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UNIVERSITE CHEIKHANTA DIOP ~U ! l l ? l l l ~ DAKAR f ; ~ ~ *; . - - - - - < ' q ~

1 ;:;J " J ~~ ~Ecole suprieure Polytechnique cre";,e t , . ~Centre de This

Dpartement Gnie Electromcanique

r.iet de fin d'tudesSujet:

Auteurs: Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLODirecteur: MT Banda NDOYECo-Directeur: MT Gaskel GNINGUE

Anne universitaire: 2005/2006i /

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Aprs avoir rendu grce ALLAH, nous prions sur son prophte (PSL).Nous ddions ce modeste travail :

~ Nos parents~ Toute la promotion d'ingnieur de cette anne 2005/2006~ Toutes les personnes qui de prs ou de loin ont contribues notre russite scolaire

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Nous remercions l'ensemble des personnes qui de prs ou de loin ont contribu la russitede ce travail, en l'occurrence :~ Mr BandaN'DOYE: Notre Professeur de froid et climatisation~ Serigne Cheikh Khady M'BACK : Khalife de DAROU MOUSTY

~ Serigne Bassirou M'BAKE : porte parole du khalife~ Mr Wagane FAYE: Prsident du comit de gestion des forages DRAOU MOUSTY

~ Tous les professeurs et membres de l'administration de l'cole suprieurepolytechnique.~ Nos camarades de classe: DIC3 gnie mcanique et civil

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L'objectif de cette tude est l'alimentation en nergie solaire photovoltaque de motopompesclassiques initialement alimentes sous le rseau de la SENELEC. Ces motopompes situessur trois forages ,ont une puissance nominale cumule de 46 kW et destines l'alimentationen eau de 3095 mnages, d'abreuvoirs pour un cheptel animal ainsi que divers tablissementsde la localit DAROU MOUSTY.Une estimation de la puissance crte ncessaire pour chaque station pompage a t effectuedurant la priode la plus dfavorable de l'anne. L'tude conomique sur la dure de vie dusystme photovoltaque a permis de rpondre aux questions relatives au financement et larentabilit. Pour assurer l'exploitation correcte et la prennit du systme on a: tabli lesprocdures d'installation des diffrents gnrateurs, propos les systmes de maintenancesadquates ainsi qu'une organisation des collectivits locales.La puissance crte ncessaire au fonctionnement des trois forages s'estime 107640Wc

pour un volume minimal pomp de 820 rrr' pour lemois de dcembre.Puisque le volume pomp sera bien au del de ce minimum pour, les autres mois qui sont plusensoleills que le mois de dcembre, on peut conclure aisment en disant que ce nouveausystme permettra de satisfaire la demande instantane sous un ensoleillement moyen.

1

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Sommaire 1Table des matires II/IIIListe des tableaux IVListe des figures VIntroduction 1Chapitre 1 : Prsentation du site et du systme actuel 2IIPRESENTATIONDU SITE 21) Situation gographique 22) Caractristiques du site 2IIIPRESENTATIONDU SYSTEMED'ALIMENTATIONEN EAU ACTUEL 3Chapitre 2 : Objectif et dimensionnement du systme photovoltaique 9IIOBJECTIFSDE L 'ETUDE 9III DIMENSIONNEMENTDU SYSTEME PHOTOVOLTAQUE 101) Quelques dfinitions 101 .1) La dclinaison 101.2) L'angle horaire du soleil 101.3) Le rayonnement extraterrestre et l'indice de clart Il2) Calcul de l'ensoleillement sur un plan horizontal 122.1) Calcul de la myenne mensuelle de l'ensoleillement diffus 122.2) Calcul de la rpartition horaire de l'ensoleillement annuel moyen 122.2) Calcul de l'ensoleillement horaire dans le plan du champ photovoltaiqueW) 132.4) Sommation 143) Prsentation du matriel photovoltaque utilis : 144) Conditions du site de DAROU MOUSTy 155) Estimation des charges en lectricit au niveau des diffrents forages : 166) Estimation de l'ensoleillement sur le plan des panneaux: 166.1) Description de la mthode 176.2) Application sur le site de Darou Mousty 177) Estimation de la puissance crte de chaque gnrateur 207.1) Diffrentes pertes 21

8) Paramtres des modules sous les conditions d'utilisations: 229) Schma de cblage de base: 2210) Dimensionnement des gnrateurs 23Chapitre 3 : Principes d'installation et de protection du systme photovoltaique 33Il INSTALLATIONDU SYSTEME 331) Choix d'un terrain 332. Orientation des panneaux 363. Assemblage et fixation du gnrateur PV 384. Assemblage lectrique 39II) PROTECTIONDU SySTEME 40

1) Protection des modules 402) Protection contre les surtensions .41

II

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3) Protection de l'onduleur et des boi tes de jonction 414) Fusibles et coupe-circuits 425) Cltures: 42

Chapitre 4 : Analyse conomique pour le systme photovoltaique 431) CALCULDU COUTDU SySTEME 431. Cots initiaux 43

2. Cots rcurrents 44II) APPLICATIONA NOTRE SySTEME 451. Calcul conomique pour la dure de vie du systme (F 1+F2+F3) 452. Couverture des charges rcurrentes 47

3) Comparaison du cot actualis avec celui du systme actuel.. 48Chapitre 5 : La maintenance et l'exploitation du systme de pompage 501)ORGANISATIONDE LA MAINTENANCE 50

1) Dfinition 502) Types de maintenances 512.1) La maintenance prventive : 51

2.2 La maintenance corrective: 542.3) Description de la mthode : 55

3) Application notre cas d'tude : 564) Exploitation de la station de pompage photovoltaque 605) Techniques de rparation 66

5.1) Remplacement d'un module 665.2) Remplacement de cbles 665.3) Remplacement du conditionneur d'nergie 67

6) Organisation sociale et formation des utilisateurs 677) Contrle distance 7011/ ETUDEDE L'IMPACTENVIRONNEMENTAL 75

Conclusion et recommandations 76Bibliographies 77Annexes 78

III

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2-1 : Valeurs des moyennes mensuelles du rayonnement quotidien 152-2 : Valeurs des moyennes mensuelles quotidiennes des tempratures 152-3 : valeurs du coefficient de rflexion p 152-4 : Charge des forages 162-5 : Charge rectifie des forages 162-6: Quelques valeurs pour le 10 jour du mois de dcembre 172-7: Valeur de Ho 182-8 : Valeurs de quelques paramtres_ 192-9: Valeurs de quelques paramtres 192-10 : Valeurs horaires del-l, 202-11 : Caractristiques des modules 212-12 : Puissance du gnrateur des forages 222-13 : Chutes de tension admissible dans les cbles 252-14: Caractristiques de l'onduleur. 272-15 : Caractristiques de l'onduleur et dbit de la pompe 302-16: Caractristiques de l'onduleur 323-1 : Surface minimale pour les gnrateurs 353-2 : Dclinaison magntique de certains sites 374-1 : Calcul du cot initial pour FI .444-2 : Cot actualis des forages 475-1 : Maintenance prventive au niveau local. 525-2 : Rpartition des taches 535-3 : Classe des composants 565-4: Diagnostic gnral du systme 615-5 : Diagnostic du rendement du systme 625-6 : Diagnostic du gnrateur photovoltaque 635-7: Diagnostic du conditionneur d'nergie 645-8 : Diagnostic du groupe motopompe 65

IV

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1-1 : situation gographique de Darou Mousty 11-2 : Alimentation de FI 31-3 : Alimentation de F2 61-4 : Alimentation de F3 72-1 :Mouvement apparent du soleil. 112-2 : Schma de cblage 222-3 : Chute de tension en fonction du courant 253-1 : Positionnement du gnrateur par rapport aux obstacles 343-2 : Coordonnes d'un obstacle 353-3 : Monogramme servant calculer les ombres 363-4 : Utilisation d'un inclinomtre et d'un niveau 383-5 : Etanchit des boites de jonction .403-6 : Branchements de mise la terre .415-1 : Loi de PARETO 565-2 : Organigramme 695-3: Ecran d'accueil de DATAPEX 715-4: Ecran de slection du systme 725-5 : Lecture en temps rel des paramtres du systme 725-6 : Bilan Production/Consommation 735-7 : Analyse de donnes mensuelles 74

v

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Solarisation de stations de pompage Darou Mousty

Introduction

La demande mondiale en systmes solaires d'alimentation lectrique croit constammentdepuis 20 ans. Aujourd'hui, l'industrie mondiale du photovoltaque (PV) reposeessentiellement sur les besoins des rgions isoles et ensoleills comme le Sngal en leurgarantissant une alimentation lectrique fiable et peu coteuse. Dans un plus grand nombred'application, on peut citer surtout le pompage de l'eau.Au cours de 1999, la production mondiale de modules PV tait approximativement de 200mgawatts (MWc) et les ventes annuelles de systmes complets pour l'industrie du PV,dpassaient 3 milliards de dollars. A titre de comparaison, environ 23 MWc avaient t livrsen 1985 soit une diffrence de 850% en seulement 14 ans. Cette croissance a men au dbutde l 'anne 2000 une capacit cumule installe de production d'lectricit PV de plus de1000 MWc l'chelle de la plante.

L'approvisionnement en eau de la localit de DAROU MOUSTY est assur partrois forages fonctionnant avec l'lectricit. Cependant face aux nombreux dlestages oprspar la socit sngalaise d'lectricit (SENELEC), la localit se trouve souvent confront des pnuries rcurrentes en eau. A cela s 'ajoute les factures trs leves qui deviennent deplus en plus difficiles grer par le comit du village.Notre tude porte sur le dimensionnement de trois gnrateurs photovoltaques destins alimenter les motopompes en lectricit solaire photovoltaque.

A la fin de cette tude, nous prsenterons un rapport pennettant de fournir ausystme de pompage une nergie suffisante avec un fonctionnement aussi rgulier quepossible, pour pouvoir fournir de l'eau moindre cot.

Dans cet optique, des visites sur le site ont t effectues afin de relever lesdonnes pertinentes ainsi que l'tude de plusieurs cas similaires oprs dans la sous rgion.Honnis le dimensionnement des diffrents gnrateurs nous prsenterons une tudeconomique des systmes sur leur dure de vie, des prescriptions d'installation ainsi qu'unepolitique de maintenance pour assurer la prennit du projet.

Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLO DIe3 GEM 1

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Chapitre 1 : Prsentation du site etdu systme actuel

I/PRESENTATION DU SITE1) Situation gographiqueL'arrondissement de Darou Mousty est situ sur le dpartement de KEBEMER qui est dansla rgion de LOUGA. Il compte six communauts rurales: Darou Mousty; Ndoyne ; SamYabal; ToubaMrina; Mbadiane et Darou Marnane.Darou Mousty est limit L'Est par la communaut rurale de DEALY; au nord par lacommunaut rurale de SAGATTA l'ouest par Niakhne et au sud par la communaut ruralede Ndindy. Il est situ peu prs 30km de la ville sainte de Touba et 200km de Dakar .

