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UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR ********

FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES *******

DEPARTEMENT DE CHIMIE ******

MEMOIREPrésenté parIssa DIAGNE

Maître ès Sciences Pour obtenir le DIPLOME D'ETUDES APPROFONDIES EN

CHIMIEOption: Chimie Physique Appliquée à l’Energie

UTILISATION DE L’ENERGIE DANS LE UTILISATION DE L’ENERGIE DANS LE DEPARTEMENT DE FOUNDIOUGNEDEPARTEMENT DE FOUNDIOUGNE

PLACE DE L’ENERGIE SOLAIREPLACE DE L’ENERGIE SOLAIRE

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I. SITUATION GEOGRAPHIQUE

II. LES DIFFERENTES FORMES D’ENERGIES UTILISEES

III. MODELISATION D’UN BIODIGESTEUR

IV. DIMENSIONNEMENT D’UN BIODIGESTEUR

V. CONCLUSION

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I. SITUATION GEOGRAPHIQUE

Fig.1 Carte administrative du Sénégal

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Fig.2 Carte administrative de la région de Fatick

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II.LES DIFFERENTES FORMES D’ENERGIES UTILISEES

LE BOISLA BIOMASSE LE BIOGAZ L’ENERGIE ELECTRIQUE L’ENERGIE SOLAIRE

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CH2OH

CH2OH

Sorbitol

CH2OH

CH2OH

ManitolPrinitol

LE BOIS * Utilisation * pouvoir calorifique important mangrove rhizophora

Fig. 3

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LA BIOMASSE

utilisation

- Production agricole

- Pharmacopée locale.

Source renouvelable d’énergie : potentiel de régénération maintenu.

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LE BIOGAZ Trois types de production de biogaz en

fonction de la température.

• 15-25°C : psychrophile

• 25-45°C : mésophile

• 45-65°C : thermophile Biodigesteurs mésophiles plus utilisés (à

38°C).

Méthane : gaz à effet de serre

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ENERGIE SOLAIRE IMPORTANCE DUREE DE VIE ET PROBLEMES

RENCONTRES:20 ans en moyenne; batterie est une

exception: environs 8 ans.Parmi les problèmes rencontrés ont peut citer : * le nettoyage des modules solaires, l’ombrage, * la consommation abusive,* la non disponibilité des pièces de rechange * l’utilisation de batteries inadaptées

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Figure .4 : Conversion du rayonnement solaire

DESCRIPTION GENERALE D’UN SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE AUTONOME

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GENERALITES SUR LE SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE

Figure .5 : Représentation du système photovoltaïque

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Figure .6 : Association en série et en parallèle de plusieurs modules

LE PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE ET LE CHAMP DE MODULES

Tension générée par une cellule au silicium sous éclairement de référence de 1kw.m‾²: 0,55V.

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LA BATTERIE D’ACCUMULATEURS

PLOMB/ ACIDE (Ex. d’accumulateur)

Couplage de deux électrodes : une positive (PbO2 / PbSO4) et une négative (Pb / PbSO4) qui sont plongées dans une solution d’acide sulfurique.

(1)

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QUELQUES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES• CAPACITE exprimée en Ah• TENSION NOMINAL environ 2V• TENSION D’ARRET

Figure .7 : Evolution de la tension durant la décharge d’un élément

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• REGULATION PAR BRANCHEMENT DIRECT (autorégulation du système)

LA REGULATION DE CHARGE

Fig.8

16

• LA REGULATION PARALLELE

Fig.9

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LA REGULATION SERIE

Fig.10

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III. MODELISATION DU BIODIGESTEUR PROCESSUS DE METHANISATION

Figure .11 : Principales voies métaboliques et nature des populations microbiennes

intervenant dans la digestion anaérobie.

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Figure .12 : Thermodynamique de la dégradation anaérobie

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Conditions physico-chimiques

• le pH,

• la température • et le potentiel d'oxydoréduction. Besoins nutritionnels des micro-

organismes

apport suffisant de macroéléments (C, N, P, S) et d'oligo-éléments

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LES AVANTAGES DE LA METHANISATION • procédé de dépollution • source d'énergie

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (2) (1 m3 35,6 MJ) • les quantités de boues obtenues sont faibles

(5 à 10 fois moindre que par voie aérobie),• la biomasse active à des besoins limités • le procédé est énergétiquement sobre.• le bilan carbone est neutre

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PRESSION DU GAZ PAR UNITE DE MASSE DE METHANE

• Nous assimilons le mélange gazeux à un gaz parfait vérifiant la relation :

PV = n RT (3)

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Nous pouvons écrire :

• P1 = x1.P (4)

• P1 (Vo – V’) = n1RT (5)

soit

• P1 = R.T ( 1 - )-1 (6)01

1

.VM

m

oV

V '

•x1.P = R.T ( 1 - )-1 (7)

01

1

.VM

m

oV

V '

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• = α1. T ( 1 - )-1 (8)

• La détermination de la pression minimale pour une alimentation correcte des ménages en gaz permet d’estimer la quantité de gaz nécessaire dans le digesteur pour un fonctionnement optimum.

1m

P

oV

V '

011 VMx

Ravec α1= (9)

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IV. DIMENSIONNEMENT D’UN BIODIGESTEUR

BESOINS ENERGETIQUES DE LA CHARGE

DETERMINATION DE LA MASSE DE METHANE NECESSAIRE

A partir de la relation (7): = α1. T ( 1 - )-1 (9)

1

1P'

moV

V '

•P’1 = Pression minimale nécessaire pour satisfaire la demande de la charge.

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V. CONCLUSION ET PERSPECTIVES L’utilisation des énergies nouvelles et

renouvelables semble être un début de solution au déficit énergétique.

Source de satisfaction de la demande énergétique surtout en zones rurales.

La maitrise de modélisation et de dimensionnement de biodigesteur permettrait une production optimale de biogaz.