Projet de fin dtude

FilireDUT

Rapport du Projet de Fin dtudes

Sous le thme:

Ralis par: Encadr par: HMIMAD Anas Pr. ER-RAKI Mohammed ZOUYGHY Lahoucine Soutenu le 12 Avril 2014 devant la commission dexamen: Nom de Prof. Enseignant, EST Guelmim Examinateur Nom de Prof. Enseignant, EST Guelmim Examinateur Nom de Prof. Enseignant, EST Guelmim Examinateur Nom de Prof. Enseignant, EST Guelmim Examinateur

Ddicace

nos chers parentsQui sont pour nous un symbole de sacrifice et de dvouement. Cest avec euphorie que nous leur ddions ce modeste travail nos frres et nos surs tous nos oncles toutes nos familles tous nos amis tous ce qui, de prs ou de loin, se sont sacrifis pour nous.

RemerciementAvant tout, nous remercions ALLAH, le tout puissant, de nous avoir donn le courage et la volont pour accomplir ce travail de recherche.Le travail prsent dans ce rapport a t dirig par Monsieur Mohammed ER-RAKI, professeur lcole suprieure de technologie de Guelmim. Nous tenons lui exprimer toute notre gratitude et notre reconnaissance davoir propos et dirig ce travail, Ses qualits humaines, son esprit critique et particulirement ses conseils et ses orientations ont apport beaucoup laboutissement de ce travail.Nous devons chaque bribe de notre connaissance nos enseignants lEcole Suprieure de Technologie de Guelmim qui ont si bien men leurs nobles qutes denseigner les bases de lnergie renouvelable et lefficacit nergtique. Nous les remercions non seulement pour le savoir quils nous ont transmis, mais aussi pour la fiert et lambition que leurs personnes nous aspirent.Non loin de tout projet ambitieux, il existe des gens qui partagent sans jamais se laisser les meilleurs et ses pires moments. Ce sont des personnes qui nous ont soutenus dans chacun de nos instants de faiblesse, et qui, sans leur extrme attention et gentillesse, nous ne serions pas ce que nous sommes devenus aujourdhui. En tte de liste de ces gens nous placerons nos familles bien aimes qui nont jamais hsit nous offrir le meilleur quelles pouvaient. Viennent alors tous nos camarades de promotion ainsi que tous nos amis qui nous ont aids de faon directe ou tout simplement par leurs prsences et leurs soutiens moral.

Table des matiresDdicaceiiRemerciementiiiNomenclatureviIntroduction gnrale1Chapitre 1: Introduction lnergie photovoltaque41.Introduction :42.Energie photovoltaque42.1Le principe de la conversion photovoltaque42.2Caractristique d'une cellule photovoltaque52.3Influence de lensoleillement et de la temprature62.4Le module photovoltaque72.5Systme photovoltaque82.6Systme photovoltaque sans batterie92.7Dimensionnement dun systme PV sans batterie103.Type de module photovoltaque113.1Cellules monocristallines113.2Cellules polycristallines123.3Cellules amorphes123.4Convertisseurs dnergies133.5Type des systmes photovoltaques144.CONCLUSION16Chapitre 2: Le pompage photovoltaque181.Introduction182.Description182.1Les composants d'un systme de pompage photovoltaque182.2Description du principe193.Dfinition gnrale du systme de pompage deau213.1Hydraulique de pompe213.2Caractristiques des pompes213.3Types de pompes photovoltaques234.Choix et dimensionnement de la moto-pompe245.Choix de la motopompe255.1Choix de pompe255.2Dimensionnement dun systme photovoltaque autonome286.CONCLUSION28Chapitre 3: Etude Technico-conomique comparative des diffrents systmes de pompage301.Introduction302.tude analytique302.1Bilan nergtique302.2Analyse conomique323.Application: Etude de cas353.1Infrastructure hydraulique existante :363.2Mthode pratique de dimensionnement373.3Estimation du cout du dimensionnement du cas tudi413.4Cots de la quantit deau pompe par notre gnrateur photovoltaque:424.Estimation de cot de llectricit (ONE)434.1Taux de desserte domestique et tarifs objectifs434.2Le cot nergtique: cas dalimentation par le rseau lectrique:444.3Etude comparatif entre ces deux sources dnergies445.Conclusion46Conclusion gnrale47Liste des figures48Bibliographie49Webographie51

NomenclatureId. Significatif unitI courant disponible A V tension aux bornes de la jonction V Iph () courant produit par la photopile A J coefficient didalit de la diode -Is courant de polarisation de la diode ARs une rsistance srie Rsh une rsistance en drivation ou shunt HMT La Hauteur Manomtrique Totale mHg hauteur gomtrique mH pertes de charge m Nd Le niveau dynamique m Ns Le niveau statique m Rendement global de la pompe - Q dbit m3/h Pa puissance fournie par le moteur W g constante de la gravit m/s2 la densit de leau kg/m3 P n Puissance nominale dun panneau W Eh lnergie hydraulique J Ch constante hydraulique Rp Rendement de la moto-pompe - N Nombre dheure dexposition aux conditions STC h Pc puissance crte wc Epro lnergie lectrique J la puissance capte par le champ PV W Esolmax Lnergie maximale capte sur le plan inclin optimal S Surface dun module du champ photovoltaque m A nombre optimal du champ photovoltaque - la puissance la sortie du champ PV WRch rendement optimal de champ photovoltaque - Pe puissance optimal lentre du champ photovoltaque W Le cot sur la dure vie du systme DHI0 Cot initial de systme DHCent/main Cot dentretien et le cot de maintenance DHCrempl Cot de remplacement DHUmax la tension maximale de la pompe VImax la courante maximale de la pompe A

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Introduction gnraleDans nos jours, il nous semble que personne ne peut sen douter sur limportance de leau et de lnergie pour les besoins humains. Avec les avances technologiques, le besoin en nergie ne cesse daugmenter. Ce problme dnergie est encore plus sensible dans les sites isols o lutilisation des ressources classiques savre souvent trs coteuse. En effet, plusieurs contraintes, comme le transport du combustible et les entretiens priodiques des moteurs diesels, rendent la recherche dune source dnergie alternative indispensable pour ce type de sites.Comme nous le savons, la plus grande partie de lnergie consomme actuellement provient de lutilisation des combustibles fossiles comme le ptrole, le charbon, le gaz naturel ou encore lnergie nuclaire. Les tudes et les prvisions rcentes nous alertent que lutilisation massive de ces ressources conduira certainement lpuisement total de ces rserves. En plus, tout le monde est mondialement convaincu par le danger de ce processus sur lenvironnement. A partir de ce constat, il t ncessaire de chercher dautres ressources dnergie de remplacement. Les nergies renouvelables, comme lnergie photovoltaque, olienne ou hydraulique, reprsentent une solution de remplacement par excellence et elles sont de plus en plus utilises dans nos jours. Ce type dnergie nest pas seulement gratuit et inpuisable, mais aussi trs propre pour lenvironnement. Dailleurs, on parle souvent dune nergie verte, puisquelle permet dviter totalement la pollution produite par les sources traditionnelles.Dans ce travail, nous nous sommes intresss plus particulirement par lnergie photovoltaque comme source dnergie dun systme de pompage destin pour lirrigation dune terre agricole de la rgion de la ville de Guelmim. La disponibilit dune importante nergie solaire dans cette zone peut rendre lapplication du pompage de leau par lintermdiaire des pompes solaires photovoltaques comme une solution trs sduisante pour lirrigation des surfaces agricoles de la rgion et mme pour lalimentation en eau potable.Le travail que nous prsentons dans ce rapport traite plus particulirement les aspects techniques et conomiques dune solution de pompage deau en utilisant une source dnergie solaire photovoltaque. Une tude comparative avec les mthodes classiques appliques est prsente.Le prsent manuscrit est subdivis en trois chapitres. Dans le premier chapitre, on va essayer de prsenter quelques notions de base sur lnergie solaire photovoltaque. La suite du chapitre sera consacre la description des diffrents systmes photovoltaques dune part et ltude du principe de fonctionnement des cellules solaires dautre part. Une partie thorique de base relative lnergie photovoltaque est galement expose dans ce chapitre.La composition gnrale dun systme de pompage photovoltaque, ainsi que les lments thoriques permettant de dimensionner les stations de pompage courantes sont prsents dans le deuxime chapitre.Le troisime chapitre est consacr une tude pratique permettant le dimensionnement dun systme de pompage deau base dnergie photovoltaque destin lirrigation dune surface de 5 hectares de luzerne. Aprs avoir donn quelques explications des rgles de choix de ce systme, une tude comparative technico-conomique entre les deux sources nergiques pour le pompage deau, le rseau lectrique ONE et le gnrateur solaire photovoltaque, est prsente.Le rapport se termine par une conclusion gnrale qui rsume lensemble des principaux rsultats obtenus au cours de ce travail et qui donne les ventuelles perspectives envisages.