. . . . " ' r . v v ~Mb,dfneo . 'DCoki "

Dahra

Yang.Yano

Figure1-1 : situation gographique de Darou Mousty2) Caractristiques du siteLa ville s'tend sur une vaste plaine sableuse trs faiblement accident dont l 'altitude varieentre 30 et 40m. Les sources d'eau souterraines sont nombreuses et leur qualit rvle unerichesse en minraux.Le climat est de type sahlien avec des faibles prcipitations de l'ordre de 328mm. Il estcaractris par la prsence de 2 saisons; une saison des pluies de juillet septembre et unesaison sche d'octobre juin.Les tempratures restent leves pendant la majeure partie de l 'anne. Les priodes les pluschaudes de l'anne correspondent gnralement aux mois de Mai et d'octobre. Lestempratures minimales se situent en moyenne entre 22.5C et 28C et les tempraturesmaximales entre 31C et 37C.


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IIIPRESENTATION DU SYSTEME D'ALIMENTATION EN EAU ACTUEL

L'alimentation en eau potable de la communaut de DAROU MOUSTY est assure par unrseau de conduite traversant toute la ville jusqu' ses alentours. L'eau, asservie par unensemble de trois forages alimente prs de 3095 mnages et un cheptel animal assezimportant travers divers abreuvoirs placs un peu partout dans la ville. Ces forages ont desheures de fonctionnement comprises en moyenne entre 5H du matin et 20 H 30mn du soir.

~ Le premier forage dnomm Paul BECHARD ou FI fut le premier du genre dans lacommunaut et fut inaugur en 1949 par le gouverneur d'entant de la rgion de Lougace qui constituait un vnement particulier par son importance. Cependant le forage nefut quip qu'en 1952 date la quelle les premiers gouttes d'eaux furent recueillies.

Un schma main leve du rseau de conduite pris en charge par FI est tabli comme cidessous:

Vers pont bascule

Vers Darou Rahmane VersMbeguere

Vers Mbarakane

Figure 1-2 : Alimentation de FIVers Darou Khoudoss


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Les caractristiques du forage peuvent tre tablis comme suit:Puit:Profondeur: 285mNiveau Statique: 42.5mRabattement: 40mColonnes: 10 TUYAUX FUT DE 100 A VISCapacit du Chteau d'eau: 100m3

Motopompe:Dbit l'essai: 80m3/hDbit d'exploitation: 40m3/hVolume Tuyaux Refoulement: 110mmVolume Tuyaux Distribution: 160mmType de pompe S.1.SPuissance consomme: 13kWTension d'Alimentation: 380V

~ Face une dmographie sans cesse croissante de la localit l'exploitation d'unsecond forage F2 a dbut en 1989 pour venir en appoint au forage FI dontl'approvisionnement devenait trs insuffisant.

Les caractristiques de ce second forage sont :

Puits:Profondeur: 304 mNiveau Statique: 48.5Rabattement: 3.95mMotopompe:Dbit d'essai: 40m3Marque: GRUNFOS TYPE S.P60.11Puissance: 22kWIntensit: 48AIntensit: d'exploitation: 24ADbit d'Exploitation: 35m3/h


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Solarisation de stations de pompage DarouMousty

Pression de Sortie Pompe: 3.2 barVolume Tuyaux Refoulement: IlOmmVolume Tuyaux distribution: 160mmVolume rservoir: 150m3Hmt de la pompe: 83m

Ce forage couvre une bonne partie du rseau de distribution dont on montre ici une esquisse:

Prsent par Abdoul AhatYOUM et SeydouDlALLO ores GEM 5

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Vers quartierLasse


Vers Darou DiopVers KeurSerigne Maguaw

Vers quatier Diam

Figure 1-3 : Alimentation de F2Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLO DIe3 GEM

Vers PontBascule

Vers FI

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Plus rcemment en 2004 un troisime forage a tait construit pour essayer de palier auxmanquements en approvisionnement en eau .

Les caractristiques de ce forage sont dfinies par :Motopompe:Colonnes: 10 TUYAUX (FUT SO A VIS)Puissance : Il kWIntensit: 24 AHmt de la pompe: 5SmDebit: 35m3/hMarque: CAPRANIDbit d'exploitation: 32m3/h

RF de ToubPeteigne

RF de Peteigne

Vers Thianne

Vers centre ville

Figure 1-4 : Alimentation de F3


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Lgendes:

DoX~6.D

: Abreuvoir

: Borne fontaine

: Rservoir au sol

: Vanne

: Ventouse

: Plot de reprage

: Vanne

Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLO DIC3 GEM 8

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Chapitre 2 : Objectif et dimensionnementdu systme photovoltaque

Il Objectifs de l'tude

La communaut rurale de Darou Mousty a un systme assez particulier. Tous lesinvestissements et les infrastructures sont sous la responsabilit du Khalife. Le comit gestiondes trois forages de la localit note toujours des factures leves d'lectricit pour ces troisforages (30.301.883 FCFA pour l'anne 2005) alors que les recettes engendres par lescotisations et les autres services ne sont pas aussi importants. En plus de cela s 'ajoute lescoupures d'lectricit assez frquentes dans cette zone, entranant ainsi l'arrt des pompes desforages, et la population se trouve ainsi prive d'eau pour quelques temps.Ce sont tous ces facteurs qui ont pousss le Khalife vouloir solariser les forages pour rduireainsi les cots de fonctionnement et permettre la population de disposer de l'eau toutmoment.L'tude a pour but: d'est imer le nombre de panneaux qu'on aura besoin pour satisfaire lademande en lectricit, d 'tabl ir un couplage des panneaux assurant un fonctionnementrgulier et optimum. Elle a aussi pour but de faire la maintenance distance avec un systmede tl contrle et de rduire au maximum les problmes lis l'entretien de ces forages. Unetude sur l'impact environnemental de ces panneaux photovoltaques sera mene ainsi qu'uneanalyse des cots d'investissement et de fonctionnement.


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III Dimensionnement du systme photovoltaqueLe soleil est une sphre gazeuse compose presque totalement d'hydrogne. Son diamtre estde 1 391 000 km (100 fois celui de la Terre), sa masse est de l'ordre de 2.1027 tonnes.Toute l 'nergie du Soleil provient de ractions thermonuclaires qui s'y produisent. Ellestransforment chaque seconde 564.106 tonnes d'hydrogne en 560.106 tonnes d'Hl ium, ladiffrence de 4 millions de tonnes est dissipe sous forme d'nergie ( E = mc"), ce quireprsente une nergie totale de 36.1022 kW. La Terre tant une distance de 150.106 km duSoleil, elle reoit une nergie de 1,8.10 17 W.Nous allons nous intresser ici aux aspects gomtriques du rayonnement solaire interceptpar la Terre dans le but ultrieur de calculer le flux reu par un plan inclin plac la surfacede la Terre et orient dans une direction fixe. La connaissance de ce flux est la base dudimensionnement de tout systme solaire.Nous allons commencer par dfinir quelques concepts

1) Quelques dfinitions1 .1) La dclinaisonLa dclinaison est l'angle que fait le soleil au maximum de sa course (midi solaire) parrapport au plan quatorial. Sa valeur en degr est donne par l'quation de Cooper:

s = 23.45 x sin[2Jr x _2_84_+_n]365o n est le numro du jour de l'annet5 varie entre -23.45 le 21 dcembre et +23.45 le 21 juin

(2.1)

1.2) L'angle horaire du soleilL'angle horaire est le dplacement angulaire du soleil autour de l'axe polaire, dans sa coursed'Est en Ouest par rapport au mridien local. La valeur de l'angle horaire est nulle midisolaire, ngative le matin, positive en aprs midi et augmente de 15 par heure.Elle est donne par la relation:

w = 15 x (TS -12)o TS est le temps solaire

Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLO DIe3 GEM

(2.2)

10

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L'angle horaire du soleil son coucher (m s) est l'angle horaire du soleil l'heure de soncoucher. Il est donn par l'quation:

o \fi est la latitude du lieucos W s = -tan \fi x tan 8

Verticale

(2.3)

Lever du Soleil~ .....-- Midi solaire (h maxr)

s

AI- - Coucher du SoleiloFigure 2-1 : Mouvement apparent du soleil

1.3) Le rayonnement extraterrestre et l'indice de clartLe rayonnement extraterrestre est le rayonnement solaire avant qu'il n'atteigne la coucheatmosphrique.Le rayonnement extraterrestre sur une surface horizontale Ho (en kWhJm2 . j ) , pour le jour n, estobtenu l'aide de l'quation suivante:

Ho = 24 G s c [ I + 0 . 0 3 3 C O S ( 2 J l " ~ ) ] ( C O S \ f l C O S 8 S i n m s +mssin\flsin8) (2.4)Jl" 365o Gsc est la constante solaire gale 1.367kW/m2Avant d'atteindre le sol, le rayonnement solaire est attnu par l 'atmosphre et les nuages. Lerapport entre le rayonnement au sol et le rayonnement extraterrestre est appel l 'indice declart. La moyenne mensuelle de l'indice de clart KT est dfinie par la relation:

Prsent par Abdoul AhatYOUM et SeydoumALLO mC3 GEM 11

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HKT = =Ho (2.5)H est lamoyenne mensuelle du rayonnement solaire quotidien sur un plan horizontal (enkWhlm2 . j )Ho est lamoyenne mensuelle extraterrestre sur la mme surface horizontale (en kWhlm2. j )Les valeurs de KT varient selon les endroits et les saisons et varient gnralement entre 0.3(pour de rgions ou des saisons pluvieuses) et 0.8 (pour des saisons ou des climats secsensoleills).

