UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP - DAKAR
r
1
THE5E
Présentée à
l'ECOLE NATIONALE SUPERIEURE UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE
( E.N.S.U.T.)
en vue de l'obtention
du Diplôme de DOCTEUR-INGENIEUR
Spécialité: PHYSIQUE
Par
Ngagne OlEYE
TITRE:
CONTRIBUTION A LA REALISATION D'UNE MICROCENTRALE ENERGETIQUE
MULTIGENERATEU.RS EOI.lENS ET PHOTOVOLTAlQUES.
SIMULATION DU FONC110NNEIVIENT ET GES110N EN "rEIVIPS REEL DE L'ENERGIE
PAR CALCULATEUR DANS UN ENVIRONNEMENT MULTIPROCESSEURS.
soutenue le 12 Juillet 1990 devant le Jury composé de :
MM. S. SECK,
Professeur
1-
D. FALL,
Professeur
M. LEDUC.
Professeur
L. PROTIN,
Professeur
G.SOW,
Maître-Assistant
C. L1SHOU,
Assistant
A. NDIR,
Directeur à la SENELEC
ANNEE 1990
- - c
1

---

A TOUS MES PARENTS
A FATOU
A PAPI

---

AVANT
PROPOS
Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au Laboratoire
d'Energies
Renouvelables
(L. E. R)
de
l' ENSUT,
dirigé par Monsieur le
Professeur Ludovic Protin
et Monsieur Gustave Sow,
Maitre-Assistant.
Nous tenons tout particulièrement à remercier:
-
Monsieur
le Professeur Souleymane Seck,
Directeur de
l'ENSUT,
pour
l' honneur qu'il
nous
fait
en acceptant
de
présider
le
jury de
thèse.
Nous lui sommes très reconnaissant de nous avoir accepté comme
chercheur à
l'ENSUT avant de nous accueillir au
sein du département
Génie Electrique de son établissement.
Nous
lui témoignons ici toute
notre
gratitude
et
toute
notre
reconnaissance
pour
son
soutien
constant,
sa disponibilité totale et son esprit d'ouverture,
-
Monsieur le Professeur Djibril Fall,
Directeur du C.E.R.E.R et
Directeur
des
Enseignements
Supérieurs,
pour
l'intérêt
qu'il
a
manifesté pour ce travail en acceptant de le juger et pour nous avoir
toujours encouragé,
Monsieur
le
Professeur
Michel
Leduc,
Vice-Président
de
l'Université du HAVRE pour l'honneur qu'il nous
fait
en acceptant de
juger ce
travail.
Il
renforce ainsi
le
dynamisme
de
la
coopération
entre les Universités du Havre et de Dakar,
-
Monsieur le Professeur Ludovic Protin,
pour
la confiance qu'il
nous
a
accordée
en
nous
acceuillant
au
L. E. R.
Nous
apprécions
sa
rigueur
scient ifique
et
ses
qual i tés
d'encadreur
qui
ont
p~rmis
l'heureux aboutissement de nos travaux.
-
Monsieur
Gustave
Sow,
Maître-Assistant,
pour
ses
compétences
techniques
dont
il
a
su
nous
faire
profiter.
Nous
apprécions
très
sincèrement
les
nombreux
conseils
qu'il
nous
a
prodigués
et
sa
contribution efficace au déroulement de nos travaux,
-
Monsieur Claude Lishou,
Assistant,
pour son abnégation,
la gé-
nérosité avec laquelle il conduit l'équipe de recherche.
Nous
lui
témoignons
toute
notre
reconnaissance
pour
la
qualité
technique de son encadrement tout au long de ce travail,