Chapitre 1:Introduction l'nergie photovoltaque

Chapitre 1: Introduction lnergie photovoltaque1. Introduction : Le soleil peut satisfaire tous nos besoins si nous apprenons exploiter rationnellement lnergie quil rayonne vers la terre. Il brille dans le ciel depuis presque 5 milliards dannes et les scientifiques ont calcul quil est la moiti de son existence. Nous avons du mal imaginer quau cours dune anne le soleil diffuse vers la terre quatre mille fois plus dnergie que celle consomme par toute la population mondiale. Aujourdhui, il parait insens de ne pas en profiter car nous avons les moyens technologiques ncessaires. De plus il faut considrer que cette source dnergie est gratuite, propre et inpuisable. Cette nergie pourrait par ailleurs nous librer de notre dpendance aux nergies fossiles ou aux autres alternatives peu sres ou polluantes. Cette nergie peut tre directement exploite ou transforme en lectricit. Le chapitre suivant consiste prsenter une tude gnrale sur lnergie solaire photovoltaque ainsi que son principe de fonctionnement.2. Energie photovoltaque2.1 Le principe de la conversion photovoltaqueUne cellule photovoltaque est un composant lectronique qui, expos la lumire (photons), gnre une tension lectrique (volt) (cest leffet photovoltaque).La structure la plus simple dune cellule photovoltaque comporte une jonction entre deux zones dopes diffremment dun mme matriau. Chacune des rgions est relie une lectrode mtallique au moyen dun contact ohmique de faible rsistance.Le principe de fonctionnement peut tre dcompos en deux parties : labsorption des photons et la collecte des porteurs de charges crs.La premire tape de la conversion de la lumire en courant lectrique est la gnration au sein du semi-conducteur des porteurs de charges que sont les lectrons libres et les trous.La production dlectricit est proportionnelle la surface des modules photovoltaques exposs au soleil et lintensit lumineuse. Dpendante des conditions mtorologiques, la production est donc alatoire. Lnergie peut tre utilise en direct (cas des pompes solaires) ou stocke dans des batteries pour une utilisation ultrieure.

Figure I.1 Description de la cellule photovoltaque2.2 Caractristique d'une cellule photovoltaqueLe schma quivalent dune cellule photovoltaque est reprsent sur la figure (I.2):

Figure I.2 : schma quivalent d'une cellule solaire. Pour une cellule idale, le courant lectrique dbut par la cellule sexprime par :I (V) = Iph(f) Id (V)O: I(V) : courant disponible ; V : tension aux bornes de la jonction ; Iph () : courant produit par la photopile, ce courant est proportionnel au flux lumineux () ; ID(v) = IS vaut 26 mV 300 K pour le silicium ; J : coefficient didalit de la diode ; Is : courant de polarisation de la diode.Cette reprsentation schmatique de la photopile est idalise. Une photopile comporte en ralit une rsistance srie (Rs) et une rsistance en drivation ou shunt (Rsh).Ces rsistances auront une certaine influence sur la caractristique de la photopile : la rsistance srie est la rsistance interne de la cellule; elle dpend principalement de la rsistance du semi-conducteur utilis, de la rsistance de contact des grilles collectrices et de la rsistivit de ces grilles ; la rsistance shunt est due un courant de fuite au niveau de la jonction ; elle dpend de la faon dont celle-ci a t ralise.2.3 Influence de lensoleillement et de la temprature2.3.1 Influence de l'ensoleillement Nous avons vu que le courant produit par la photopile (Iph) est pratiquement proportionnel au flux lumineux (). Par contre, la tension (V) aux bornes de la jonction varie peu car elle est fonction de la diffrence de potentiel la jonction N-P du matriau lui-mme (pour le silicium monocristallin, elle est de 590 mV pour Tj = 25 C). La tension de circuit ouvert ne diminuera que lgrement avec le flux lumineux. Ceci implique donc que : la puissance optimale de la cellule (Pm) est pratiquement proportionnelle lclairement ; les points de puissance maximale se situent peu prs la mme tension (voir figure I.3)

Figure I.3 : influence de l'ensoleillement2.3.2 Influence de la tempratureLa temprature est un paramtre important dans le comportement des photopiles, ne serait-ce que parce quune cellule expose une irradiance de 1kW/m2 nen transforme en lectricit que 12% au plus, le reste tant rflchi (6 il 8%) ou dissip en chaleur (80 82 %). Ainsi, si la photopile nest pas correctement ventile, elle peut monter trs haut en temprature et ses performances lectriques peuvent se dgrader. La figure I.4 montre l'influence de la temprature sur la courbe de puissance d'une photopile.

Figure I.4: influence de la temprature sur la courbe2.4 Le module photovoltaqueLes modules peuvent galement tre connects en srie et/ou en parallle afin daugmenter la tension et lintensit dutilisation. Toutefois, il importe de prendre quelques prcautions car lexistence de cellules moins efficaces ou locclusion dune ou plusieurs cellules (dues de lombrage, de la poussire, etc.) peuvent endommager les cellules de faon permanente.2.4.1 Association en srieEn additionnant des cellules ou des modules identiques en srie, le courant de la branche reste le mme mais la tension augmente proportionnellement au nombre de cellules (modules) en srie (voir figure I.5).

Figure I. 5 : Cellules identiques en srie2.4.2 Association en parallle En additionnant des modules identiques en parallle, la tension de la branche est gale la tension de chaque module et lintensit de courant augmente proportionnellement au nombre de modules en parallle dans la branche (voir figure I.6).