2) Calcul de l'ensoleillement sur un plan horizontal2.1) Calcul de la moyenne mensuelle de l'ensoleillement diffusH d : moyenne mensuelle de l'ensoleillement diffus quotidien (en kWh/m2 .j )

Hd - -2 -3-=- =1.391- 3.56KT+4.l89KT - 2.137KT (2.6)HPour OJ 581.4 0 au jour moyen du moisCes formules ci-dessus ne sont valables que si 0.3

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ri : rapport de la valeur horaire sur le total quotidien de l'ensoleillement globalar: angle horaire du soleil pour le milieu de l 'heure pour laquelle le calcul est fait

I l cosw-coswsrd= -24 sin W s - W s cos W s (2.11)rd : rapport de la valeur horaire sur le total quotidien de l'ensoleillement diffusH, : Composante directe de l'ensoleillement horaire global horizontal (en kWhlm2.j )H, : Composante diffuse de l'ensoleillement horaire global horizontal (en kwh/m-j )H: valeur horaire de l'ensoleillement total quotidien sur un plan horizontal (en kWhlm2.j )

H =' iH (2.12)(2.13)(2.14)

2.3) Calcul de l'ensoleillement horaire dans le plan du champ photovoltaque (inclind'un angle P)

. / Composante directe

R _ coseb - cosez

cos e=coshsin fJ cos lj I + sinh cos fJcosez = sin

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(2.20)


. sin o cos.sm l f ! '= - - - coshRb :Ensoleillement direct sur le champ PV divis par l'ensoleillement direct sur l'horizontalOz : est l'angle znithal du soleilo :est l'angle d'incidence de l'ensoleillement direct sur le champ photovoltaquefJ :L'inclinaison du champs par rapport l'horizontalIf!' :Azimut

./ Composante diffuse1Hd(fJ) = -(1+cosfJ)Hd2

./ albdo1R(fJ) = -(1- cos fJ)pH2

fJ :L'inclinaison du champs par rapport l'horizontalLa valeur optimale de fJ pour un jour donn est gale 'JI - 0OJ : Angle solaire

./ Valeur de l'ensoleillement horaire

(2.21)

(2.22)

(2.23)

2.4) SommationL'ensoleillement sur le plan inclin est calcul pour toutes les heures de lajoume. Le totalquotidien.Z, (en kWh/m2 .j ) est alors obtenu par la sommation de ces valeurs horaires.

3) Prsentation du matriel photovoltaque utilis: Description sommaire du matriel utilis

~ Modules:On utilisera les modules de PHOTOWATT modle: PW6-230Wp 12124V poly

cristallin dont les caractristiques techniques sont prsentes en annexe 1 :

~ Onduleurs:

Prsent par Abdoul Ahat yaUM et Seydou DIALLa DIC3 GEM 14

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On utilisera des onduleurs de marque SCHAEFER dont les caractristiques sont prsentes enannexe 34) Conditions du site de DAROU MOUSTYSur la carte du monde DAROUMOUSTY est situ gographiquement selon les coordonnessuivantes:Latitude: 13.883 NordLongitude: 15.8Ce qui lui confre les caractristiques climatiques mensuelles suivantes:Valeurs des moyennes mensuelles du rayonnement quotidien (en kWh/m"] )Mois Jan Fev Mars Avr Mai Juin Juin. Aot Sept Oct. Nov. Dec.H 4.84 5.59 6.35 6.31 6.29 6.31 5.76 5.43 5.49 5.52 4.82 4.41

Tableau 2-1 : Valeurs des moyennes mensuelles du rayonnement quotidien

Valeurs des moyennes mensuelles quotidiennes des tempratures ( en OC)Mois Jan. Fev Mars Avr Mai Juin Juil. Aot Sept. Oct. Nov. Dec.Ta 23.4 24.9 30.2 33.2 33.5 31.9 28.5 28.2 29.5 30.1 29 26

Tableau 2-2 : Valeurs des moyennes mensuelles quotidiennes des tempratures

Quelques valeurs du coefficient de rflexionNature du sol Coefficient de rflexionSol nu 0.2Sol de prs 0.3Sol dsertique 0.4neige 0.5-0.8

Tableau 2-3 : valeurs du coefficient de rflexion p

La dure effective d'insolation pour le mois de dcembre est 7.1 heures


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(2.24)


5) Estimation des charges en lectricit au niveau des diffrents forages :Consommation

Puissance nominale Nombre d'heureCharge (kW) journalire (h) lectrique journalire(kWh / j)Motopompe (F1) 13 kW 7.1 92.3Motopompe (F2) 22 kW 7.1 156.2Motopompe (F3) Il kW 7.1 78.1

Tableau 2-4 : Charge des forages

Ici on est en prsence de charges consommant du courant alternatif donc ces nergies doiventtre corriges pour tenir compte du rendement de l'onduleur, gnralement comprise entre0.8 et 0.95, selon la formule suivante:

Ch ifi ' ch arg earg e _ recu zee = -----::...-Rond

avec Rond reprsentant le rendement moyen de l' onduleurEn appliquant un rendement moyen de 0.875 du fait que l'onduleur ne fonctionnepas a son point nominale durant une journe le tableau prcdent devient:

Charge Puissance nominale Nombre d'heure Consommation(kW) journalire (h) lectrique journalire

(k Wh/j)Motopompe (F1) 13 kW 7.1 105Motopompe (F2) 22 kW 7.1 179Motopompe (F3) I l kW 7.1 89

Tableau 2-5 : Charge rectifie des forages

6) Estimation de l'ensoleillement sur le plan des panneaux:


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Pour obtenir une puissance suffisante pour un fonctionnement correcte des pompes mmependant les jours les plus dfavorables de l'anne on adoptera la mthode du pire moispour le dimensionnement des diffrents champs photovoltaques.

6.1) Description de la mthodeCette mthode utilise les valeurs moyennes mensuelles quotidiennes du rayonnement globalet de la charge. Dans ce cas, on considre seulement les valeurs correspondantes la priodedumois o la relation charge rayonnement sera la plus dfavorable.6.2) Application su r le site de Darou MoustyEn se referant au tableau des moyennes mensuelles du rayonnement quotidien on trouve quele mois de dcembre est le mois le plus dfavorable avec une moyenne mensuelle de 4.41kWh/m2 Etant donn qu'une pnurie d'eau ne peut tre tolr mme pendant les jours les moinsensoleills de l'anne, les paramtres moyens du premier jour du mois de dcembre seront la base de nos calculs pour le dimensionnement.Ici on prsente les calculs dtaills pour le premier jour du mois de dcembre sachant quec'est le jour correspondant au rayonnement global minimal.Pour le premier jour du mois de dcembre qui correspond n = 335 ; on trouve les rsultatssuivants:

8 -22.07 (2.1)(Os 95.79 (2.3)a 0.7 (2.9)b 0.38 (2.10)P 0.2 (tab2.3)H 4.41kWh/m2/j (tab2.1)Kr 0.56 (2.S)H d 1.65kWh/m2 /j (2.7)

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Tableau 2-6: Quelques valeurs pour le 1 jour du mois de dcembre


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Ho =7.87kWh/m' / jTableau 2-7: Valeur de Ho

36A 96,19 -22,CD7 ~ , e ~366 96,86 -22,2CD 7,88337 95,87 -22,33 7,97338 95,90 -22,45 7,95339 95,94 -22,56 7,94340 95,97 -22,67 7,93341 96,00 -22,77 7,91342 96,02 -22,86 7,90343 96,05 -22,95 7,89344 96,07 -23,03 7,88345 96,09 -23,10 7,87346 96,11 -23,16 7,86347 96,13 -23,22 7,85348 96,15 -23,28 7,85349 96,16 -23,32 7,84350 96,17 -23,36 7,84351 96,18 -23,39 7,83352 96,19 -23,42 7,83353 96,19 -23,44 7,83354 96,20 -23,45 7,83355 96,20 -23,45 7,83356 96,20 -23,45 7,83357 96,19 -23,44 7,83358 96,19 -23,42 7,83359 96,18 -23,40 7,84360 96,17 -23,37 7,84361 96,16 -23,33 7,85362 96,15 -23,28 7,86


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6 -83 0,020 0,086 0,026 0,0437 -68 0,046 0,204 0,054 0,0908 -53 0,075 0,329 0,080 0,1329 -38 0,101 0,446 0,101 0,16610 -23 0,122 0,537 0,115 0,19011 -8 0,133 0,586 0,123 0,20212 8 0,133 0,586 0,123 0,20213 23 0,122 0,537 0,115 0,19014 38 0,101 0,446 0,101 0,16615 53 0,075 0,329 0,080 0,13216 68 0,046 0,204 0,054 0,09017 83 0,020 0,086 0,026 0,043

Tableau 2-8 : Valeurs de quelques paramtres

6 0,042 -90,000 -5,128 -68,556 89,5847 0,088 -75,000 8,249 -64,781 75,6948 0,129 -60,000 21,127 -59,366 61,9289 0,163 -45,000 33,140 -51,491 48,50910 0,187 -30,000 43,597 -39,765 35,92811 0,199 -15,000 51,205 -22,498 25,53412 0,199 0,000 54,097 0,000 20,94813 0,187 15,000 51,205 22,498 25,53414 0,163 30,000 43,597 39,765 35,92815 0,129 45,000 33,140 51,491 48,50916 0,088 60,000 21,127 59,366 61,92817 0,042 75,000 8,249 64,781 75,694

Tableau 2-9 : Valeurs de quelques paramtres


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95,173 -0,090 0,044 -0,004 0,000 0,0427 81,796 1,728 0,114 0,197 0,001 0,2868 68,919 1,308 0,198 0,259 0,001 0,3899 56,905 1,213 0,280 0,340 0,002 0,50510 46,448 1,175 0,347 0,407 0,002 0,59611 38,841 1,158 0,383 0,444 0,002 0,64512 35,948 1,153 0,383 0,442 0,002 0,64313 38,841 1;158 0,347 0,401 0,002 0,59014 46,448 1,175 0,280 0,329 0,002 0,49415 56,905 1,213 0,198 0,240 0,001 0,37016 68,919 1,308 0,114 0,149 0,001 0,23817 81,796 1,728 0,044 0,075 0,000 0,118

Tableau 2-10: Valeurs horaires de_H t(l3)

L'ensoleillement total journalier est alors la somme de ces valeurs horaires et est gal :LHt( fJ) = 4.92kWh / mi.]

Cette valeur de l'ensoleillement nous permettra de calculer la puissance crte de chaquegnrateur.

