les
panneaux et les batteries, un ou plusieurs régulateurs gèrent la charge des batteries. Le
régulateur est un élément essentiel du système car il permet d’optimiser la durée de vie des
batteries, mais aussi d’utiliser au mieux toute l’énergie solaire produite par les panneaux.
(Rhayem, 2021)
Toute l’énergie électrique produite par les capteurs photovoltaïques est envoyée pour être
revendue sur le réseau de distribution. Ce type d’installation ne nécessite donc pas un système
de stockage d’énergie. Le réseau électrique joue un rôle de système de stockage de capacité
infini. (Ouzeirou, 2023)
21
2.5.3 Système hybride
Le système hybride est l’objet de notre étude. Pour ce type de système, il y’a ramification
d’une ou plusieurs sources d’énergie au système PV autonome pour, soit compenser l’énergie
produite, soit couvrir la consommation en cas de rupture d’une source ou créer un système de
priorité ou de relève, par exemple le solaire pour le jour et la NIGELEC pour la nuit. Le choix
de la priorité se fait automatiquement (logiciel de programme) au niveau du convertisseur ou
manuellement avec un inverseur. (Ouzeirou, 2023)
Une haute fiabilité (elle ne comporte pas de pièces mobiles), qui le rend
particulièrement appropriée aux régions isolées. C’est la raison de son utilisation sur
les engins spatiaux.
Le caractère modulaire des panneaux photovoltaïque permet un montage simple et
adaptable à des besoins énergétiques divers. Les systèmes peuvent être dimensionnés
pour des applications de puissances allant du multi-Watt au Mégawatt.
Leurs couts de fonctionnement sont très faibles vu les entretiens réduits et ils ne
nécessitent ni combustible, ni transport, ni personnel hautement spécialisé.
22
La technologie photovoltaïque présente des qualités sur le plan écologique car le
produit fini est non polluant, silencieux et n’entraine aucune perturbation du milieu, si
ce n’est par l’occupation de l’espace pour les installations de grandes dimensions.
(Rhayem, 2021)
L’intermittence du soleil
La fabrication du module photovoltaïque relève de la haute technologie et requiert des
investissements d’un cout élevé
Le rendement réel de conversion d’un module est faible (la limite théorique pour une
cellule du silicium cristallin est de 28%).
Les générateurs photovoltaïques ne sont compétitifs par rapport aux générateurs
Diesel que pour des faibles demandes d’énergie en région isolée
Lorsque le stockage de l’énergie électrique sous forme chimique (batterie) est
nécessaire, le cout du générateur photovoltaïque est accru. La fiabilité et les
performances du système restent cependant équivalentes pour autant que la batterie et
les composants de régulations associés soient judicieusement choisis.
Soit manuellement, pour cela, il est important d’être très vigilant lors de la
manipulation des formules ainsi que les étapes et les caractéristiques.
Soit par logiciel, ici, il est question de maitriser les outils informatiques et la
manipulation du logiciel en question. (Ibrahim, 2023)
23
2.7.1 Dimensionnement d’un système d’électrification par la Méthode
manuelle
24
Pour un système avec contrôleur de charge PMW, on détermine la tension
D’utilisation en fonction de la puissance crête : (Ibrahim, 2023)
25
Choix du régulateur
Le régulateur est choisi en fonction de deux (2) paramètres, le courant maximal et la tension
d’utilisation ou d’entrée. (Ibrahim, 2023)
Les câbles doivent être soigneusement choisis pour éviter les pertes de puissance trop
importantes. Ils sont choisis selon leur résistance aux rayons solaires et leur section afin
d’éviter une chute de tension par effet joule. Mais aujourd’hui il existe des normes (par
exemple la norme NF C15 -100) qui fixent des sections des câbles en solaire. On a [5]:
Câble entre panneaux : 2x4mm² ou 2 x 2, 5mm² ;
Câble entre panneaux et boitier : 2x4mm² ou 2x6mm² ;
Câble entre boitier et onduleur : 2 x 6mm² ;
Câble entre onduleur et pompe : 3x10mm² ;
Câble entre onduleur et batterie : 1x25mm².
