Maher CHAABENE (ISET Sfax) République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de Recherche Scientifique et de la Technologie Université de Sfax École Nationale d’Ingénieurs de SFAX Département Génie Électrique Conférence Mastère CEER GESTION ENERGETIQUE OPTIMALE D’UN SCES « CAS D’UN PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE » Maher CHAABENE (ISET Sfax)

SOMMAIRE Introduction. Adaptation d’un panneau photovoltaïque. Les modes d’exploitation de l’électricité photovoltaïque. Etude d’un cas: Le P.V. domestique. Conclusion.

Introduction

Introduction

Cas d’un Panneau photovoltaïque Charge AC DC

Les modes d’exploitation de l’électricité photovoltaïque 30/03/2017 Les modes d’exploitation de l’électricité photovoltaïque

Caractéristiques d’un capteur photovoltaïque Schéma d’un panneau PV Schéma équivalent d’une cellule PV

Adaptation d’un panneau photovoltaïque caractéristique courant/tension d’un panneau photovoltaïque Courbes caractéristiques I-V et P-V pour différentes températures Courbe I-V pour différents éclairements.

Problème d’adaptation source- charge dans les générateurs PV IPV VPV R1 R2 R3 R4 VOC1 VOC2 ICC2 ICC1 PPM1 PPM2 VBat PPV VPV P1 P2

Principe d’adaptation source- charge PV Charge Id Vd L D Id IL I0 PV vL Control C2 Vd C1 RC V0 PWM Exemple de convertisseur DC-DC Utilisé comme adaptateur entre charge et source Connexion électrique directe Entre le générateur PV et la charge

D’où : Vd * tfermé + (Vd-Vo) * touvert = 0 Interrupteur fermé : tfermé=aT; vL = Vd ainsi , aucun courant ne passe dans la charge. vL = Vd – Vo Interrupteur ouvert: touvert=(1-a)T Ainsi , le courant IL passe dans la charge. La bobine est supposée parfaite, alors : vL = L * diL / dt et vL moyenne=0 D’où : Vd * tfermé + (Vd-Vo) * touvert = 0 On obtient donc : Vo / Vd = 1/(1- α ) On mesure Vd , on se fixe V0 (selon charge) et on calcule α.

Adaptation par onduleur : monophasé ou triphasé Adaptation d’un capteur photovoltaïque Réseau triphasé ou charge triphasée Adaptation par hacheur / MPPT Adaptation par onduleur : monophasé ou triphasé

Les modes d’exploitation de l’électricité photovoltaïque Exploitation de l’énergie photovoltaïque Le mode autonome Pompage d’eau. Centrales photovoltaïques. Le mode connecté au réseau PV connecté au réseau. Système hybride connecté au réseau.

Les modes d’exploitation de l’électricité photovoltaïque Exploitation de l’énergie photovoltaïque Le mode hybride système PV/thermique. Système PV/batteries. Système PV/cellule à combustible. Système hybride PV/source auxiliaire.

Les modes actuels d’exploitation

Etude d’un cas: Le P.V. domestique. Présentation de l’approche La logique de commande est basée sur: la lecture de la puissance du PV et l’état des récepteurs. La commande des relais des récepteurs en se basant sur des critères d’optimisation.

Schéma synoptique Les détails de l’approche La commande consiste à: lire la puissance de PV et les états des récepteurs. commander les relais sous des contraintes.

Les équations de la commande floue Dans cette étude on mène à la fois deux configurations: RPI: Récepteurs de Puissances Identiques. RPD.: Récepteurs de Puissances Différentes. Base de connaissances de l’expert (partition floue) Récepteurs Relais

Les équations de la commande floue Base de connaissances de l’expert (partition floue) Puissance PV (mode RPI) Puissance PV (mode RPD)

Les équations de la commande floue Base des règles

Les équations de la commande floue Fuzzification

Algorithme de commande

Simulation Schéma de la simulation avec Simulink

Résultats de simulation Simulation du système RPI on remarque que lorsque la puissance débitée par le panneau PV est faible (inférieure à 150 W), le seul récepteur alimenté est celui n°1 (le plus prioritaire). Cependant, lorsque cette puissance croit jusqu’à atteindre son maximum, les récepteurs 2, puis 3, puis 4, puis 5 sont successivement alimentés ce qui met en évidence leurs priorités.