7) Estimation de la puissance crte de chaque gnrateur

7.1) Diffrentes pertes:La puissance crte des modules tant la puissance optimale obtenue aux bornes des capteurssous les conditions normalises c'est--dire pour un ensoleillement de 1000W/m2 et unetemprature de jonction des cellules de 25C, on a une variation de la puissance recueillie encharge et sous les conditions d'exploitation. Ainsi on aura:

o des pertes de puissance relatives une variation par rapport la tempraturede rfrence ( lP p (Tc - T,).rIo)

o des pertes de puissance dues la prsence de poussire sur les modules quiaffectent essentiellement le courant

Prsent par Abdoul Ahat yaUM et Seydou DIALLa DIe3 GEM 20

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o ainsi que des pertes en ligne sur le cblage et aux bornes des diodes sriescommunment appeles pertes en ligne ( p %)T -T = (219+832K,)NOCT-20c a 800 (2.25)

17, :Rendement du module la temprature de rfrence Tr=2 5CfJp : Coefficient de temprature pour le rendement de la puissance du moduleTc : Temprature horaire moyenne du module17 p : Rendement moyen du moduleTa : Temprature ambiante horaire

Le tableau suivant nous donne les caractristiques des modules:Type du module 17, (%) NOCTCC) fJp(% fOC)Si mono-cristallin 13.0 45 0.4Si poly-cristallin 11.0 45 0.4

Tableau 2-11 : Caractristiques des modules

Avec NOCT (Nominal Operating Cell Temprature) tant la temprature nominale descellules en oprationTa sera prise gale la moyenne mensuelle du mois de dcembre sachant que c'est la seuledonne dont nous disposons et que l'erreur commise est trs faibleLa valeur de p reprsentant les pertes diverses de chaque gnrateur sera pris gale 5%(prcision de l'ingnieur)Le rendement du module (du gnrateur) sera alors de:

D'o:

(2.26)

Avec fJp =0.43% pour les panneaux utiliss voir (annexe 1) on obtient:Rgen =85.85%On peut alors calculer les puissances crte de chaque gnrateur selon la formule:


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P . d h (Uf ) Ch arg e journaliere rectifi(Wh)Ulssance u camp rr C = - -- - Nbre _ d' heure _ de _ plein _ ensoleillement x RgenSoit:

(2.27)

Gnrateur FI F2 F3Rgen 85.85% 85.85% 85.85%NHPE 4.92 4.92 4.92Puissance du 24974 42379 21071Gnrateur (Wc)

Tableau 2-12 : PUIssance du gnrateur des forages

8) Paramtres d'ensoleillement sous les conditions d'utilisations:La moyenne mensuelle du flux moyen journalier en dcembre est:( W1m2) (2.28)

Cp: coefficient de correction pour avoir considr un ensoleillement d'une heure pour lapremire heure et la dernire heure soit Cp =1.2

G(decembre) = 1.2 x 4.99 = 500W 1m?12

9) Schma de cblage de base:Association de modules

Onduleur VM

Figure 6 : Schma de cblage


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VM: Tension applique aux bornes du moteur.Voc : tension applique aux bornes de l'onduleur.lond : courant d'entr de l' onduleur.lM :courant l 'entre du moteurMAI: moteur asynchrone immerg

10) Dimensionnement des gnrateurs

Forage 1

o Estimation du nombre de module en srie: N,On choisira le bus d'entre DC 400V, pour l'onduleur, puisque la tension de fonctionnementnominale du groupe motopompe est de 400V.

N, = VBUS = 400 = 11.46 (2.29)Vm 34.9

on peut donc prendreN, =13 modules

On aura donc VDC = N, xVm = 13x 34.9 = 453.7V (2.30)

Ce surplus de tension permettra de compenser les chutes de tension au niveau du cblage, auxbornes des diodes srie, et de la variation du flux par rapport au flux standard

o Estimation du nombre de branche en parallles: NpIm=6.6 A: courant maximal d'un moduleVm= 34.9V tension de charge de chaque module sous les conditions standards

Le nombre thorique de branche en parallle estN - Wc(FI) = 24974 = 8.34p- , xVm -i: 13x34.9x6.6 (2.31)

Cependant, comme l'illustre l'analyse de fonctionnement, pour aVOIr unfonctionnement nominal de la pompe sous le flux moyen on prendra Np = 10 branches enparallles

Nmodule (FI) =NSx Np= 130 modules

Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLO mesGEM(2.32)

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o Calcul de la puissance de l'onduleur :La puissance apparente du moteur est:

SI = ~ = 2 = 1 5 . 5 k V Acosrp 0.84 (2.33)Pnl : Puissance nominale du moteur de la station FI

Le dmarrage des moteurs asynchrone sous tensions nominale occasionne un gros appel decourant, jusqu' deux fois le courant nominal (puissance nominale), cependant pour notre cas,le dmarrage des moteurs se fait le matin sous un faible ensoleillement. Les moteurs serontalors sous aliments par consquent l'appelle de puissance sera beaucoup plus faible .Tenantcompte du facteur prcit et des ventuelles surcharges on peut prendre une marge de 20% surla puissance apparente :

La puissance de l'onduleur est alors:Pond 1 =1.2 X SI =I8.6k VA

On peut choisir alors un onduleur de puissance 20kVA

(2.34)

o Dimensionnement des cbles.Le dimensionnement du cblage est un point critique de la conception de ces systmesphotovoltaques. En effet la tension au niveau de chaque module tant faible, les courantstransitant dans les cbles sont plus importants pour une mme puissance.Les pertes de puissance par les cbles seront prise gale 3% aux conditions extrmesd'utilisation .Les cbles sont en cuivre me multibrinEn prenant une tension nominale de 400VLes courbes ci-dessous nous permettent de choisir les sections des cbles


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Chute detension en fonction 1pour 10mdecable pour Un= 400V7

6

5

CGIc4.2IIIcGI-I~ 3-::J~o

2

courantappell 1( A)

Figure 2-3 : Chute de tension en fonction du courant

La chute sur une longueur Li est obtenue de la manire suivante:

II-Srie1

!::..U(Li) = !::..U(lOm) x Li10 (2.35)

Chutes de tension admissibles dans les cblesLiaisons Chute de tension %

Module - Module 1% Gnrateur - Onduleur 2%Tableau 2-13 : Chutes de tension admissible dans les cbles


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~ Estimation de la longueur LI s du cblage srieSoient:A: la longueur d'un panneaux: A =1885 mmB : la largeur d'un panneau: B =962 mmOna L1S=2x[(NsxB)]Donc L I= 25m

(2.36)

Pour un courant I cc = 7.2A et une longueur de 10 m on obtient une chute de tension de 0.3%en choisissant une cble de section 2x2.5mm2 (d'aprs le graphe ci-dessous) et pour 25m onaura:

25/1Us = 0.3% x - =0.75%10

Donc pour la connexion module-module on peut choisir des cbles de section 2x2.5mm2

~ Pour la distance gnrateur-onduleur on peut prendre une longueur forfaitairede 2x15m (car on a des cbles bifilaires)

Avec un courant 1modl =Np x 1cc =72A on obtient pour 10 m de cble une chute detension de 0.2% en choisissant un cble de section 2x35 mm-. En appliquant la formule cidessus on se retrouve avec :

/1U=0.6%Donc pour la liaison gnrateur onduleur on peut prendre des cbles de section 2x35mm2

o Choix des appareils de protection :~ Fusibles: ils seront placs la sortie de chaque branche parallle et seront

choisi selon le courant de court circuit I cc =7.2AOn choisi alors un fusible d'usage domestique, cartouche cylindrique ayant un courantnominale de 8A

~ Disjoncteur: il sera plac juste la sortie du gnrateur et servira entre autred'isoler le systme sous tension en cas de maintenance ou deproblme.

Pour Iond (max) = 34.2A en rgime nominal on choisit alors un disjoncteur d'intensitnominale In=40A


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o Analyse du fonctionnement horaire de la pompeEn prvoyant une perte de 5% en tensionLe courant maximal entrant dans l'onduleur est:

(2.37)

1 = Ppompeond R Vond X De = 13000 =34.2A400xO.95

Le rendement de l'onduleur sous sa tension nominal (400V) peut tre pris gal 95%.La puissance nominale aux bornes de l'onduleur est:

P"nd = Ppompe =13000 =13684WRond 0.95 (2.38)

HEURE G (15 ; 0) Vnc(V) lond (A) Pond(W)SOLAIRE (W/m2)6h 7h 43 380 2.6 9887h8h 294 400 20 80008h9h 393 400 24.0 96009h 10h 507 400 34.2 1368410h l lh 598 400 34.2 13684l lh l2h 646 400 34.2 13684l2h 13h 644 400 34.2 1368413h 14h 591 400 34.2 1368414h 15h 496 400 34.2 1368415h 16h 373 400 24.0 960016h 17h 241 400 10 400017h 18h 122 380 8 3040

Tableau 2-14: Caractristiques de l'onduleurNe disposant pas des courbes caractristiques de la pompe on ne peut prdire que le volumeminimum journalier.La pompe tant aliment sous sa puissance nominale pendant 6 heures le volume minimumpomp pendant la journe est:

QI =6x 40m 3 / h =240m 3 / j


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Le flux nergtique correspondant au seuil de dmarrage de la pompe est comprise entre 294et 393 W 1m2 donc le dmarrage de la pompe aura lieu entre 8 heures et 9 heures du matin Forage 2

Configuration des modules

o Estimation du nombre de module en srie: N,De la mme manire qu'avec FI ont adopte Ns = 13 modules

o Estimation du nombre de branche en parallles: NpLe nombre thorique de branches parallles est:

Np = Wc (FI) = 42319 = 15N s x Vmx lm 13 X 34.9 x 6.6

Pour avoir un fonctionnement nominal sous le flux moyen, comme l'illustre l'analysede fonctionnement on peut prendre :

Np = 17Le nombre de module pour la station F2 est donc :

Nmodule(F2) = Ns x Np= 221modules


S2 = Pn2 = ~ = 2 6 . 2 k V ACOSCP2 0.84

La puissance de l'onduleur est alors:~ n d 2 = 1.2 X S2 = 31.4 kVA

On peut choisir alors un onduleur de puissance 32 kVA qui est la limite des onduleursdisponibles.

o Dimensionnement des cbles.~ La section des cbles de liaison des modules est 2x2.5mm2 comme avec FI~ Pour un courant entre le gnrateur et l' onduleur

de : lmod2 =lcc n, =122.4A

Prsent par Abdoul AhatYOUM et Seydou DIALLO DIe3 GEM 28

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En choisissant une section de cble de 35mm2 la chute de tension est de 0.7%. Ce qui donne2.1% pour les 2x15m de distance spare le gnrateur et l'onduleur. On peut alors prendredans ce cas ci un cble de section 2x35mm2

o Choix des appareils de protect ion :~ Fusible: ils seront placs la sortie de chaque branche parallle et choisie selon

le courant de court circuit/cc = 7.2AOn choisi alors un fusible d'usage domestique, cartouche cylindrique ayant une courantnominale de 8A

~ Disjoncteur: il sera plac juste la sortie du gnrateur et servira entre autred'isoler le systme sous tension en cas de maintenance ou de problme.