Figure I.6 : cellule identiques en parallles2.5 Systme photovoltaqueLes modules PV sont les lments de base de tout systme photovoltaque. Ils peuvent tre branchs en srie pour augmenter leur tension dutilisation et en parallle pour augmenter leur courant. Cet ensemble est appel le champ de modules PV (Figure I.7). Lnergie fournie par le champ peut tre utilise pour charger des batteries qui fourniront llectricit au moment voulu.Elle peut aussi tre utilise en reliant directement les modules la charge sans les batteries (comme pour une pompe solaire o leau sert de stockage), ou en les branchant sur un rseau lectrique. Il est galement possible de combiner la sortie du champ PV avec dautres sources dnergie telles une gnratrice ou une olienne qui serviront dappoint si lensoleillement nest pas suffisant.

Figure I.7: Composant d'un champ de module photovoltaque2.6 Systme photovoltaque sans batterie 2.6.1 Principe de fonctionnementLes systmes photovoltaques sans batterie servent habituellement alimenter une charge unique, comme une pompe ou un ventilateur, laquelle convient mieux une autre forme de stockage dnergie que llectricit (par exemple : rservoir deau surlev) ou encore qui a besoin dnergie pendant le jour seulement (par exemple: ventilateurs).Pour avoir une bonne adaptation, il faut brancher une charge dont la caractristique courant-tension se rapproche au plus prs de la courbe de puissance maximale du systme solaire, qui comme on la vu est pratiquement verticale autour dune tension optimale. Lutilisation dune batterie rpond bien cette contrainte car sa caractristique de fonctionnement est en tout temps trs prs du point de fonctionnement maximal des modules.2.6.2 Adaptation de chargeLadaptateur de charge (maximum power point tracker) est un dispositif lectronique utilis pour maintenir au maximum la tension de fonctionnement du champ, indpendamment des fluctuations de limpdance de charge et des conditions de fonctionnement du champ causes par les variations de temprature et densoleillement. Ainsi, ladaptateur de charge remplit essentiellement la fonction dun circuit dadaptation dimpdance : il augmente beaucoup lefficacit du champ, mais il consomme galement de lnergie. Lusager doit donc sassurer que le gain defficacit nest pas annul par la consommation dnergie de ladaptateur.La figure I.8 montre comment ladaptateur de charge rgle la tension et le courant du champ pour que la charge puisse obtenir la puissance maximale de sortie du module photovoltaque, peu importe les conditions ambiantes. un faible ensoleillement, le point de fonctionnement du systme passe de 1 1', augmentant de beaucoup la puissance fournie la charge. un ensoleillement moyen, le point de fonctionnement 2 correspond normalement au point de puissance maximal du champ PV. un ensoleillement lev, le point de fonctionnement du systme passe de 3 3', correspondant une lgre augmentation de la puissance fournie la charge.

Figure I.8 : Adaptation de la charge en modifiant le point de fonctionnement du champ PV2.7 Dimensionnement dun systme PV sans batterieLe dimensionnement de ce genre de systme diffre de celui dun systme avec batterie en ce que la dimension du champ photovoltaque est dtermine par la ncessit dassortir lalimentation avec la demande dnergie. En outre, il ny a pas lieu de se proccuper de la batterie. Les tapes de conception sont les suivantes :1. Dfinir les conditions du site ;2. Faire lestimation de la charge ;3. Dimensionner le champ et les appareils conditionneurs de lnergie.

Lorsquil sagit de pomper leau, la quatrime tape de lanalyse sera :4 .Calculer le volume du rservoir deau.Comme il ny a pas de batterie, le champ doit tre dimensionn de faon satisfaire la charge pour les conditions densoleillement les plus faibles. Le facteur dutilisation nominal sera gal au nombre dheures de soleil maximum durant le mois dexploitation o Lensoleillement est le plus faible.3. Type de module photovoltaqueLes panneaux solaires ne sont pas construits de la mme manire. En effet, il existe diffrents types de cellules qui nont ni mme prix et ni mme rendement. Actuellement sur le march, les trois technologies majoritairement prsentes et reconnues sont le monocristallin, le polycristallin et lamorphe.3.1 Cellules monocristallines

Figure I.9 : Cellules Photovoltaques Monocristallines.Les cellules monocristallines sont les photopiles de la premire gnration. Elles sont labores partir dun bloc de silicium cristallis en un seul cristal. Vues de prs, les cellules ont une couleur uniforme. Elles ont un bon rendement, mais la mthode de production est laborieuse.Avantage: Trs bon rendement (23% en thorie et environ 17%dans la pratique).Inconvnients: Cot lev Rendement faible sous un faible clairement.

3.2 Cellules polycristallines

Figure I.10 : Cellules Photovoltaques Polycristallines.Les cellules polycristallines sont labores partir dun bloc de silicium cristallis en forme de cristaux multiples. Vues de prs, on peut voir les orientations diffrentes des cristaux (tonalits diffrentes). Elles ont un rendement de 11 13%, mais leur cot de production est moins lev que les cellules monocristallines. Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux. Ce genre de cellules est galement bleu, mais nest pas uniforme, on distingue des motifs crs par les diffrents cristaux.Avantage : Bon rendement 13%, mais cependant moins bon que le monocristallin. Moins cher que le monocristallin Meilleur rapport qualit/prix.Inconvnients : Rendement faible sous un faible clairement.3.3 Cellules amorphes

Figure I.11 : Cellules photovoltaques amorphes.Ces cellules sont composes dun support en verre ou en matire synthtique sur lequel est dispos une fine couche de silicium (lorganisation des atomes nest plus rgulire comme dans un cristal). Leur rendement est de lordre de 5 10%, plus bas que celui des cellules cristallines mais le courant produit est relativement bon march. Elles sont appliques dans les petits produits de consommation (montres, calculatrices) mais sont peu utilises dans le cadre des installations solaires.Avantages: Fonctionnent avec un clairement faible. Moins chres que les autres.Inconvnients: Rendement faible en plein soleil (environ 6%), Performances qui diminuent sensiblement avec le temps.3.4 Convertisseurs dnergiesUn convertisseur dnergie est un quipement que lon dispose gnralement soit entre le champ photovoltaque et la charge pour une charge continu (sans stockage avec une charge en continu, il portera le nom de convertisseur continu- continu), soit entre la batterie et la charge (aprs stockage, il sera appel onduleur ou convertisseur continu-alternatif). Le convertisseur remplit les fonctions suivantes: Conversion de courant continu en courant alternatif compatible avec la Tension du rseau, Optimisation de la tension continue de manire ce que le champ de modules fonctionne dans des conditions de puissance optimales, Scurit.

Convertisseur continu- continuCe type de convertisseurs est destin adapter chaque instant limpdance apparente de la charge limpdance du champ PV correspondant au point de puissance maximale. Convertisseur continu- alternatifCest un dispositif destin convertir le courant continu en courant alternatif. Les onduleurs autonomes:La conception de lensemble du systme photovoltaque de faon extraire le maximum de puissance du gnrateur photovoltaque, quelles que soient les perturbations dclairement et de la temprature, lalimentation sous la tension alternative des appareils partir des panneaux solaires ncessitent lutilisation dun onduleur assurant la conversion DC/AC. Dans le systme de pompage photovoltaque, la connexion entre le gnrateur photovoltaque et la pompe entrane par un moteur courant alternatif est faite par un onduleur. Ce dernier permet de raliser un transfert optimal de puissance entre le gnrateur et le groupe motopompe sous les conditions variables de la puissance produite et de la demande en puissance. Ce transfert est contrl par une variation de frquence.3.5 Type des systmes photovoltaquesLes trois genres des systmes photovoltaques que lon rencontre gnralement sont les systmes autonomes, hybrides et connects un rseau. Les deux premiers sont indpendants du service public de distribution dlectricit; on les retrouve souvent dans les rgions loignes.3.5.1 Systme autonomeUne installation photovoltaque autonome est une installation qui produit de l'lectricit grce au soleil, mais qui fonctionne indpendamment du rseau lectrique, ils peuvent comporter des accumulateurs qui emmagasinent lnergie produite par les modules au cours de la journe servant la nuit ou lors des priodes o le rayonnement solaire est insuffisant. Ces systmes peuvent galement rpondre aux besoins dune application (par exemple, le pompage de leau) sans recours aux accumulateurs. En rgle gnrale, les systmes PV autonomes sont installs l o ils constituent la source dnergie lectrique la plus conomique.