---

-
Monsieur Abdourahmane Ndir,
Directeur Central de l'exploitation
à
la SENELEC pour avoir promptement accepté de participer à notre jury
et pour l'intérêt qu'il porte à notre travail.
Nous associons à ces remerciements:
-
Monsieur André Girardey,
Chef du Département Génie
Electrique
pour son soutien constant et
l'ambiance qu'il a su créer dans le Dé-
partements,
-
Tous
nos
collègues
du
L. E. R,
du
L. E. A,
du
Département
Génie
Electrique et du Laboratoire de Physique Appliquée qui,
à
des degrés
divers,
ont été impliqués dans
nos
travaux,
en particulier Monsieur
Alex Corenthin,
Drissa Traoré,
Moumouni
Dourfaye
et
Famouké
Traoré
pour nous avoir soutenu et aider dans les moments les plus difficiles,
-
le personnel de l'ENSUT qui,
de près ou de loin a permis de me-
ner à bien ce travail.
Nous remercions très sincèrement:
Monsieur
le
Professeur
Christian
Sina
Diatta,
Directeur
de
l'ITNA et
le personnel
pour
leur
soutien moral
et
la
collaboration
franche qu'ils ont toujours maintenue,
- Monsieur Fodé Sidibé,
Directeur Général de la SINAES et le per-
sonnel
pour
l'oeuvre
colossale
qu'ils
ne
cessent
de
développer
en
direction des
énergies
renouvelables
et
leur
soutien efficace
à
la
confection de ce document.
J'associe à ces remerciements Messieurs Malick Ndiaye,
Ndiaga Diaw
et
Youssouf
Mandiani.
Qu'ils
trouvent
ici
l'expression
de
ma
reconnaissance.
Nos
remerciements
vont
également
à
Mademoiselle
Doppo
Diokhané
pour sa contribution efficace à la dactylographie de ce mémoire.
Enfin nous devons beaucoup à la compréhension de notre épouse qui
a
su
maintenir
pendant
notre
travail
l'équilibre
indispensable
à
l'épanouissement intellectuel.

---

SOMMAIRE

---

INTRODUCTION GENERALE
1
CHAPITRE l
CENTRALES AEROSOLAIRES
5
INTRODUCTION
6
l
ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE
9
1-1
Spectre du rayonnement solaire
9
1-2
Caractéristiques du site solaire
I l
1-2-1
position du Soleil
11
1-2-2
Durée de l'insolation
12
1-2-3
Intensité du rayonnement solaire
13
1-3
L'effet photovoltaïque
17
1-4
Cellule photovoltaïque
20
1-4-1
Cellule idéale
20
1-4-2
Cellule réelle
21
1-4-3
Influence de l'éclairement
23
1-4-4
Influence de la température
24
1-4-5
Rendement d'une cellule photovoltaïque
24
1-5
Générateurs photovoltaïques réels
26
II
ENERGIE EOLIENNE
27
11-1 Le potentiel
éolien
28
11-1-1
Puissance et variation de la vitesse du vent 28
11-1-2
Caractérisation
du potentiel éolien du site 31
11-2 Générateurs éoliens
33
11-2-1
Capteurs à axe vertical
34
11-2-2
Capteurs à axe horizontal
36
11-2-3
Théorie de Betz
40
III
CENTRALES MIXTES EOLIENNES ET PHOTOVOLTAIQUES
41
111-1 Complémentarité de sources d'énergie
41
111-2 Différents modes de couplage des sources d'énergies
renouvelables
41
111-2-1
Couplage direct
42
111-2-2
Couplage par diodes anti-retour
44
111-2-3
Couplage par batteries en tampon d'énergie
44
111-3 Fonctionnement d'une microcentrale éolienne et
photovoltaïque
45