Pour Imod2= 60 A on choisie alors un disjoncteur d'intensit nominale In=60A

o Analyse du fonctionnement horaireEn prvoyant une perte de 5% en tensionLe courant maximal entrant dans l 'onduleur est:

l = Ppompe = 22000 = 57.9Aond R Vond X De 400 x 0.95

Le rendement de l'onduleur sous sa tension nominal (400V) peut tre pris gal 95%.La puissance nominale aux bornes de l' onduleur est :

P d = Ppompe = 22000 = 23158Won Rond 0.95

Prsent par Abdoul Ahat yaUM et SeydouDIALLa DIC3 GEM 29

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HEURE G (15; 0) VDC(V) Iond (A) Pond(W) Q (m3/h)SOLAIRE (W/m2)6h 7h 43 380 4.42 1679.6 nant7h8h 294 400 34 13600 nant8h 9h 393 400 40.8 16320 59h 10h 507 400 57.9 23158 6010h llh 598 400 57.9 23158 60l lh 12h 646 400 57.9 23158 6012h 13h 644 400 57.9 23158 6013h 14h 591 400 57.9 23158 6014h 15h 496 400 57.9 23158 6015h 16h 373 400 40.8 16320 516h 17h 241 400 17 6800 nant17h 18h 122 380 13.6 5168 nant

Tableau 2-15 : Caractristiques de l'onduleur et dbit de la pompe

Dbit Journalier: Q2 =60x6+2 x 5=370m 3 1jle flux global correspondant au seuil de dmarrage se trouve entre 294 et 393 W 1m2

Forage F3Configuration des moduleso Estimation du nombre de module en srie: N,

De la mme manire qu'avec F et F2 nous prenons Ns =13modules

o Estimation du nombre de branche en parallles: NpLe nombre thorique de branches parallle est :

Np = Wc (FI) = 21071 =7.03NSxVmxlm 13x34.9x6.6

Pour avoir une puissance suffisante au flux moyen on prend:Np = 9 branches

Le nombre de module ncessaire pour la station F3 est alors:Nmodule(F3) = NsxNp= 117 modules


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S3 = = ~ = = ~ = = 1 3 . 5 k V Acos CP3 0.81La puissance de l' onduleur est alors :

~ n d 3 == 1.2 X S3 == l6.3kVAOn peut choisir alors un onduleur de puissance l7kVA

o Dimensionnement des cbles.~ La section des cbles de liaison des modules est 2x2.5mm2 comme avec

FI~ Pour un courant entre le gnrateur et l 'onduleur de

Imod2 == I cc x Np == 57.6AEn choisissant une section de cble de 25mm2 la chute de tension est de 0.15%. ce qui donne0.45% pour les 2x15m de distance sparent le gnrateur et l'onduleur. On peut alors prendredans ce cas ci un cble de section 2x25mm2

o Choix des appareils de protection:~ Fusible: ils seront placs la sortie de chaque branche parallle et choisie selon

le courant de court circuit/cc == 7.2AOn choisi alors un fusible d'usage domestique, cartouche cylindrique ayant une courantnominale de 8A

~ Disjoncteur: il sera plac juste la sortie du gnrateur et servira entre autred'isoler le systme sous tension en cas de maintenance ou deproblme.

Pour lM == 24A on choisie alors un disjoncteur d'intensit nominale In= 35A

o Analyse du fonctionnement pour le mois de dcembre:En prvoyant une perte de 5% en tensionLe courant maximal entrant dans l' onduleur est :

1 == Ppompeond R Vond X DC

== 11000 == 28.9A400xO.95Le rendement de l 'onduleur sous sa tension nominal (400V) peut tre pris gal 95%.

Prsent par Abdoul AhatYOUM et Seydou DIALLO DIC3 GEM 31

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La puissance nominale aux bornes de l' onduleur est:P"nd = Ppompe = 11000 = l1579W

Rond 0.95

HEURE G (150 ; 0) VDcM lond (A) Pond(W)SOLAIRE (W/m2)6h 7h 43 380 2.5 9507h 8h 294 400 18 72008h9h 393 400 21.6 86409h 10h 507 400 28.9 1157910h lIh 598 400 28.9 11579lIh l2h 646 400 28.9 1157912h 13h 644 400 28.9 1157913h 14h 591 400 28.9 1157914h 15h 496 400 28.9 1157915h 16h 373 400 21.6 864016h 17h 241 400 9 360017h 18h 122 380 7.2 2736

Tableau 2-16 : Caractristiques de l 'onduleur

Pour ce forage nous ne disposons pas des courbes caractristiques du motopompe mais onvoit nettement qu'il est aliment sous sa puissance nominal pendant au moins 6 heures d'oun dbit minimum journalier de : Q3=35x6=21Om3/j

Le dmarrage de la pompe se fera entre 8 heures et 9 heures sous un flux compris entre 294 et393W/m2


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Chapitre 3 : Principes d'installation et de protectiondu systme photovoltaque

I l INSTALLATION DU SYSTEMEL'installation du champ photovoltaque passe obligatoirement par les phases suivantes:

1) Choix d'un terrainLe terrain doit tre dgag de tout risque d'ombrage par des arbres ou btiments. Il faut viterque les modules reoivent de l'ombre projete par un obstacle (btiment, arbre, etc. ;) duranttoute l'anne. L'occlusion d'une petite partie du gnrateur diminuera de beaucoup sonrendement. Afin de faciliter le positionnement du gnrateur sur le site, la figure indique lesdistances minimales respecter pour un ensemble d'obstacles au nord, au sud, l 'est et l'ouest du gnrateur.


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Positlomement du gnrateur par rapport aux obstacles

Distance desobstacles l'ouest ou l'est:II 2 hlDistances desobstacles au nord et au sud

latitudeo 1010 2020 3030 4040 45

a =1 m

NordLz :

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Pour notre cas d =1.3m. On peut dterminer la surface minimale ncessaire pour chaquegnrateur

GnrateursFI F2 F3

Nombre demodules 130 221 117Surface ncessaire 370m2 600m2 340m2

Tableau 3-1 : Surface minimale pour les gnrateurs

Cette mthode permet gnralement de choisir un emplacement adquat. Cependant, si unobstacle semble particulirement gnant, on aura recours la mthode suivante:

choisir l'emplacement du module le plus proche de l'obstacle (point P) ;mesurer la distance L qui spare l'obstacle a du point P ;estimer ou mesurer la hauteur H de l'obstacle par rapport l'emplacement choisi;mesurer l'angle entre la direction de l'obstacle (axe PO) et la direction sud; cet angle(a) reprsente l'azimut relatif de l'obstacle.

Coordonnes d'un obstaclePoint 0Obstacle

N

de l'obstacleS

:----

~ ' r K ' ~ P....... 0

Figure 3-2 : Coordonnes d'un obstacleAvec ces donnes, utiliser le monogramme de la figure 3-3 dans le sens des aiguilles d'unemontre:

partir des valeurs de d et de H, dterminer l'angle de l'obstacle (h) en degrs;dterminer la hauteur effective de l'obstacle partir de l'azimut relatif (a) ;


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partir de la latitude du site, dterminer la distance effective de l'obstacle.Si la distance effective est infrieure la distance limite Dm (c'est--dire si l'on est droite deDm, dans la zone non hachure (figure3.3)), l'obstacle n'est pas gnant.Par contre, si cette distance effective est suprieure Dm (c'est--dire si l'on est gauche deDM, dans la zone hachure figure)), l'obstacle est trs gnant; il faut donc dplacer lepanneau ou l'obstacle (si cela est possible).

Monogramme servant Il calculer lesombres

Azimutde l'obstacle('a')

60 Angled'obstacle (degrs)('h')

40

8060

1612

24

20

Hauteur effective(degrS)

DistancePanneau-Obstade('L')

Obstacle 4

Latitudedusi1e(NouS)

Exemple:L=8 mH=4mAzimut'a'=45"Latitude=24+ N

Dp/acer lepanneau 8-1"'"'''''''\'''''''ouenlever l'obstacle

Source: Tir du manuel te Pompage solaire photovoltaque (Dangroup).Figure 3-3 : Monogramme servant calculer les ombres

2. Orientation des panneauxIl est ncessaire d'orienter le capteur plein sud pour les sites dans l'hmisphre nord et pleinnord pour l'hmisphre sud. Ainsi, pour un site dans l'hmisphre nord, la premire difficult


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lors de l 'installation des panneaux sera de pouvoir dterminer avec prcision o se trouve lesud vrai. Pour dterminer le sud vrai:

Situer le nord magntique l 'aide d'une boussole, puis effectuer la correction entre cenord magntique et le nord vrai (nord gographique); le sud vrai se trouveradirectement l'oppos du nord vrai.

Dclinaisons magntiques de certains sites en Afrique de l'OuestSftesOuagadougou, Burkina FasoDakar, SngalNiamey, NigerBamako, MaliNdjamena, TchadAdbijan, Cte-d'lvolre

DcUnafsonsro150501003,500100

Tableau 3-2 : Dclinaison magntique de certains sites

- Observer l 'ombre faite par une tige verticale aux environ de midi; l'ombre la plus courteindique l'axe nord-sud vraiLes ranges du champ de modules PV devront tre installs sur un axe est-ouestperpendiculaire l'axe nord-sud vrai. Les modules feront face au sud.L'orientation tant obtenue, on utilisera un inclinomtre ou un gabarit (voir figure 3-4 pourincliner les panneaux l 'angle adquat. Si la latitude du site est comprise entre 0 et 10, onchoisira une inclinaison minimale de 10 pour faciliter le nettoyage du panneau etl'coulement des eaux de pluie.


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Utilisation de l'lndlnomtre et d'un niveau pour dterminer l'inclinaisonModules photovoltaques

Inclinomtre

Figure 3-4 : Utilisation d'un inclinomtre et d'un niveau

3) Assemblage et fixation du gnrateur PVDes bases en bton doivent tre coules pour tous les supports (panneaux, cltures .. .). Cesfondations doivent non seulement empcher que les panneaux s'enfoncent ou soientrenverss par le vent, mais aussi garantir le maintien de l'inclinaison et de l'orientation despanneaux. Il sera prfrable de fabriquer des fondations en blocs de bton car elles exigentmoins de bton, ne requirent pas beaucoup d'excavation et l'alignement des blocs est facile raliser. La capacit des fondations rsister aux mouvements verticaux dpend du poids dubti et de la solidit du sol (composition, densit cohsion) c'est pourquoi il sera ncessaired'effectuer une analyse pralable du sol.Les modules seront fixs leurs chssis l'aide de visseries fournies par le constructeur. Pources fixations, il faudra employer autant que possible des boulons en acier inoxydable ou demme matriau que le chssis des modules afin d'viter des raccordements lectriques dus l'lectrolyse du mtal.L'ensemble des assemblages sera assur par des liaisons en acier inoxydable ou en alliaged'aluminium anodis. Les structures de support devront permettre l'change d'un moduleindividuel. L'ensemble prsentera une conductance lectrique suffisante pour assurer uneprotection adquate contre la foudre.Pendant l'excution des raccordements lectriques, couvnr les modules d'un matriaucouvrant (plastique, toile .. . ). Si l'on a une seule range de modules, on alignera toutes lesbotes de connexion d'un mme cot. Pour plusieurs ranges de modules, il est recommand


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d'aligner les botes des diffrentes ranges de modules les une en face des autres. Toute lesbotes de connexion non enterres seront places une hauteur d'au moins 50 cm du sol. Tousles passages de cbles au niveau des botes devront tre tanches. Cette tanchit pouvanttre renforce par l 'utilisation de rsine ou silicone. Les cbles entre les champs PV et la botede contrle et la pompe seront sous gaines et enterrs dans une tranche d'au moins 50 cm deprofondeur.