Figure I.12:Schma descriptif du systme autonome.3.5.2 Systmes hybridesLes systmes hybrides, qui sont galement indpendants des rseaux de distribution dlectricit, sont composs dun gnrateur photovoltaque combin une olienne ou un groupe lectrogne combustible, ou aux deux la fois. Un tel systme savre un bon choix pour les applications qui ncessitent une alimentation continue dune puissance assez leve, lorsquil ny a pas assez de lumire solaire certains moments de lanne, ou si on dsire diminuer notre investissement dans les champs de modules photovoltaques et les batteries daccumulateurs.3.5.3 Systmes connects au rseauLes systmes de production dnergie photovoltaque connects un rseau sont une rsultante de la tendance la dcentralisation du rseau lectrique. Lnergie est produite plus prs des lieux de consommation sans demander de grandes centrales thermiques ou hydrolectriques. Au fil du temps, les systmes connects un rseau rduiront la ncessit daugmenter la capacit des lignes de transmission et de distribution. Un systme connect un rseau produit sa propre lectricit et achemine son excdent dnergie vers le rseau, auprs duquel il sapprovisionne au besoin; ces transferts liminent le besoin dacheter et dentretenir une batterie daccumulateurs. Il est toujours possible dutiliser ceux-ci pour servir dalimentation dappoint lorsque sur vient une panne de rseau, mais ce nest pas ncessaire.

Figure I.13: Schma descriptif du systme connect au rseau.4. CONCLUSIONDans ce chapitre nous avons dfini les diffrentes composantes du rayonnement solaire qui interviennent dans le rayonnement global. Ensuite, une tude de base sur lnergie photovoltaque et leur composant, a t prsente afin de dterminer les paramtres essentiels contribuant lestimation des nergies captes par les cellules photovoltaques (PV) pour la fonction des systmes de pompage deau.

Chapitre 2:Pompage photovoltaque

Chapitre 2: Le pompage photovoltaque1. IntroductionBeaucoup de populations dans les zones rurales des pays en voie de dveloppement affrontent de grands problmes dus au dficit en eau. Ces problmes sont spcialement accentus dans zones dsertiques et semi-dsertiques. Le dficit en eau dans les zones arides et semi-arides est une question vitale pour les populations. Lamlioration des conditions de vie dans ces zones est lie la recherche des solutions adquates ce problme. Le pompage solaire photovoltaque (PV), objet de ce chapitre, reprsente la solution idale pour lapprovisionnement en eau partout o le rseau lectrique est absent.2. Description2.1 Les composants d'un systme de pompage photovoltaqueLe systme de pompage solaire se compose des lments suivants: Un champ photovoltaque, Un convertisseur DC- AC pour les charges alternatives, Un moteur lectrique charg dentraner la pompe, Une pompe, Des tuyauteries (amont et aval), La partie stockage.Chacun de ces lments assure une fonction bien dtermin:

Figure II.1 : chane de composant dun pompage PV.2.2 Description du principeLes panneaux solaires photovoltaques produisent lnergie lectrique sous forme dun courant continu qui est converti travers un convertisseur statique pour alimenter un groupe moto-pompe immerg ou surfacique.Le groupe moto-pompe est compos dun moteur courant alternatif mono, bi ou triphas ou courant continu commutation lectronique qui est coupl une pompe centrifuge ou une pompe volumtrique ou autre suivant le dbit recherch. La pompe centrifuge transmet lnergie cintique du moteur au fluide par un mouvement de rotation de roues aubes alors que la pompe volumtrique transmet lnergie du moteur par un mouvement hlicodale qui permet littralement de propulser leau la surface. Les panneaux solaires et le convertisseur sont des lments statiques, la seule partie en mouvement du systme est le groupe moteur-pompe. Les avantages de ce systme sont nombreux, les plus vidents sont: Lautonomie de fonctionnement, La fiabilit, Le bon rendement, La relation naturelle entre la disponibilit de l'nergie solaire et le besoin en eau.

Figure II.2 : Configuration gnrale dun systme de pompage photovoltaque au fil du soleil. Hauteur manomtrique totaleLa Hauteur Manomtrique Totale HMT dune pompe est la diffrence de pression En mtres de colonne deau entre les orifices daspiration et de refoulement. Cette Hauteur Peut tre calcule comme suit :HTM=Hg+H (1)O: Hg =hauteur gomtrique entre la nappe deau pompe (niveau dynamique) et le plan dutilisation (Hr + Nd). Pour une pompe de surface sur un plan deau, Hg sera choisi en fonction de la hauteur de la pompe son niveau le plus bas. H = pertes de charge produites par le frottement de leau sur les parois des conduites. Ces pertes sont fonction de la distance des conduites (D), de leur diamtre (dc) et du dbit de la pompe(Q) et sexpriment en mtres deau. Niveau statiqueLe niveau statique(Ns) dun puits ou dun forage est la distance du sol la surface de leau avant pompageNiveau DynamiqueLe niveau dynamique (Nd) dun puit ou dun forage est la distance du sol la surface de leau pour un pompage un dbit donn. Pour le calcul de la HMT, le niveau dynamique est calcul pour un dbit moyen. La diffrence entre le niveau dynamique et le niveau statique est appele rabattement.

Figure II.3 : les niveaux statique et dynamique de la HTM =Rabattement de la nappe Perte de charge supplmentaire: = f(Q)3. Dfinition gnrale du systme de pompage deau3.1 Hydraulique de pompeFigure II.4 : Principe de conversion dune pompe hydrauliqueOn distingue deux grandes familles de pompes : Les pompes centrifuges o le mouvement du fluide est gnr par la force centrifuge. Les pompes volumtriques dont lcoulement rsulte dune variation de volume de lespace occup par le liquide.3.2 Caractristiques des pompes Dbit =Volume de liquide pomp par unit de temps (l/s, m3/s, m3/h). Hauteur dlvation totale ou Hauteur Manomtrique Totale HMT note H(m).3.2.1 Rendement global de la pompe: Comme toute machine entrane, une pompe consomme une puissance suprieure celle quelle fournit. Le rendement dune telle machine est le rapport de la puissance hydraulique acquise par le fluide celle disponible sur larbre: (2) HMT: hauteur manomtrique totale(m), Q : dbit (m3/h), Pa : puissance fournie par le moteur, g : constante de la gravit (9,81m/s2), : la densit de leau (1000kg/m3).3.2.2 Couplage des pompesDans lutilisation pratique des pompes, on recherche souvent soit augmenter la hauteur HTM soit augmenter le dbit. Donc, deux possibilits existantes: Couplage en srie Couplage en parallle Couplage en srie