---

111-3-1
Fonctionnement du générateur photovoltaïque
45
111-3-2
Fonctionnement du générateur éolien
47
111-3-3
Fonctionnement optimisé d'une centrale mixte
éolienne et photovoltaïque
47
CONCLUSION
49
CHAPITRE II
SIMULATION DU FONCTIONNEMENT D'UNE MICROCENTRALE
MIXTE EOLIENNE ET PHOTOVOLTAIQUE
50
INTRODUCTION
51
l
DESCRIPTION DE LA MICROCENTRALE
52
II
SIMULATION DES SOURCES D'ENERGIES
54
II -
1 Simulation du générateur photovoltaïque
54
II -
1 -
1 Ensoleillement
54
II -
1 - 2 Puissance optimale des générateurs
photovoltaïques
57
II -
2 Simulation du fontionnement des générateurs éoliens
59
II -
2 -
1 Simulation des vitesses du vent
59
II -
2 -
2 Puissance optimale des aérogénérateurs
59
II -
3 Simulation du fonctionnement des batteries
61
II -
3 -
1 Modes de fonctionnement des batteries
61
II -
3 - 2 Etat des batteries
62
III
SIMULATION DES RECEPTEURS
63
III -
1 Charges à puissance fixe
63
III -
2 Charges à puissance variable
64
IV
LOGICIEL DE SIMULATION
64
IV -
1 Organisation des tâches de simulation
65
IV -
1 -
1 Tâche de fond
67
IV -
1 - 2 Tableau de bord
67
IV -
1 -
3 Tâche de fonctionnement des générateurs
68
IV -
1 -
4 Gestion de la puissance de la microcentrale 68
IV - 1 - 5 Création d'une base de données
71
IV - 1 - 6 Visualisation des points de fonctionnement
des générateurs
72
IV -
1 -
7 Gestion des batteries
73
IV -
1 -
8 Délestage
73
CONCLUSION
74

---

CHAPITRE III
REALISATION MATERIELLE ET LOGICIELLE D'UN
PROTOTYPE DE MICROCENTRALE MULTIGENERATEURS
EOLIENS ET PHOTOVOLTAIQUES
76
INTRODUCTION
77
l
-
GESTION MULTITACHE ET STRUCTURE MULTIPROCESSEURS
77
l
-
1 Gestion des tâches
77
l
-
1 -
1 Cahier des charges
77
l
-
1 -
2 Spécification des tâches
80
l
-
2 Structure multiprocesseurs
83
l
- 2 - 1 Structure parallèle
83
l
- 2 - 2 Structure série
84
l
-
2 -
3 Gestion des tâches
85
l
-
2 -
4 L'outil analytique "Réseaux de Pétri"
87
l
-
2 -
5 L'outil de développement
88
II
REALISATION MATERIELLE DE LA STRUCTURE MULTIPROCESSEURS
92
II -
1 La chaîne d'acquisation
92
II -
1 -
1 Conditionnement des signaux
93
II - 1
2 Multiplexeur de voies
93
II -
1 -
3 Isolement galvanique
93
II -
1 -
4 Echantillonneur/bloqueur
93
II -
1 -
5 Conversion analogique-numérique
94
II -
2 La Commande numérique par microprocesseurs
98
II - 2 -
1 Processeur spécialisé GESMPU -
2A
98
II - 2 -
2 Processeur de mesure
99
II -
2 -
3 Processeur de communication
100
II -
2 - 4 Processeur d'optimisation
101
II -
2
- 5 Processeur de transfert d'énergie
103
II -
3 Le microordinateur superviseur:
IBM PC/AT
104
II - 3 -
1 Microprocesseur 80286
104
II - 3 - 2 Carte d'interface série
105
III
REALISATION LOGICIELLE DE LA STRUCTURE MULTIPROCESSEURS
105
III -
1 Logiciel de mesure
105
III -
2 Logiciel de communication
107
III -
3 Logiciel d'optimisation
108
III -
4 Logiciel de transfert d'énergie
109

---

III -
5 Contrôle
du processus par le microordinateur
111
III -
5 -
1 Sous-programmes de gestion RS 232C du BIOS 111
III -
5 -
2 Programmme de dialogue par liaison RS 232C 111
CONCLUSION
113
CHAPITRE IV
RESULTATS EXPERIMENTAUX
114
INTRODUCTION
115
IV -
1 Simulation en laboratoire de la microcentrale
IV - 1 - 1 Langages de programmation
IV -
1 - 2 Base de données
IV -
1 -
3 Scénarios de fonctionnement
IV - 1 - 3 - 1 Ciel pollué
-
3 - 2 Ciel moyen
-
3 -
3 Ciel pollué
- 3 - 4 Ciel moyen
- 3 - 5 Régime de vent fort
contrôle
IV -
3 - 3 Application au logiciel de simulation
135
IV -
4 Exploitation en différé de la base constituée
sur le site
137
CONCLUSION
139
CONCLUSION GENERALE
141
ANNEXES
144
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
151