26
PVsyst ;
Compass Lorentz ;
Grundfos
RETScren ;
Homer Pro…
MSsolar
Pour utiliser ces logiciels, il faut acheter une licence qui, le plus souvent n’est pas accessible
facilement.
Conclusion
27
CHAPITRE III : TRAVAUX EFFECTUES
28
Introduction
Ce quatrième chapitre est consacré aux activités d’installations d’un système d’électrification
solaire photovoltaïque du bâtiment de centre aéré de Niamey. Ces activités ont été effectuées
dans l’entente et la cohésion des uns et des autres.
Une étude du chantier a été réalisé pour trouver l’emplacement idéale de l’installation, cette
étude a pour but (Engineering) :
Pour notre travail, le bâtiment du centre aéré est un bâtiment à 3 étages, son emplacement le
protège contre tous ces points énumérés.
Le bâtiment du centre aéré est un bâtiment à 3 étages et la source présente est celle de la
NIGELEC avec une tension de 230 V. Le réseau de la NIGELEC alimente les équipements
électriques du bâtiment à travers 3 tableaux de répartitions :
Un tableau de répartition dans le rez-de-chaussée
Un tableau de répartition dans le 1er étage
Et un tableau de répartition dans une chambre annexe.
29
Tableau 3. 1 : consommation énergétique journalière du bâtiment
Faire monter au dernier étage du bâtiment le matériau avec lequel la structure sera
construite, il s’agit des barres de fer galvanisé en forme de V ou appelé corner de 35
avec une longueur de plus de 10 m de long ; ces barres de fer sont au nombre de 8. Un
membre de l’équipe est au terrasse et fait passer ces barres le long du mur, pendant
que 2 autres membres de l’équipe les réceptionnent.
30
Barres de corners de 35
.
Figure 3. 1: Photo des corners de 35 pour l’assemblage des supports
31
Scie
Barre de corner
L’assemblage : une fois que les coupes sont effectuées, on passe à l’assemblage de
celles-ci en les soudant de telle sorte que les modules puissent être placés sans pouvoir
bouger.
32
Monter les grands et petits pieds au support des panneaux, car c’est par leur différence
de longueur que nous arrivons à avoir une inclinaison de 15 °.
Petits pieds
Grands pieds
Faire monter les structures de fixation sur le toit une fois l’assemblage fini ;
Appliquer de l’anti rouille pour protéger la structure contre la rouille, puis appliquer
de la peinture ;
Anti rouille
Figure 3. 5: Application de l’anti rouille sur les structures de fixation des modules PV
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Percer des trous sur le toit, 16 trous au total dans lesquels vont se loger les pieds de la
structure, puis renfermer les trous avec du ciment ;
Comme pour la structure de fixation des panneaux, celle des batteries est aussi assemblée par
les mêmes procédures. Ces structures ont pour rôle de protéger les batteries contre le
ruissellement d’eau, contre les poussières et bien d’autres choses. Leur assemblage se fait de
la façon suivante :
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Figure 3. 7 : Application de l’antirouille à la structure de fixation des batteries
Une fois que les structures de fixation étant mises en place, on passe à l’installation des
modules sur celles-ci. Nous avons 6 modules ayant tous les mêmes caractéristiques. Ces
modules seront tous mis en série et chaque structure va supporter 3 modules. La figure
suivante nous montre la plaque signalétique d’un des modules.
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Faire monter les modules PV sur le toit puis les placer sur leur structure de fixation en
s’assurant de bien respecter leur disposition.
Connecter les modules de chaque panneau en séries, puis connecter les panneaux en
série entre eux. Ce qui fait que les 6 modules sont mis en série.
Visser les cadres des modules à la structure de fixation.
Mettre les câbles de sortie dans du copex, cela les protège contre les intempéries puis
placer ces câbles dans des goulottes qui relient le convertisseur aux panneaux.
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Câble du
neutre
Copex
Pour notre installation, nous avons installé 4 batteries de 12 V 200 Ah à base de gel, elles sont
fabriquées par la compagnie FelicitySolar. Ces batteries sont connectées en série de telle sorte
à avoir une tension de 48 V. La photo ci-dessous nous montre la plaque signalétique des
batteries.