Figure II.5: Systme de couplage en srie.Le systme coupl fournit est : H1 + H2 avec un dbit Q. Figure II.6 : Point de fonctionnement de pompes en srie.Couplage en parallle

Figure II.7 : Systme de couplage en parallleLe systme coupl fournit Q1 + Q2. FigureII.8 : Point de fonctionnement de pompe en parallle.3.3 Types de pompes photovoltaquesLes pompes eau sont habituellement classes selon leur principe de fonctionnement, soit de type volumtrique ou centrifuge. Outre ces deux classifications que nous dcrirons plus loin, on distingue galement deux autres types de pompes en fonction de lemplacement physique de la pompe par rapport leau pompe: La pompe aspiration et la pompe refoulement.3.3.1 Pompes centrifugesCes pompes utilisent les variations de vitesse du fluide pomp pour obtenir un accroissement de pression. Lnergie mcanique du moteur est transmise au fluide. La vitesse donne au fluide va fournir une nergie cintique celui-ci. Lnergie cintique est ensuite transforme en nergie de pression.Les caractristiques des pompes centrifuges sont : Le couple dentranement de la pompe est pratiquement nul au dmarrage. (Particulirement intressant dans le cadre de lutilisation des modules photovoltaques car la pompe tourne mme par trs faible ensoleillement); Il ny a pas ou presque pas daspiration. Elles doivent tre amorces pour fonctionner de manire viter tout risque de destruction si fonctionnement sec, certaines sont auto-amorant, Peuvent tre immerges ou de surface; Plusieurs tages (cage + roue ailettes) peuvent tre superposs pour obtenir de grandes pressions.

Figure II.9 : Schma dune pompe centrifuge.3.3.2 Les pompes volumtriquesUtilisent les variations de volume du fluide pomp pour obtenir un accroissement de pression. Le fluide est d'abord aspir par l'accroissement d'un volume puis refoul par diminution de ce mme volume. Les pompes volumtriques utilises le plus couramment sont les pompes pistons, palettes et engrenages. Leurs principaux atouts sont les suivants: Elles sont destines aux faibles dbits (infrieur 5m3/h) et aux grandes hauteurs, Elles ont de bons rendements, et les pompes de surface sont auto-amorant, Le couple de dmarrage dune pompe volumtrique (de 3 5 fois le couple nominal) et la caractristique I = f(V) de ce type de pompe font que son fonctionnement en direct sur un panneau photovoltaque nest pas conomiquement viable. Pour pallier au problme de surdimensionnement du gnrateur rsultant de cette inadaptation, un adaptateur dimpdance est utilis pour permettre un rendement aussi lev que possible de l'ensemble du systme.4. Choix et dimensionnement de la moto-pompePour dfinir la puissance utile au fonctionnement de la pompe dveloppe par les panneaux solaires, les donnes minimums sont :1) La situation gographique pour dterminer lensoleillement et la radiation solaire globale.2) Dfinir le (KWh/m2/j) qui est fonction de la dure en heure de lensoleillement maximal et de la dure du jour. 3) Choisir une pompe en fonction du dbit et de la HMT,4) Utiliser les abaques de rendement des pompes fournis par le constructeur qui donnent en fonction du HSP la puissance ncessaire dveloppe Wp par les panneaux pour faire fonctionner la pompe dans cette gamme de dbit, et de HMT,5) Dterminer le nombre de panneaux : Wp (total) /P n (Puissance nominale dun panneau),6) Vrifier la tension nominale pour le fonctionnement de londuleur (selon les modles),7) Calculer le dbit instantan lensoleillement maximal laide de labaque donnant le dbit en fonction de la puissance Wcc = 0,8 x Wp.5. Choix de la motopompe5.1 Choix de pompe5.1.1 Puissance dune pompePour vhiculer une certaine quantit d'eau d'un point un autre, la pompe doit transmettre au liquide de l'nergie. Cette quantit dnergie sera la mme quelle que soit la technologie et est donne par la puissance de la pompe. Cette puissance peut tre calcule laide du thorme de Bernoulli en considrant tous les paramtres tels que l'altitude de pompage, l'altitude de refoulement, la longueur et le diamtre des tuyaux. Cependant, afin de simplifier au maximum tous ces calculs, les praticiens utilisent deux paramtres qui caractrisent tout systme de pompage dans un rseau : le dbit (Q) et la Hauteur Manomtrique Totale (HMT). La puissance absorbe sur larbre de la pompe est alors donne par la formule suivante (cas de leau, poids spcifique gale 1) : (3) Pkw : Puissance en KW (1KW=1.36 CV), HTM : Hauteur Manomtrique Totale, Q : Dbit (m3 /h), : Rendement de la pompe.5.1.2 Pompes de surface ou les pompes immergesLe choix dune pompe se fera en fonction des caractristiques hydrauliques de linstallation envisage (dbit, hauteur manomtrique totale, etc.) mais galement en fonction des conditions particulires dutilisation (puits, forage, pompage de rivire etc.).

B.1Pompe surfacique

Figure II.10 : moto -pompe de surface.

B.2 pompe immerg

Figure II.11 : Pompe lectrique refoulant immerge multi-tage.5.1.3 Choix du MoteurA. Puissance du moteurLa puissance du moteur ncessaire pour entraner la partie hydraulique est toujours suprieure la puissance absorbe par larbre compte tenu des pertes divers dues la transmission, derreurs de calcul des pertes de charge produite au niveau de la pompe et du couple de dmarrage.B. Types de moteursLa pompe ncessite une nergie mcanique en entre. Cette nergie mcanique est fournie dans la plupart des cas par un moteur. Les deux types de moteurs disponibles sont les moteurs courant continu et les moteurs asynchrones. Quelques avantages et inconvnients de chacun sont donns dans ce tableau.Moteur courant continuMoteur asynchrone

AvantagesFacilit de rgulation (variation de Vitesse, couple,...) Rendement90%

Fiabilit, ncessite peud'entretien, rendement 90%

InconvnientsCot d'entretien.Le systme balai collecteur est changer

Difficult et cot de rgulation (ncessite la ralisation de commandes vectorielles)

Donc la classification des pompes peut se faire selon diffrents critres:

5.2 Dimensionnement dun systme photovoltaque autonomeLa conception et le dimensionnement dun champ photovoltaque prcis est en ralit un processus relativement complexe car il y a de nombreux paramtres prendre en considration, la mtorologie et surtout de multiples interactions entre les choix. Par exemple, la consommation du rgulateur de charge, de londuleur, le choix de ces paramtres dpend de la taille du champ photovoltaque, lui-mme dtermin par la consommation.Les tapes ci-dessous nous prsentent la dmarche suivre pour concevoir un systme photovoltaque autonome: Etape 1 : Dtermination des besoins de lutilisateur : tension, puissance des Appareils et dures dutilisation. Etape 2 : Chiffrage de lnergie solaire rcuprable selon lemplacement et la situation gographique. Etape 3 : Dfinition des modules photovoltaque, tension de fonctionnement, Technologie, puissance totale installer. Etape4: Choix du rgulateur. Etape5 : Choix de londuleur. Etape6 : Plan de cblage : dtermination des accessoires de cblage et des Sections de cbles. Etape7 : cot du systme.6. CONCLUSIONAfin dintroduire les lments de base de notre tude portant sur le dimensionnement dun systme de pompage photovoltaque destine lirrigation, un aperu sur les diffrents composants dun systme photovoltaque dune manire gnrale a t prsent dans ce chapitre. Les diffrents types de pompes utiliss dans ce domaine sont exposs avec leurs principes de fonctionnement.