---

INTRODUCTION
GENERALE
-
1 -

---

Les
différents
chocs
pétroliers
des
années
70
ont
poussé
la
plupart
des
pays
industrialisés
à
porter
plus
de
considération
aux
énergies
renouvelables.
Au
cours
de
cette
décennie,
la
flambée
des
prix du pétrole
a
occasionné
des
factures
pétrolières
très
élevées,
représentant un lourd fardeau pour les budgets nationaux.
L'exploitation
d'autres
sources
comme
les
énergies
éoliennes
et
photovoltaïques
jusqu'alors moins compétitives était devenue rentable
voire même nécessaire
[1].
Dans
les
pays
en
développement,
particulièrement
dans
la
zone
sahélienne,
cette
exploitation
avait
au
delà
de
l ' allègemen.t
de
la
facture pétrolière une portée vitale.
Les
graves
déficits
énergétiques
et
hydrauliques
de
cette
zone,
doublés
d'un
faible
pouvoir
d'achat,
font
de
ces
énergies
une
alternative
non
négligeable
[2].
D' autant
plus
que
les
réseaux
de
distribution d'énergie
électrique sont
pratiquement
inexistants
dans
les zones
rurales,
du
fait
de
la faible densité de population et des
investissements élevés qu'ils entrainent.
De
ce
fait,
la
satisfaction des
besoins
énergétiques
de
petites
localités
par
les
énergies
photovoltaïque
et
éolienne
apporte
une
réponse concrète aux problèmes posés.
Les laboratoires de recherche en
énergétique
trouvent
là,
un
champ
d'expérimentation
tout
à
fait
indiqué.
Le
Laboratoire
d'Energies
Renouvelables
de
l ' ENSUT
a
entrepris
depuis
de
nombreuses
années
des
études
pour
la
réalisat ion
d'une
microcentrale
énergétique
multigénérateurs
(éoliens
et
photovoltaïques),
et
de
systèmes
de
pompage
photovoltaïque
performants.
Le
développement
de
commandes
temps
réel
en
micro-informatique
permet
de
tirer
pleinement
profit
des
caractéristiques
de
ces
générateurs.
La
commande
numérique
appliquée
aux
convert isseurs
statiques
assure
quant
à
elle,
un
fonctionnement
optimal
des
générateurs
et
un
transfert
maximal
de
l'énergie pour disposer
d'un
système à haut rendement
[3],
[4],
[5].
- 2 -

---

A cause du caractère aléatoire des grandeurs météorologiques,
le
potentiel énergétique est non-uniforme. Cela impose l'utilisation dans
les
microcentrales
énergétiques
de
batteries
de
stockage
dont
la
capacité
est
fonction
de
l'autonomie
recherchée.
Une
solution,
permettant de diminuer cette capacité est
l'intercouplage de sources
d'énergies
complémentaires
[6],
[7],
[8],
[9].
Par
une
gestion
appropriée de l'énergie produite et une spécification rigoureuse des
priorités
des
charges,
un
fonctionnement
continu
de
l'installation
peut être assuré avec le minimum de stockage.
La
caractérisation
du
site
éolien
permet
d'installer
des
aérogénérateurs
adaptés
[la]
et
augmente
la
fiabilité
de
l'installation
en
minimisant
la
maintenance
[11]
Les
travaux
effectués au laboratoire sur la caractérisation du site de Dakar,
sur
l' optimisat ion
du
transfert
de
l'énergie
permettent
d'envisager
la
réalisation d'un prototype de microcentrale
[12].
Dans ce mémoire,
après avoir présenté la structure retenue comme
prototype
de
laboratoire
et
avoir
décrit
son
fonct ionnement
sous
diverses
conditions
météorologiques,
nous
montrons
les
di fférents
aspects de
sa réalisation et
la stratégie adoptée pour garantir une
gestion rigoureuse de l'énergie
[13],
[14].
Dans le premier chapitre,
nous donnons
les éléments essentiels de
la
théorie
du
rayonnement
solaire
et
de
la
cinétique
du
vent
permettant un calcul des quantités d'énergie qu'ils
renferment.
Nous
dégageons
ensui te
les
différentes
stratégies
de
leur
convers ion
directe
en
électricité,
ainsi
que
les
différents
modes
de
couplage
envisageables pour réaliser une station aéro-solaire.
Le
second
chapitre
décrit
le
comportement
énergét ique
de
la
microcentrale
par
la
simulation
de
son
fonctionnement
sur
calculateur.
Le
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
a
été
modélisé par une équation mathématique,
qui tient compte de
la durée
de
l'insolation
et
de
son
intensité,
alors
que
le
fonctionnement
simulé
des
batteries
est
obtenu
par
un
bilan
de
puissance.
L'exploitation d'une base de
données
météorologiques
appliquée à
un
tableau de mesures
simule le fonctionnement du générateur éolien.
- 3 -