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Monter les batteries sur leur structure, ces batteries sont extrêmement lourdes et
nécessitent un manœuvrage délicat ;
Associer ces batteries en série en plaçant des cosses sur les câbles de raccordement de
batteries puis mesurer leur ampérage ;
Cosses
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3.7 Installation du convertisseur
Percer quatre (4) trous dans le mur, puis insérer les chevilles, ces dernières servent à
tenir de manière efficace les vis, ensuite accrocher le convertisseur puis serrer avec
des vis.
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Figure 3. 15: Photo de perçage et d’accrochage du convertisseur
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Pour installer le boitier, nous perçons 4 trous dans le mur, puis nous plaçons les chevilles à
l’intérieur de chacun des trous.
C 32 entrée PV
C 32 entrée Nigelec C 63 sortie AC charge
La connexion entre les différents éléments de l’installation s’est fait de manière respective
suivante :
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Entrée AC Nigelec
Sortie AC charge Entrée DC PV
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Figure 3. 20: câblage entre les différents éléments du système
bâtiment
Une fois que le système d’électrification est installé, nous passons à son raccord aux charges
du bâtiment, pour ce faire, l’installation du bâtiment est répartie dans trois (3) tableaux de
répartitions ; un (1) au rez-de-chaussée, un (1) au 1er étage et un (1) dans l’annexe. Les câbles
sont placés dans des goulottes jusqu’aux tableaux de répartition.
Câble
Goulotte
Goulotte
Figure 3. 21: Photo des câbles dans les goulottes le long du mur jusqu’aux tableaux de
répartition
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Pour le premier étage nous étions obligés de piquer (brancher en parallèle) au câble qui
descend au rez-de-chaussée :
Percer un trou dans le mur à l'endroit où se trouve le tableau de répartition pour insérer
le câble, puis connecter ce câble aux disjoncteurs multi neuf correspondant : il s'agit
de la climatisation, de la ventilation et de l'éclairage.
Pour le rez-de-chaussée nous procédons de la même manière :
Percer un trou au mur et insérer le câble au tableau de répartition, puis le raccorder aux
disjoncteurs multi neuf correspondant aux charges concernées.
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3.10 Vérification
Une fois les raccordements aux différents tableaux de répartition effectués, on vérifie le bon
fonctionnement de tous les équipements :
Conclusion
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Conclusion générale
C'est une expérience qui nous a été très bénéfique, nous avons pu passer de la théorie à la
pratique et d'avoir eu une certaine maîtrise dans le domaine professionnel. A présent,
l'installation de système d'électrification solaire photovoltaïque n’est plus un secret pour nous.
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Références bibliographiques
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telephoniques: Cas de la SONICHAR. Rapport de Stage, IUT de Maradi, Maradi.
Consulté le Juillet 13, 2023
Aminatou, I. M. (2014). Amélioration des performances du systeme photovoltaique: Cas du
poste avancé Est de la SOMAIR. Ubiversité Dan Dicko Dankoulodo de Maradi.
Maradi: Service Bibliotheque UDDM. Consulté le Aout 15, 2023
BENATIALLAH, D. (2019). Determination du gisement solaire par imagerie satellitaire
avec intégration dans un systeme d'information géograpique pour le sud d'Algérie.
These , Algerie. Consulté le Aout 18, 2023
Engineering, H. C. (s.d.). Manuel d'installation d'un systeme d'electrification photovoltaique.
Ibrahim, M. S. (2023). Etude et dimensionnement d'un systeme photovoltaique. Mémoire de
fin de cycle, Niamey.
Ouzeirou, M. A. (2023). cours d'electrification rurale. Consulté le 08 2023
Rhayem, Z. (2021). Rapport de Stage pour l'obtention d'une licence appliquée en Energie.
Rapport de Stage, Tunisie. Consulté le 08 16, 2023, sur www.fr.scrib.com
Rilwano, M. H. (2020). Installation solaire photovoltaique sur les sites TELECOM AU
NIGER. Rapport de fin de premier cycle, Niamey. Consulté le 08 25, 2023
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ANNEXES
Annexe 1 : Rapport de dimensionnement avec le logiciel MSsolar
A
B
C
Annexe 2 : Quelques éléments de câblage
Câbles DC Goulottes
Attaches
D
Annexe 3 : Panneaux montés sur les structures de fixation