4) Assemblage lectriqueLors du montage des modules, on respectera la dsignation des bornes et leurs polarits. Onraccordera les panneaux du champ en partant de la tension la plus faible. Les connexionsdevront tre ralises par petits groupes, de manire repousser la ralisation des circuits tension plus leve le plus prs possible des connexions finales. Il est important d'effectuer unbon serrage des cbles et des presse-toupe, et d'assurer une bonne tanchit aux diffrentspoints d 'entre de cble. Avant l 'entre aux botiers, il est scuritaire de prvoir une boucle(parfois appele goutte d'eau ) (voir figure 3-5). Cette boucle a deux fonctions. Elleempche l'eau de ruisseler directement dans la boite de jonction et elle vite les tensions auniveau des cbles. Pour viter les contraintes d 'arrachement aux presse-toupe, il estgalement recommand de maintenir les cbles par des attaches.Avant de mettre en service le systme, il faudra:

s'assurer de la conformit des cbles: comparer les rfrences et les sections de cblesavec celles qui sont prvues par le manufacturier pour la puissance et les distancesmesures sur site.Vri fier si toutes les connexions sont l'intrieur des botiers prvus cet effet;aucune connexion entre deux cbles ne doit tre apparente.Vrifier si toutes les entres de cbles dans les botiers de connexions se font parl'intermdiaire de presse-toupe.Vrifier si tous les botiers de connexions sont une hauteur minimale de 50centimtres par rapport au sol.Effectuer une vrification, par chantillon, en tirant sur un cble sortant d'un pressetoupe, pour s'assurer que celui-ci est suffisamment serr pour retenir le cble.Vrifier si les cbles lectriques sont fixs sur les lments de structure du gnrateur intervalles rguliers, par des bagues ou des colliers appropris


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tanchit des boitesde Jonction

Figure 3-5 : Etanchit des boites de jonction

II) PROTECTION DU SYSTEME

1) Protection des modules~ Diode anti-retour

Cette diode protge les cellules les moins performantes contre les courants inverses en de fortdsquilibre entre les branches. Elles seront places la sortie de chaque branche parallle.

~ Diodes paralllesCes diodes protgent les cellules d'chauffement important pouvant rsulter d'un ombrageprolong et partiel du module (feuilles).


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Solarisation de stations de pompage il Darou Mousty

2) Protection contre les surtensionsUne mise la terre du gnrateur et des botes de contrle ainsi que de I'onduleur seraeffectue afin de la protger contre toute surtension que pourrait occasionner la foudre. Cedispositif sera du type varistance, Toutes les parties mtalliques devront tre relies entre elleset un seul point sera reli un piquet de mise la terre. Ce piquet devra tre suffisammentdans la terre pour produire une bonne masse (voir ligure 3-6). Le cble reliant le piquet auchssis et diffrents botiers sera en cuivre brin torsad avec une rsistance maximale de 10ohms en tout point. Le cble extrieur sera protg contre les intempries grce un tuyauprotecteur ou par un isolement thermodurcissable pouvant rsister une temprature deservice d'au moins 90C. L'utilisation de PVC est interdite.

Diffrents branchements demb la terre $(),Iun la topographie du \01

2 m l ? t r ~ 5minimum

..2mtH:$minImum

1mtr'l!mlntmum I l

:I1tl:o::tlatli:tll:X&o::ooct:mIl--'-"'' ' ' '

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+


4) Fusibles et coupe-circuitsLes fusibles et les coupe-circuits seront utiliss enfin de protger l'quipement et lesutilisateurs. Les coupe-circuits permettent de couper l'alimentation en diffrentes sections dugnrateur en cas d'urgence ou afin d'y effectuer la maintenance des quipements. Il est noter que les modules photovoltaques produisent de l'lectricit ds qu'il y'a de la lumire.Un coupe-circuit, plac le plus prs possible du champ des modules, permet d'isoler le restedu circuit au besoin. Les fusibles (ou les disjoncteurs) assurent une protection automatiquecontre les courts-circuits ou mise la terre dfectueuse.Ainsi on placera un fusible sur chaque branche parallle et un disjoncteur protgera l'onduleuret le reste du systme contre les surcharges et les courts circuits en aval.

5) Cltures:Toutes les cltures seront ralises en grillage d'acier galvanis, de maille 60mm, de diamtreminimum 3 mm, de hauteur 2 mtres au dessus du sol. La forme de l'enclos pourra trerectangulaire ou carr. Les dimensions du primtre sont spcifies pour chaque typed'quipements. Les piquets seront en acier et ancrs sur un plot en bton arm de hauteur40Omm, de longueur et largeur 200mm. La distance entre deux piquets voisins ne sera passuprieure 2 m. l'enclos comportera un portail grillag fermant cl, de 1 mtre de la largeaumoms.


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Chapitre 4 : Analyse conomique pourle systme photovoltaque

1) CALCUL DU COUT DU SYSTEMEL'analyse conomique des gnrateurs photovoltaques permet de dgager deux typesd'information: les cots actualiss du systme et les cots annuels qu'il engendre.Du point de vue de l'investisseur, les cots actualiss du systme permettent de comparer lescots entre diffrentes options. Son importance est lie au fait que certaines optionsncessitent de gros investissements de dpart et des frais d'exploitations et de maintenancerelativement faibles, alors que d'autres prsentent la situation inverse. Dans ces conditions,une analyse des cots devra inclure le cot du financement du capital ainsi que la valeuractualise des cots d'exploitation, d'entretien et de remplacement sur la dure de vie prvuedu systme photovoltaque. Cette analyse s'appelle le calcul des cots sur la dure de vie.Les systmes photovoltaques cotent cher en investissement de capital mais ils ont peu decots rcurrents alors que les systmes d'nergie conventionnels ont un cot d'investissementrelativement faible mais des cots rcurrents importants. Comparer ces technologiesseulement au niveau de leur cot capital ne reflte pas le vrai cot que l'usager aura payerdurant la vie du systme. Une analyse conomique complte doit inclure le cot dufinancement du capital, ainsi que la valeur actualise des cots d'exploitation, d'entretien etde remplacement des composants sur la dure de vie prvue du systme. Cette analysecomprend le calcul des cots sur la dure de vie du systmeParce que les cots rcurrents sont faits durant des annes diffrentes, il convient de ramenerces cots une valeur actualise. Ceci est fait en utilisant un taux d'actualisation, qui est unemesure du retour sur l'investissement ajust pour l'inflation.

1) Cots initiauxLes cots initiaux comprennent les dpenses effectues lors de l'installation du systme PV,c'est--dire les composants du systme PV, leur transport et leur installation, ainsi que lescots de gnie civil associs. Des frais gnraux couvrant les frais de conception, desurveillancedu chantier.


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Cot initial pour FI

Dsignation Quantit Prix Unitaire Prix total (FCA)Gnrateur 29900Wc lOS/Wc 149500000

Onduleur 1 0.125$/W 1868750Frais gnraux (Install, 15% Gnr. 22425000Transp, cble, etc.)Cot initial 173793750

Tableau 4-1 : Calcul du cot initial pour FI2)Cots rcurrentsLes charges rcurrentes peuvent se diviser comme suit: Les frais de fonctionnement

rmunration des fontainiers, gardiens ventuelsdpenses pour petites rparations: fuites d'eau, maonnerie, etc.

Les frais d'entretien et de rparationcot d'intervention du personnel qualifi assurant la maintenance du systme et larparation ventuelle des composants (main-d'uvre et dplacement) ;

Les frais de renouvellementcot des composants renouveler durant la dure de vie du systme. Pour le pompagesolaire, ces composants se limitent l'onduleur dont la dure de vie est estime 7ans ; Les frais de renouvellement du gnrateur sont souvent considrs comme nulssur une dure de vie de 20ans.

Ces frais interviennent des moments diffrents durant la vie du systme; ils ont donc desvaleurs trs diffrentes de celles qu'elles ont prsentement. De plus, alors que certains fraissont plus ou moins priodiques et peuvent tre ramens des annuits, d'autres chargesreprsentent des dpenses exceptionnelles qui se produisent que quelques fois durant la vie dusystme. L'opration d'actualisation des cots permet de ramener ces frais sur une basecommune en leur donnant une valeur actualise.


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Pour les valeurs ponctuelles, on procde une actualisation simple de la valeur prsente de lacomposante pour l'anne de la dpense. La formule ci-dessous permet de calculer la vale.uractuelle de cette dpense par rapport au moment futur o elle sera effectue :

Va=V init(l+t)n (4.1)Va= la valeur actualise simple de la composanteVinit = la valeur initiale de la composantet = le taux d'actualisationn = la dure de vie de la composante

Pour les frais annuels, on procde une actualisation uniforme de cette valeur annuelle pourla dure de vie du systme. Ce calcul permet de ramener la valeur des annuits une valeuractualise globale. La formule suivante permet de calculer la valeur actuelle des annuits:

v = Vann (1 - (1 + t)r na t

OVa= la valeur actualise de l'annuitVinit= la valeur initiale de l'annuitt = le taux d'actualisationn = la dure de vie du systme

II) APPLICATION A NOTRE SYSTEME

(4.2)

1. Calcul conomique pour la dure de vie du systme (F1+Fz+F3)Les paramtres suivants seront utiliss pour effectuer l'analyse conomique:Paramtres conomiques :

Taux d'actualisation net (t)

Paramtres de fonctionnement1. Type de systme de pompage2. Dure de vie du systme en anne3. HMT en mtre4. Population desservie5. Ensoleillement en kWh/m2/j


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6. Puissance du gnrateur PV

Cots et dure de vie (ou priode) des composantes1. Investissement initial2. Remplacement des composantes3. Frais annuels de fonctionnement (salaire, etc.)4. cot annuel de maintenance5. Valeur de rachat des quipements la fin de la priode

Description du systme FI

Dure de vie du systmePuissance du gnrateur PVProduction joum.d'nergie

Paramtres conomiques

20 ans24974 Wc

kWh

EnsoleillementVolume d'eau! j

4.41600

Taux d'investissement (inv) 8%Taux d'inflation (inf)Taux d'actualisation (t)