Chapitre 3:Etude technico-conomique comparative des diffrents systmes de pompage

Chapitre 3: Etude Technico-conomique comparative des diffrents systmes de pompage1. Introduction Aprs avoir donn une ide gnrale sur le systme de pompage photovoltaque, on va passer une tude de cas permettant de dimensionner un systme de pompage photovoltaque pour alimenter une terre agricole situe dans la rgion de Guelmim, plus prcisment LAKSABI. Ltude porte sur les deux voix techniques et conomiques. Une tude comparative entre le systme de pompage base dnergie photovoltaque et celui aliment par le rseau lectrique national (ONE) est prsente.2. tude analytique 2.1 Bilan nergtique 2.1.1 Estimation du besoin en lectricit A partir des besoins ncessaires en volume deau pour chaque mois de lanne et des caractristiques du puit considr, nous pouvons calculer lnergie hydraulique moyenne (Eh) journalire et mensuelle ncessaire par la relation suivante :h = h (4)Avec : Eh : lnergie hydraulique. Ch : constante hydraulique. Q : dbit de leau. HMT: hauteur manomtrique total.Lnergie lectrique ncessaire pour soulever une certaine quantit deau sur une certaine hauteur pendant une journe est calcule partir des donnes de dbit et de HMT requises et est exprime en Watt-Heure (Wh). Lnergie Requise pour la pompe : . (5)O Eh: est habituellement exprim en kWh. Rp: Rendement de la moto-pompe.

.Ou: g: constante de la gravit. : la densit de leau.2.1.2 Estimation de lensoleillement maximal 2.1.2.1 Estimation de la puissance requise par les modules Un module photovoltaque se caractrise avant tout, par sa puissance crte Pc (W), puissance dans les Conditions Standard de Test STC (1000 W/m2 25 C). Si le module est expos dans ces conditions, il va produire un instant donn une puissance lectrique gale cette puissance crte, et si cela dure N heures, il aura produit pendant cette dure de temps une nergie lectrique Epro avec : (6) N: Nombre dheure dexposition aux conditions STC [h]. Pc: puissance crte [wc] .2.1.2.2 Puissance optimal du champ photovoltaqueLoptimisation de la puissance capte par le champ PV revient multiplier lirradiation solaire incidente Esolmax sur une surface incline S (m) par ca valeur maximal:

(7)O: Esolmax: Lnergie maximale capte sur le plan inclin optimal. S: Surface dun module du champ photovoltaque (m). A: nombre optimal du champ photovoltaque.2.1.2.3 Puissance optimale la sortie du champ PVLoptimisation de la puissance la sortie du champ PV revient remplacer les valeurs optimales du rendement et la puissance dentre du champ PV. (8)O: Rch: rendement optimal de champ photovoltaque. Pe : puissance optimal lentre du champ photovoltaque.

En remplaant Pe par son expression, la puissance la sortie du champ PV aura la forme suivante : (9)Alors La puissance hydraulique crte (Ph) ncessaire en fonction de la puissance lectrique crte fournie par le champ photovoltaque (Pch) est donne par:

Ph = Pch.Rp (10)PchPhPE

Figure III.1: Processus de transformation dnergie2.2 Analyse conomique 2.2.1 Cout estimatif du mtre cube deauPour une estimation du cot relatif du m3 deau pompe par le systme, il a t pris en considration lensemble des rubriques.Le cot global actualis comprend le cot damortissement et le cot de fonctionnement pendant toute la dure dutilisation du systme. La quantit journalire moyenne deau pompe (m3/J) La quantit deau pompe annuellement est estime (m3/an)La poursuite de lanalyse des chiffres nous conduit de dterminer dans ces cas particuliers un cot du mtre cube deau. Nous considrons deux hypothses: Toute leau productible est utilise, Compte tenu des variations saisonnires de consommation et du gaspillage, on suppose que seulement 70% de leau productible est utilise.Le cot dun systme de pompage peut se dcomposer en trois parties: Le cot de llectropompe et de llectronique associe, Le cot du gnrateur photovoltaque (modules, supports et cblage), Enfin celui des accessoires (cble lectrique de la pompe, tuyau de refoulement, etc.).Dans une gamme de pompes, cest la puissance du gnrateur qui fait varier le cot. Le type de moteur, de llectronique et de lhydraulique na que trs peu dinfluence sur le cot de lensemble.Le pompage photovoltaque met en jeu des gnrateurs photovoltaques de tailles importantes, et son cot est donc trs influenc par le prix de march du module solaire.Il est souligner que ce cot peut varier dans de larges proportions, en fonction de lanne. Il dpend en outre de plusieurs paramtres importants: Les visites pour le suivi de cette installation peuvent tre trs frquentes, cela les frais de maintenance et dentretien peuvent tre levs et par consquent Peuvent faire augmenter le cot rel du mtre cube deau. Le changement de certains composants du systme fait augmenter galement le cot du mtre cube deau.2.2.2 Hypothses et calculs des cots dun systme photovoltaqueLe cot de linstallation du systme de pompage photovoltaque sur un site donn tient en compte tous les cots relatifs au montage du gnrateur photovoltaque et le sous- systme de pompage tel que : la structure du gnrateur, le bton, le cblage, tuyauteries, coudes, etc. Durant cette dure de vie, le systme ne ncessite pas une trs grande maintenance. Le gnrateur ne ncessite pas de maintenance sauf quelques interventions de nettoyage de sa surface expose au soleil des dpts de poussires. Ainsi donc, la maintenance annuelle du systme se limite la maintenance du sous-systme de pompage. Le calcul du cot dun systme photovoltaque requiert la connaissance des lments Suivants: La dure de vie, Le cot ou linvestissement initial, Les cots de maintenance annuels relatifs au systme photovoltaque, Les cots de remplacements des diffrents sous- systmes, Les profits raliss.

