GESTION ENERGETIQUE OPTIMALE D’UN SCES « CAS D’UN PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE »

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

2. SOMMAIRE • Introduction. • Adaptation d’un panneau photovoltaïque. • Lesmodesd’exploitationdel’électricitéphotovoltaïque. • Etude d’un cas: Le P.V. domestique. • Conclusion.

3. Introduction

4. Introduction

5. Cas d’un Panneau photovoltaïque Charge AC Charge DC

6. Lesmodesd’exploitationdel’électricitéphotovoltaïque

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

8. Adaptation d’un panneauphotovoltaïque caractéristiquecourant/tensiond’unpanneauphotovoltaïque Courbe I-V pour différents éclairements. Courbes caractéristiques I-V et P-V pour différentes températures

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

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

11. Vd T tfermé touvert Vd - V0 Interrupteurfermé : tfermé=aT; vL = Vd ainsi , aucuncourantnepasse dans la charge. Interrupteur ouvert: touvert=(1-a)T vL = Vd – Vo Ainsi , le courant IL passe dans la charge. Labobineest supposéeparfaite,alors: vL = L * diL / dt et vL moyenne=0 D’où : Vd * tfermé + (Vd-Vo) * touvert = 0 Onobtient donc: Vo / Vd = 1/(1- α ) On mesure Vd , on se fixe V0 (selon charge) et on calcule α.

12. Adaptationd’uncapteurphotovoltaïque Réseau triphasé ou charge triphasée Adaptation par hacheur / MPPT Adaptation par onduleur : monophasé ou triphasé

13. Lesmodesd’exploitationdel’électricitéphotovoltaïque Exploitation del’énergiephotovoltaïque • Le mode autonome • Pompage d’eau. • Centrales photovoltaïques. • Le mode connecté au réseau • PV connecté au réseau. • Système hybride connecté au réseau.

14. Lesmodesd’exploitationdel’électricitéphotovoltaïque Exploitation del’énergiephotovoltaïque • Le mode hybride • système PV/thermique. • Système PV/batteries. • Système PV/cellule à combustible. • Système hybride PV/source auxiliaire.

15. Lesmodesactuelsd’exploitation

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

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

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

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

20. Leséquationsdelacommandefloue • Base des règles

21. Leséquationsdelacommandefloue • Fuzzification

22. Algorithme de commande

24. Simulation • Schéma de la simulation avec Simulink

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

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

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

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

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

30. Validationdesrésultats Modèlemathématiquedupanneauphotovoltaïque • Généralités

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

32. Validationdesrésultats Modèlemathématiquedupanneauphotovoltaïque • Modèle de puissance du panneau PV (50W) • Modèle de puissance du panneau PV (1000W)

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

34. Validationdesrésultats Valorisationdel’approchedecommande

35. Validationdesrésultats Valorisationdel’approchedecommande • Bilan mensuel/annuel

36. Validationdesrésultats Valorisationdel’approchedecommande • Bilan mensuel/annuel

37. Validationdesrésultats Valorisationdel’approchedecommande • Bilan mensuel/annuel

38. Validationdesrésultats Valorisationdel’approchedecommande • Bilan mensuel/annuel

39. Validationdesrésultats Valorisationdel’approchedecommande • Bilan mensuel/annuel

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

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