3%9%


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Forage FtPoste Dure delapriode

n

Valeurprsente

v

Coeff. Coeff.d'actul d'actua Valeur.simple unifo actualise

l/(l+t)n 1-(l+trn/t Va

1Cot initialCot des composantes et frais 173793750 173793750gnraux2 Exploitation et maintenanceCot d'exploitation et de 1737937.5 9.12 15864842maintenance et 20Autres cots4 RemplacementOnduleur 7 1868750 0.54 1022270Onduleur 14 1868750 0.29 5592175 Valeur de rachat-10% 20 -15136875 0.17 -2700886

Cot actualis

Cot actualis total

Forage FIForage F2Forage F3

Tableau 4-2 :Cot actualis des forages

188539193320516628169685274

678741095

2) Couverture des charges rcurrentesNous avons vu que les charges rcurrentes se divisent principalement en frais defonctionnement, en frais d'entretien et de rparation et en frais de renouvellement descomposants. L'utilisation de l'eau par un groupe restreint d'utilisateurs doit assurer, auminimum, le paiement de ces charges rcurrentes. La production journalire de la pompe doitdonc tre valorise: l'eau doit tre vendue. Celle-ci peut tre vendue directement au mtrecube (ou la bassine) ou en exigeant une cotisation annuelle (ou mensuelle) des utilisateurs.Quel que soit le mode de valorisation choisi, trs souvent dans la phase de slection desvillages, il est demand une contribution initiale avant l'installation de la pompe. L'pargne

Prsent par Abdoul Ahat yaUM et Seydou DIALLa DIC3 GEM 47

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accumule avec cette contribution initiale devra consolider les recettes de la vente de l'eauds la mise en exploitation de la station de pompage solaire.Dans le cas de Darou Mousty, tout le village a accs l'eau partir du moment o chaquefamille s'acquitte de sa cotisation mensuelle pour couvrir les cots rcurrents que nous avonsmentionns plus haut. Si on calcule les cots rcurrents des 3 forages on obtient:

. / Pour FI :1737937 FCFA

. / Pour F2 : 2954494 FCFA

. / Pour F3 : 1564144 FCFASoit un cot total annuel de : 6256575 FCFA pour les 6 premires annes.Avec 3095mnages; cela va donner 2020 FCFA par mnage et par anne.A la 7 anne comme la 14 anne avec le remplacement des onduleurs on aura les cotssuivants:

. / Pour FI :3606687 FCFA

. / PourF2 : 6131369 FCFA

./ PourFj : 3246018 FCFASoit un cot total annuel de : 12984074 FCFA, ce qui donne 4195 par mnage.Il faut noter que ces tarifs concernent uniquement le systme photovoltaque mais pas leremplacement de la moto pompe ni la rfection du chteau d'eau.

3) Comparaison du cot actualis avec celui du systme actuelLes 3 forages ont engendrs pour l 'anne 2005 les cots suivants:

Electricit: 30301883 FCFAEntretien rseau: 825425 FCFAIntervention des agents hydrauliques: 852755 FCFA

Ce qui donne un cot annuel de 31980063 FCFA.Si on suppose que ce cot est constant pour une dure de 20 ans; alors la valeur actuelle pources 20 ans sera calcule selon la formule (4.2) avec t = 9% ; cela donne:

v = 31980063(1-(1+0.09r 20 ) =291931465 FCAa 0.09

On voit nettement que le projet ne sera pas rentable pour Darou Mousty si les cots initiauxsont supports par les autorits de cette mme localit.


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Par contre si ces cots initiaux sont supports par l'tat ou par des organismes, voyons si leprojet sera rentable pour la localit. Les autorits ne supporteront que les cots rcurrents:

V (flonct)=6256575(1- (1 + 0.09)-20) =57113430FCAa 0.09

V (rem 1)= 12984074 + 12984074 =10988171FCAa p (1 + 0.09r (1 + 0.09t

Ce qui donne un cot actualis total de : 68101602 FCADans ce cas le projet sera donc rentable pour les autorits de Darou Mousty.


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Chapitre 5 : La maintenance et l'exploitationdu systme de pompage

1) ORGANISATION DE LA MAINTENANCE1)DfinitionDans cette parie nous allons prsenter:

le rle des diffrents types de maintenances du gnrateur solaire. Une manire de monter un dossier de maintenance Une mthode permettant un diagnostic rapide du fonctionnement du champ

photovoltaque ainsi que du systme de pompagePour finir nous donnerons les types de maintenance les plus adquates ce projet et tablironsun dossier type de maintenance.

La maintenance est l'ensemble des actions permettant de maintenir ou de rtablir un bien dansun tat clairement spcifi; bien maintenir, c 'est assurer ces oprations un cot globalminimal. Un systme de pompage photovoltaque de bonne qualit, bien conu et bieninstall, peut fonctionner pendant plus de 20 ans si elle est bien entretenue. Un entretiennglig peut avoir des effets irrversibles sur la fiabilit du systme.

Les principales activits de la maintenance sont: la prvention, l'intervention, etl'amlioration.

La prvention s'effectue par une bonne tenue des documents permettant de suivre lavie de la station, le maintien du stock de pices de rechange, la ralisationd'inspections, de visites de contrles. Pour pouvoir bien mener cette action il fautdisposer des documents suivants:

o Le dossier machine du constructeur,o La fiche de suivi de station,o Les documents divers raliss lors d'interventions.

La seconde opration concerne l'intervention qUI peut tre une rparation, unervision, un change standard ou d'autre actions similaires.

Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DIALLO DlC3 GEM 50

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Enfin, la troisime opration est l 'amlioration du systme. Elle a pour but de modifierle systme de manire amliorer certains de ces caractristiques de fonctionnement.Il peut s 'agir d'une innovation, d'une reconstruction ou d'une modernisation. il estaussi important que le service maintenance soit capable d'excuter certains travauxnovateurs (mise en place ou implantation de nouveaux quipements).

2) Types de maintenancesOn distingue deux types de maintenance: la maintenance prventive (systmatique ouconditionnelle) et la maintenance corrective (palliative ou curative). L'objectif de ces deuxtypes de maintenance est la rduction des cots des dfaillances. Et l'analyse technicofinancire des risques encourus impose le choix d'un type de maintenance.

2.1) La maintenance prventive:La maintenance prventive a pour objectif d'viter que l'installation tombe en panne. Pour yarriver, on effectue rgulirement un suivi et un contrle rigoureux de chacun des constituantsde la station, tout en prenant soin de remplacer les pices uses juste avant leur tat neperturbe le fonctionnement du systme. Cependant il faut diffrencier les deux mode demaintenance prventives: la maintenance systmatique et la maintenance conditionnelle.

La maintenance prventive systmatique:Elle consiste changer les pices selon un chancier prtabli. Elle ne donne pas desrsultats visibles immdiatement, mais elle permet surtout d'assurer la fiabilit du systme.L'objectif de ce systme de maintenance tant de maintenir l 'quipement dans l 'tat de sonrendement initial. Les cots directs de cette maintenance (mains d'uvre et prix des pices)ne doivent pas tre suprieurs la valeur des consquences des pannes que l'on cherche viter.Ce type de maintenance, souvent appele entretient du systme, limite gnralement au

nettoyage des panneaux, au dsherbage la station, la prvention de l'ombre sur les panneauxet du contrle visuel de l 'tat des cbles et autres constituants externes (supports, .. . ). Cetentretien est assur au niveau local par utilisateurs eux-mmes. Il est gnralement confi une structure technique locale constitue d'un oprateur et d'un fontainier qui serontresponsables du maniement, de l'entretien et de la surveillance de l'installation et de tout lesamnagements annexes.


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Les tableaux suivants pressentent les contrles effectuer et un exemple de rpartition destaches au niveau de la structure technique de la localit qui peut tre le comit de gestion desforages en l'occurrence.

Maintenance prventive au niveau local

Contrles effectuer

1. Nettoyage hebdomadaire des panneaux.

2. Prvention de l'ombre

3. Inspection des constituants des cbles etamnagement

Actions mener

Utiliser un chiffon propre et mouill;ne pas utiliser de dtergents grenus oude compos contenants des particules

Enlever les arbustes autour dugnrateur S'assurer que personne n'a rienentrepos qui puisse masquer les

panneaux Ne pas permettre la construction demaisons risquant de faire de l'ombre

sur les panneaux. Vrifier l'tat de propret et le blocagede toutes les connexions visibles

(panneaux, conditionneur d'nergie,boite de jonction....) Une fois par semaine, vrifier les cblespartout ou c'est possible et rechercher

les dtriorations ventuelles (coupuresisolants uss ou mangs par lesrongeurs .. . ).

Contrle quotidien de l'tat desquipements et de l'amnagement.

Tableau 5-1 : Maintenance prventive au niveau local


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Rpartition des taches au niveau de la structure technique locale

Opration techniquesTaches quotidiennes

Avant le dmarrageautomatique de la station,s'assurer que les quipementssont en bon tat (modules,cble, fuites d'eau...).

Relever dans un cahier lavaleur affiche par ledbitmtre; ce relev doit treeffectu soit le soir l'arrt dela pompe, soit le matin avantle dmarrageTaches hebdomadaires

Avant le lever du soleil,laver les panneaux avec del'eau propre et essuyeravec un chiffon propre Inspecter les cbles pours'assurer qu'il sont en bontat et bien fixs dans lesconnections

En cas de panne

FontainierTaches quotidiennes

Protection desquipements

En tout tempsAppui l'oprateurtechnique

Eviter le vandalisme,pntration des animauxerrants, jets de pierresd'enfants...

Donner un coup demain l'oprateurtechnique lors destravaux d'entretienou de rparation etpour les relevs

Aviser les responsables de la localit (membres du comit de gestion des forages... ) Inspecter les quipements selon la procdure tablie Effectuer, si possible, la rparation, sinon faire appel au technicien.

Tableau 5-2 : Rpartition des taches


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La maintenance prventive conditionnelle:Elle a pour objectif la correction de la drive ventuelle du rendement technique de la station,ceci travers une exploitation rigoureuse des relevs et des constats effectus sur le site.C'est une maintenance prventive qui ncessite un diagnostique avant le remplacement de lapice. Elle dpend des rsultats des visites et des inspections du matre d'uvre ou toute autrestructure comptente et doit tre assur par un technicien spcialis. L'quipe d'interventionpourrait tre compos de deux personnes : un technicien spcialis, un lectromcanicien deprfrence et un ouvrier chauffeur de profil plutt polyvalent; cette quipe sera charge defaire le point priodiquement sur le matriel install. Ce type de maintenance est utilischaque fois que cela est possible car son cot est modr et donne de bons rsultats.

La maintenance prventive peut se prsenter sous deux formes: la maintenanceamlioratrice (actions d'amlioration permettant d'accrotre la fiabilit et la maintenicien) etla maintenance prdictive (dtermination de l 'poque optimal d 'in tervention a partir del'volution dans le temps des symptmes constats).