Equipement et matriels solairesSont les principaux composantes du systme photovoltaque : c'est--dire les modules photovoltaque, les onduleurs, la motopompe et les diverses accessoires utiliss dans linstallation (cbles, botiers,). Etude technique et ralisationPour tout projet de ralisation et dinstallation dun systme de pompage photovoltaque, il faudrait ajouter les frais d ltude, tude de prospection et visite du site. Travaux de gnie civilLes frais relatifs aux travaux de gnie civil (ralisation du puits ou du forage, socles pour les structures, ralisation du bassin ou du rservoir deau). InstallationDans le cadre de linstallation sur site, une quipe de techniciens (installateurs) spcialistes est directement mise en place. Le poste relatif au montage, linstallation et la mise en service du systme photovoltaque peut tre valu 8 % du cot global de linstallation, il reprsente lensemble des frais occasionns la ralisation et linstallation de la centrale sur le site prvu. Le cot de lentretienRemplacement de composants: Remplacement de modules. Remplacement du moto- pompe. Rparation de londuleur. Entretien gnie civil.2.2.2.1 Cots initiauxLinvestissement initial permet lutilisateur de savoir quel est le prix quil va payer lors de linstallation de son systme. Aussi, dautres informations trs importantes constituent des critres de choix, savoir: Le cot du systme photovoltaque sur sa dure de vie. Le cot de lnergie consomme par lusager sur toute sa dure. Le cot du kWh consomm dpendra des profits engendrs mais galement de lnergie Photovoltaque consomme par lutilisation. Les 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 les cots de gnie civil associs. De mme, des frais gnraux couvrant les frais de conception, de surveillance du chantier doivent tre pris en considration.2.2.2.2 Cots rcurrentsLes charges rcurrentes peuvent se diviser comme suit: Les frais de fonctionnement - Dpenses de petites rparations: fuites d'eau, maonnerie, etc. Les frais d'entretien et de rparation - cot d'intervention du personnel qualifi assurant la maintenance du systme, - la rparation ventuelle des composants (main-duvre et dplacement). Les frais de renouvellement - Le cot des composants (Gnrateur PV, Onduleur,) renouveler durant la dure de vie du systme.2.2.2.3 Cot sur la dure de vie du systmeLe cot sur la dure vie du systme est fonction de linvestissement initial, du cot annuel dentretien et de maintenance et du cot de remplacement ventuel de certains sous-systmes. (11)O I0 : Cot initial de systme. Cent/main : Cot dentretien et le cot de maintenance. Crempl : Cot de remplacement.3. Application: Etude de casCette partie consiste dimensionner un systme de pompage photovoltaque en vue dalimenter en eau une surface agricole denviron 5ha situe LAKSABI (village localis 10km de la ville de Guelmim). Les caractristiques gographiques de la zone sont donnes par: Latitude : 285913 Nord Longitude : 100326 Ouest Laltitude par rapport au niveau de la mer : 301 m

3.1 Infrastructure hydraulique existante : 1 forage de 27 m de profondeur.

Moteur gaz (butane) + une batterie.

2 bouteilles de butane.

3.2 Mthode pratique de dimensionnementLes diffrentes tapes pour le dimensionnement dun systme de pompage sont : Evaluation des besoins en eau. Calcul de lnergie hydraulique ncessaire. Dtermination de lnergie lectrique pour le choix de la pompe. Dtermination du nombre de panneaux solaires ncessaires et leurs dispositions.3.2.1 Evaluation des besoins en eauSupposons que le groupe moteur diesel fournit un dbit maximum de 15m3/h. En prenant en compte les pertes au niveau tuyauterie de refoulement, le dbit moyen peut tre valu :

Avec une hauteur manomtrique estime en: HMT = 25 m.3.2.2 Calcul de l'nergie hydraulique ncessaireUne fois les besoins ncessaires en volume deau ainsi que les caractristiques du puit sont connus, nous pouvons calculer lnergie hydraulique moyenne ncessaire partir de la relation:h = h Ce qui conduit :h= 2,725 x 13 x 25 h= 885,62 Wh3.2.3 Estimation de lnergie lectrique Lnergie lectrique ncessaire est lie celle hydraulique par lexpression suivante :

*: le rendement crte du sous-systme moteur-pompe est de 50 %,

Pour le bon fonctionnement quivalent cette nergie on choisit ce type de pompe: Une pompe LORENTZ PS1800 C-SJ5-8

Dtermination du nombre de panneaux solaire ncessaire et leurs dispositions.Pour notre tude, on choisit des panneaux solaires monocristallins Solarworld ayant les caractristiques suivantes:

*

*: UnMaximum Power Point Tracking(abrgMPPT, litt.dispositif de poursuite du point de puissance maximale),rgulateur MPPou untracker MPPest un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point depuissancemaximale d'un gnrateur lectrique non linaire. Les systmes MPPT sont gnralement associs avec les gnrateursphotovoltaquesou encore avec les gnrateursoliens.

On passe maintenant au calcul du nombre de panneaux photovoltaques ncessaire cette installation. Il est donn par :N = 8 panneauxSi on prend en considration la chute de tension due aux cbles et au systme de commande et de contrle, on doit choisir:N= 10 panneaux3.2.4 Le raccordement des panneaux: Au dbut faut connaitre les caractristiques du contrleur* de la pompe qui sont : *: contrle du systme de pompage et signalisation des tats de fonctionnement montage en surface (pas dlectrique immerge)

deux entres pour sonde de niveau deau (Protection contre le fonctionnement sec), interrupteur flotteur, -pressostat, commande distance, etc.

reset automatique 20 minutes aprs arrt de la pompe par la sonde de niveau

protection contre les inversions de polarit, surcharges et tempratures excessives

contrle de vitesse, vitesse maximale ajustable pour rduire le dbit denviron 30%

fonctionnement solaire direct : MPPT (Maximum Power Point Tracking, point de Fonctionnement max)

fonctionnement sur batteries : Protection contre les dcharges profondes, reconnexion aprs recouvrement

rendement max. 92% (moteur + contrleur)

Pour un seul panneau monocristallin on a: Tension (V)Le courant (A)La puissance (W)

1 panneau P.V mono.298,67230

Tableau III.1: caractristiques dun panneau monocristallin.

Daprs le calcul, et en tenant compte le fait que Umax= 200V et Imax= 32 A avec une pompe immerge, le raccordement des panneaux sera comme suit:Tableau III.2: Raccordement du gnrateur PV du cas tudi RaccordementTension(V)Courant (A)Puissance (KW)

5 en srie1478,671,2

5 en srie // 5 en srie14717,342,4

Ce qui nous permet daboutir au montage suivant:

Figure III.1: le raccordement des panneaux P.V.3.3 Estimation du cout du dimensionnement du cas tudi La facture suivante montre clairement que le gnrateur photovoltaque constitue llment de base dun systme de pompage photovoltaque; il reprsente la part la plus importante dans la structure des cots.

FigureIII.2: LA Facture du cas tudi par PV.

Avec un total de: 69 588.OO DH

3.4 Cots de la quantit deau pompe par notre gnrateur photovoltaque:En prenant en considration la dure de vie du systme photovoltaque qui est de lordre de 25 ans, on aboutit alors : Le cot de la quantit pompe durant une anne: = 2783 ,52 Le cot de la quantit pompe durant une journe: = 7,60 Il est noter que la dure de fonctionnement de la pompe par jour est denviron 10 h avec un dbit de 13 m3/h.Ce qui nous permet de trouver le dbit journalier: Q = 130 4. Estimation de cot de llectricit (ONE)4.1 Taux de desserte domestique et tarifs objectifsLe taux de desserte dpend de deux facteurs principaux : la capacit et volont de payer les frais initiaux de raccordement (raccordement tant ici et plus loin utilis pour le rseau et le solaire) et la capacit et volont de payer les tarifs mensuels du service.Les niveaux de servie chez lONE son illustre suivant le niveau du consommateur: Grands comptes Collectivistes Professionnelles RsidentielsLe niveau professionnel le plus rpandu au pompage deau est caractris par deux niveaux de tension (moyenne tension et basse tension):

Moyenne Tension(MT)

Elevage Conditionnement de produits agricoles Distribution des eaux d'irrigation Culture Etc...Basse tension (BT) Alimenter des appareils de force motrice (motopompes) pour des besoins d'irrigation, de pompage.