Simulation du système RPI On remarque que les récepteurs 2 et 4 sont déconnectés du panneau même si la puissance de ce dernier permet leur alimentation (temps = 500). La notion de priorité réparait de nouveau.

Simulation du système RPD A travers cette simulation on voit que plus qu’un récepteur est de faible puissance plus qu’il est sollicité. Cela est dû au fait que le contrôleur cherche à exploiter le maximum de puissance venant du panneau PV et ce ; en faisant appel aux récepteurs de faibles puissances pour consommer les puissances déduites des récepteurs de forte puissance. Cela est prouvé par le fait que le récepteur 5 ne fonctionne que lorsque le panneau PV offre une puissance assez considérable et dans ce cas il devient le plus prioritaire (instants entre 500 et 1000).

Simulation du système RPD on a fermé les interrupteurs des récepteurs 1, 2, 3 et 6 et on a ouvert ceux des récepteurs 4 et 5 puis on a effectué une variation arbitraire de la puissance de 0 jusqu’à 1000W et inversement. A travers cette expérience on voit que lorsque le panneau offre une puissance supérieure à 500W, le récepteur 6 est privilégié pour être alimenté du panneau. Le reste de la puissance est répartie entre les récepteurs 1, 2 et 3 dans un ordre de priorité favorisant toujours le récepteur le plus puissant.

Validation des résultats Stratégie de validation Dans l’objectif de valider la solution proposée, on a excité le contrôleur implanté par la sortie du modèle d’un panneau PV de 1000Wp. Ce modèle fait appel, à son tour, aux évolutions de l’ensoleillement et de la température ambiante du site Sfax en fonction du temps.

Validation des résultats Modèle mathématique du panneau photovoltaïque Généralités

Validation des résultats Modèle mathématique du panneau photovoltaïque Application à un panneau PV SM50 (Siemens) (50Wp) Or dans notre cas on a fixé la tension aux bornes du panneau PV à 12V par un étage MPPT, à l’aide d’un bloqueur de tension (telle qu’une batterie).

Validation des résultats Modèle mathématique du panneau photovoltaïque Modèle de puissance du panneau PV (50W) Modèle de puissance du panneau PV (1000W)

Validation des résultats Les courbes de simulation Le récepteur de plus faible puissance et celui qui subit le plus de commutation vu qu’il est le plus prioritaire et donc il sert à récupérer les petites puissances restantes des grands récepteurs. Le respect de la priorité des récepteurs. Le récepteur de 500 W n’a pas pu être alimenté par le panneau PV vu que notre commande le considère le moins prioritaire.

Validation des résultats Valorisation de l’approche de commande

Validation des résultats Valorisation de l’approche de commande Bilan mensuel/annuel

Validation des résultats Valorisation de l’approche de commande Bilan mensuel/annuel

Validation des résultats Valorisation de l’approche de commande Bilan mensuel/annuel

Validation des résultats Valorisation de l’approche de commande Bilan mensuel/annuel

Validation des résultats Valorisation de l’approche de commande Bilan mensuel/annuel

CONCLUSION Cet exposé s’est intéressé à l’optimisation de gestion de l’énergie produite par un SCES. Une étude du cas d’un panneau photovoltaïque de 1kWp pour alimenter une installation domestique a été présentée. L’appoint complémentaire est assuré par le réseau électrique. Ce mode de gestion est engagé en vue d’offrir le maximum d’économie d’énergie.

Merci pour votre attention maherchaabane@yahoo.com Maher.chaabane@isetsf.rnu.tn maherchaabane@gmail.com