2.3 La maintenance corrective:Elle consiste remettre en tat de marche une installation tombe en panne. L'ar r t de lastation peut tre dramatique pour les populations (absence d 'eau, pertes de dtailles, .. .)d'autant plus que les pices de rechange peuvent ne pas tre disponibles localement. Afin derpondre le plus rapidement cette situation, la maintenance corrective se fait habituellementen deux tapes.

La maintenance corrective palliative (dpannage) :Le dpannage permet de remettre provisoirement en marche un quipement victime d'unedfaillance partielle ou totale, en attendant une rparation dfinitive. Dans ce cas, la rapiditde l'intervention prime sur la qualit. Cette action doit rpondre le plus rapidement possible l'arrt du systme en amenant des solutions de marche mme temporaires.L'action de dpannage peut tre faite par le personnel technique habilit au service de la

pompe (direction de l'hydraulique dans notre cas) ou, si le problme est grave, par une quipetechnique rapide.Le but de cette action n'est pas de rparer l 'quipement mais de lui permettre de fournir unepartie du service pour lequel il a t mis en place. Si ncessaire une partie de l'quipementsera court circuit afin de permettre le fonctionnement partiel du systme.


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La maintenance corrective curative (rparation) :La rparation est la mise en tat dfinitive de tout le matriel usag ou accident ou d'unepartie de celui-ci. Contrairement au dpannage, la rparation est prpare et gnralementplanifie, dans ce cas, la qualit de l'intervention prime sur la rapidit.Pour mieux apprhender les risques de dfaillances afin de mieux les viter on galementutiliser la mthode AMDEC (Analyse Des Modes de Dfaillance, de leur Effet et de leurCriticit). Cette mthode viendra pour rendre la maintenance plus fiable et moins coteuse.2.3) Description de la mthode:Pour dfinir les priorits sur les interventions mener, on effectue un classement des cotspar rapport aux types de panne. L'analyse ABC (ou loi de PARETO) facilite cettehirarchisation. Elle consiste dans un premier temps classer les pannes par ordre croissantde cots, et ensuite tablir un graphique faisant correspondre les pourcentage de cotscumuls un pourcentage de type de panne cumuls. Ceci permet gnralement d'aboutir une courbe (voir ci-dessous) pouvant tre scind en trois zones: la zone A (zone dans laquelle 20% des pannes reprsentent 80% des cots; c'est une zone de priorit), zone B (ici30% des pannes ne coterons que 15% des cots) et enfin la zone C (50% des pannes, maiscorrespondant 5% des cots).

L'analyse ABC conduira donc ainsi organiser une politique de maintenance prventivesystmatique ou conditionnelle avec surveillance permanente pour les lments de la zone A.on sera moins exigent pour les constituants de la zone B et nettement moins pour lesconstituants de la zone C.


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100%95%

80%

co 20% 500/0

Figure 5-1 : Loi de PARETO100%

3. Application notre cas d'tude:Pour dfinir les priorits pour la maintenance nous allons classer tout les composants de notresystme photovoltaque en trois classes A, B et C correspondant respectivement aux zones A,B et C.

ClassesA B C

Onduleurs Cbles Fusible Panneaux Boite de jonction Visserie~1:: motopompe disjoncteur Barres de mise v8 terrev

.....r.il

Tableau 5-3 : Classe des composants


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Lors des interventions, il arrive trs souvent que l'intervenant se contente de supprimer lamanifestation de la panne sans chercher ses causes premires. Pour viter ce genre dedrapage, on peut utiliser la mthode MAXER qui propose un dpannage rationnel en neuftapes:

1. s'informer et analyser la situation,2. prendre ventuellement une dcision provisoire,3. tablir le diagnostic, chercher la cause la plus probable,4. rparer5. vrifier le rsultat de la rparation,6. chercher la cause premire et y remdier,7. trouver les consquences,8. vrifier les matriels semblables,9. rdiger le rapport d'intervention.

Pour tablir le diagnostic, on peut s'aider des questions classiques suivantes: Qui? Quoi?O? Quand? Combien? Comment? ces question sont prsentes dans le tableau suivant:

Questions rpondre pour tablir un diagnostic de rparation

Qui? Qui est l'oprateur ?

Quoi? Quel est le dfaut constat (symptmes) ? Quel autre dfaut aurait -on pu avoir?0 ' ? Ou le dfaut apparat t-il ? Ou n'apparat t-il pas ?.Quand? Quand le dfaut est t-il Quand est t-il apparu ensuite? Quand le dfautapparu pour la premier n'apparat-il pas?fois?

Le dfaut est-il priodique? Si oui, quelle est sa frquence?

Combien? Quelle est sa tendance ? Quelle est l'importance du dfaut?

Comment? Quelles circonstances ont prcd ou accompagn l'apparition du dfaut?

Remarques


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Le dossier de maintenance est un dossier dans le quel tout sera not, Il devra permettre toute nouvelle personne de s'informer avec prcision et d 'excuter les taches aisment.Nous prsentons ci-dessous les renseignements ressembler pour une bonne connaissance dumatriel et surtout la faon de procder pour complter la maintenance de la station dont nousferons une partie :Connaissance du matriel

Pour une bonne connaissance du matriel, on doit pouvoir trouver dans le dossierde maintenance de chaque station de pompage, les lments suivants :

fiche signaltique : nom et adresse du constructeur ou du fournisseur, tlphone,tlcopieur, type et numro de srie, anne de fabrication" "

Caractristiques physiques: encombrement, masse, capacit de production" " Commande: date et rfrences, spcifications techniques, conditions de rception,

conditions de garantie" " Plans d'ensemble, de dtails de toutes les pices susceptibles d'tre remplaces ou

rpares, de montage donnant les jeux, les entraxes, les rglages, les vuesclates.. . ,

Schmas: cinmatique, lectrique, hydraulique, lectronique, de rgulation.. . , Plans d'installation: fondations, raccordements lectriques, hydrauliques, Fiches: entretien, rglage, mise en route, arrt, conduite.. . , Consignes particulires: scurit, incendie .. . , Liste: des ensembles pour change standard, des pices de rechange.. .

Constitution d'un dossier de maintenance:Le dossier de maintenance commence tre constitu ds que l'quipement est command etsera complt au fur et mesure des actions de maintenance sur le systme. L'laboration dudossier de maintenance, par la socit charge du suivi ou de la maintenance de la station, doitse faire avec l'aide du constructeur ou du fournisseur, de la structure charge de l 'achat dumatriel, du comit d'exploitation local et du fontainier. Nous prsentons en annexe deuxlments du dossier de maintenance savoir :

o la fiche de rception et de suivi de la station de pompage photovoltaqueo la fiche d'identit de la station de pompage photovoltaque


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Pour l'organisation du dossier, on peut regrouper les constituants par familles et sousfamilles, par exemple un premier groupe correspondant aux pices fabriques en grande srieet qu'on peut facilement trouver en grande quantit sur le march (attaches, vis, crou.. .), unsecond groupe constitu par les ensembles importants (moteurs, pompes, .. .), et enfin untroisime groupe constitu de composants propres l 'installation (onduleurs, moteurs,pompes, etc.). Cette mthode facilite la codification. Par ailleurs, tout travail effectu donneralieu un historique qui sera intgr au dossier. Ce dernier doit exister au moins en deuxexemplaires classs respectivement dans la structure locale d'exploitation et dans la socitcharge de la maintenance. Il faut bien noter que le dossier de maintenance n'est pas undocument d'archives mais un document de travail.

COTS DE MAINTENANCE.:. Cots de maintenance

Bien qu'ils varient selon les activits, les cots de maintenance annuels reprsentent d'unemanire gnrale environ 15 % du prix de l 'installation, et environ 9% des dpenses globales.Les cots de maintenance se dcomposent en quatre parties:

les dpenses de main-d'oeuvre et d'outillage (cots des moyens humains etmatriels .. . ),

les achats et les sorties de magasin (produits consomms, changesstandard ... ),

les dpenses de main-d'oeuvre externe (sous-traitance .. .), les frais gnraux (salaires, avantages sociaux du personnel, frais matriels:

locaux, nergie, tlphone, tlcopieur, imprims... ).

Ces cots incluent le remplacement des composants principaux aprs leur dure de vieeffective

.:. Cots de dfaillancePour pouvoir apprcier de manire rigoureuse l 'activit de maintenance dans une station depompage, le cot le plus utile connatre sera celui qui intgre aux dpenses d'entretientoutes les pertes et le manque gagner. Bien que l'analyse de ce cot soit relativementcomplexe, nous allons considrer qu'il y a dfaillance non seulement en cas de panne totaleou arrt de la station, mais aussi lors de toute rduction du dbit d'eau pompe. De nombreux

Prsent par Abdoul Ahat YOUM et Seydou DlALLO DlC3 GEM 59

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paramtres doivent tre pris en considration lors de l'estimation de ce

toutes les pannes, mais plutt de dterminer la dure optimale des arrts pour panne pourlaquelle le cot de dfaillance est minimal.4) Exploitation de la station de pompage photovoltaque

Guide d'identification des pannesUne vrification mthodique est ncessaire si la pompe ne dbite pas correctement ou si lesystme est arrt pour une raison non dfinie. Les organigrammes proposs dans les figuresci dessous ont pour objectif de faciliter le diagnostic.


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Diagnostk gnral du systme

la pompe ne fonctionne pasdutout

Modules non ModulS non CoollQXions non Dfaut non Dfaut non DfautJ -+ f---to.- ~ avec f----to- coodltionnetr Interrupteurposslbles sales casss dfertueuses pompe d'nergie y.. de niveau~ O U i ~ O U I ~ O U I oui JOUI oui

Recherche 1 C o ~ t 1 Locall59t Fonction- change tchangeonstat conMxlons nementde lapanne visuel visuel dfectUEUses Bec standard standard

Nettoyage Rempla

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Diagnostic du rendement du systmeLa pompe ne fournit pas suffisamment d'eau

Pannespossibles

Recherchede la panne

Rparation

Panneaux Non Non Modules ou Non Pompecouverts Connexions conditionneur dfectueusede poussire dfectueuses ... (sale oudfectueux po dtriore)

Oui Oui Oui Oui

localiser InspectionConstat visuelle Identifiervisuel visuellement et mesureles connexions des tensions la pannedfectueuses etcourants de la pompe

Nettoyer Nettoyage Remplacer Nettoyerla surface etserrage les pices ou rparerdes modules des con nexions dfectueuses la pompe

Le dbit estbon

Tableau 5-5 : Diagnostic du rendement du systme


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Diagnostk du gnrateur photovoltaqueLe systme ne fonctionne pas

Panneauxcorrects

Tensions et intensitstrop levesou trop faibles

Panne du gnrateurphotovoltaque

Inspection visuelledes panneaux

la mi-journe, arrterle conditio

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