FigureIII.3 : les catgories de niveau de tension sur le niveau professionnelles.. Tarif et simulation de facture MT

Tarif Gnral MT- professionnelIl est constitu d'une prime fixe pour la facturation de la puissance souscrite et un prix de kWh par poste horaire.Les tarifs sont exprims en DH, avec TVA comprise (TVA est de14%).Prime fixe par KVA et par An381,40Redevance de consommation par kWh et par moisHeures de pointe (entre 17h et 22h)1,2265Heures pleines (entre 7h et 17h)0,8051Heures creuses (entre 22h et 7h) 0,5239Tarif et simulation de facture BT: Tarif basse tension(BT) ProfessionnelClients force motrice, industriels et agricoles

Les tarifs sont exprims en dirhams TVA comprise (TVA est de 14%).

Tranches de consommation mensuellePrix du KWh

0 100 kWh1,1909

101 500 kWh1,2803

> 500 kWh1,4632

4.2 Le cot nergtique: cas dalimentation par le rseau lectrique: Tout dabord, on constate que la consommation ne dpassera pas la premire tranche. Par ailleurs, lnergie lectrique ncessaire pour le fonctionnement de la pompe est denviron:

On calcule le cot du volume global pomp par jour: La consommation journalire de la pompe, fonctionnant 10 h par jour, est donn alors par:

4.3 Etude comparatif entre ces deux sources dnergies Tableau III.2: le cot de chaque source de pompage en fonction du dbit Dbit (m3/temps)130 (m3/jour)47580(m3/an)475800 (m3/10ans)

PV7,60 DH2781 DH27810 DH

ELEC21,078 DH7714 DH77140 DH

La figure suivante montre la diffrence entre le cot de chaque source dnergie (photovoltaque et le rseau lectrique):Figure III.3: Courbe illustrant le cot en fonction du dbit pour un HMT fixe de (25 m)

En comparant les cots des deux systmes de pompage aliments diffremment, Il a t constat sur la figure III.3, que le systme de pompage par nergie solaire photovoltaque constitue une part importante dans le cot relatif linvestissement des quipements par rapport aux autres cots, comme lentretien et la maintenance, par contre le cot dexploitation tant nul. Concernant les systmes de pompage par rseau lectrique, les cots de lexploitation ne sont pas ngligeables par rapport au cot de linvestissement total du systme, et cela, pour une hauteur manomtrique totale (HMT) fixe.

5. ConclusionCe chapitre a t consacr une tude conomique comparative dtaille entre les deux techniques de pompage deau, pompage par nergie solaire photovoltaque et pompage en utilisant le rseau lectrique. Aprs une analyse approfondie de chaque technique, nous avons compar les deux techniques de pompage par une tude comparative du cot global dun m3 par jour deau pompe. Dans ce chapitre, nous avons bien compris que le cot du kWh produit par lnergie solaire photovoltaque est compos de plusieurs parties ; les frais damortissement et dinvestissements prsentent la part la plus importante. Les frais dexploitation est bien videmment nulle. Il reste, cependant, une partie faible ou moyenne pour les frais dentretien (maintenance). Cette composition du cot (du kWh produit) est compltement diffrente dans le cas du rseau lectrique o les frais de linvestissement sont faibles alors que les frais de la facture de la fin du mois est trs importante!Enfin, Bien quil soit plus claire maintenant que ce nest pas toujours facile de choisir laquelle des deux techniques de pompage deau est la meilleure, puisque le choix dpendra de plusieurs facteurs, il semble que lavenir est pour lnergie solaire photovoltaque.

Conclusion gnrale

Ce travail a t consacr une tude technico-conomique d'un systme de pompage photovoltaque. On peut rapidement comprendre et justifier lintressement lnergie solaire pour pomper leau. Dabord, l'nergie solaire photovoltaque est une nergie propre, silencieuse, disponible et gratuite. Cest dailleurs ce explique que son utilisation connat une croissance significative dans le monde. Dautre part, la demande dnergie lectrique, essentiellement pour les besoins des zones rurales et les sites isols, ne cessent daugmenter, en particulier, les systmes de pompage deau. Classiquement sur ce type de site, on utilise lnergie conventionnelle par groupe lectrogne ou lnergie fournie par le rseau (ONE). Une tude conomique comparative dtaille entre les deux techniques de pompage deau, pompage par nergie solaire photovoltaque et pompage en utilisant le rseau lectrique, nous a appris limportance du calcul du cot du kWh produit. Lexemple applicatif que nous avons utilis pour mieux comprendre le cot dans chaque technique, nous a montr que la technique de pompage par rseau semble tre la moins coteuse au dbut de lexploitation. La balance devienne clairement en faveur de la solution de pompage par nergie solaire photovoltaque aprs quelques annes dexploitation (10 ans environ). Le point faible de cette dernire solution reste linvestissement initial qui favorise clairement la solution de pompage par le rseau (ONE). Cela ne veut pas dire que la technique de pompage par rseau sera systmatiquement la meilleure. En effet, notre tude et analyse ont montr quil faut prendre en considrations dautres facteurs importants lors dun ventuel investissement. Enfin, bien quil soit plus claire maintenant que ce nest pas toujours facile de choisir laquelle des deux techniques de pompage deau est la meilleure, il semble que lavenir est pour lnergie solaire photovoltaque. Par consquent, le dveloppement de ce type dnergie dcentralis, en particulier dans le sud de notre pays, est trs recommand puisquil permet laccs leau facilement et moindre cot dans nimporte quel endroit.

Liste des figures

Figure I.1 Description de la cellule photovoltaque. Figure I.2 : schma quivalent d'une cellule solaire. Figure I.3 : influence de lensoleillement. Figure I.4: influence de la temprature sur la courbe. Figure I. 5 : Cellules identiques en srie. Figure I.6 : cellule identiques en parallles. Figure I.7:composant d'un champ de module photovoltaque. Figure I.8 : Adaptation de la charge en modifiant le point de fonctionnement du champ PV. Figure I.9 : Cellules Photovoltaques Monocristallines. Figure I.10 : Cellules Photovoltaques Polycristalines. Figure I.11 : Cellules photovoltaques amorphes. Figure I.12:Schma descriptif du systme autonome. Figure I.13: Schma descriptif du systme connect au rseau. Figure II.1 : chane de composant dun pompage PV. Figure II.2 : Configuration gnrale dun systme de pompage photovoltaque au fil du soleil. Figure II.3 : les niveaux statique et dynamique de la HTM . Figure II.4 : Principe de conversion dune pompe hydraulique. Figure II.5: Systme de couplage en srie. Figure II.6 : Point de fonctionnement de pompe en srie. Figure II.7 : Systme de couplage en parallle. FigureII.8 : Point de fonctionnement de pompe en parallle. Figure II.9 : Schma dune pompe centrifuge. Figure II.10 : moto -pompe de surface. Figure II.11 : Pompe lectrique refoulant immerge multi-tage. Figure III.1: le raccordement des panneaux P.V figureIII.2: LA Facture du cas tudi par PV. Figure III.3: courbe illustrant le cout en fonction du dbit pour un HMT fixe de (25 m).

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2. http://www.aros-solar.com/fr/l%E2%80%99energie-solaire-une-solution-intelligente-au-service-de-l%E2%80%99environnement

3. http://dateandtime.info/fr/citycoordinates.php?id=2548526

4. https://fr.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:Accueil_principal