---

Dans
le
troisième
chapitre,
nous
décrivons
l'organisation
matérielle
du
prototype
ainsi
que
la
structure
multiprocesseurs
réalisée.
Des
processeurs
spécialisés
élaborent
les
commandes
numériques
appropriées
appliquées
aux
différents
convertisseurs
statiques de la microcentrale pour garantir le fonctionnement optimal
de
l'ensemble énergétique.
La
surveillance
du
fonctionnement
de
la
microcentrale pour les besoins expérimentaux au niveau laboratoire est
assurée par un microordinateur IBM/AT.
Enfin,
nous
dégageons
dans
le
dernier
chapitre
les
résultats
auxquels nous avons abouti aussi bien dans la simulation que dans la
réalisation du dispositif expérimental.
- 4 -

---

CHAPITRE
l
CENTRALES
AEROSOLAIRES
- 5 -

---

INTRODUCTION
Les ressources d'énergie disponibles sur la terre proviennent des
énergies renouvelables ou d'origine fossile
accumulées dans l'écorce
terrestre
au
cours
des
ères
géologiques
du
fait
de
processus
biologiques ou physico chimiques.
Les
énergies
renouvelables
trouvent
leur
origine
dans
les
différents
flux
énergétiques
naturels
incidents
à
la
surface
de
la
terre.
Ces
flux
sont
constitués par
le
rayonnement
solaire,
la chaleur
interne
terrestre
et
le
travail
des
forces
de
gravitation.
Inépuisables à l'échelle humaine,
elles sont d'une intensité aléatoire
suivant les conditions météorologiques,
géographiques ou saisonnières.
Leur
exploitation
requiert
des
installations
avec
des
investissements
initiaux
importants,
compensés
par
des
coûts
de
fonctionnement réduits.
La figure 1.1 représente le mode de production
et de transformation de la source d'énergie fossile qu'est le charbon
[15] .
\\ 1 /
-0-
/ 1\\
lour de réfrigération
1-----, lumiëre . 2 W
chaleur· 98 W
.-
.;:
'1" 2%
'1" 90%
-9kW
1200 MW
Figure 1.1
Production et transformation de l'énergie
à partir du charbon
- 6 -

---

L'énergie
électrique,
obtenue
par
transformation
de
ces
différentes
ressources,
provenait
jusqu'en 1973 presque entièrement
du pétrole
dont
85%
de
la consommation mondiale était due
aux pays
développés et 15% seulement à
ceux du Tiers-Monde
[16]. Cette
forte
dépendance mondiale vis-à-vis du pétrole allait entrainer d'importants
bouleversements avec la hausse vertigineuse des prix du pétrole lors
du premier choc pétrolier de 1973.
Le deuxième choc de 1979 a fini par rendre économiquement viable à
court
terme
la
technologie
et
les
projets
de
développement
de
plusieurs énergies
renouvelables
[1]
car les coûts de production et
d'investissement sont devenus compétitifs.
La
figure
1.2
représente
une
étude
comparat ive
des
coûts
de
production de l'électricité à partir des sources d'énergies
[1].
Elle
montre
que
les
énergies
renouvelables
(photovoltaïque
et
éolienne)
sont compétitives dans l'échelle des petites puissances.
EnergyCOSI
(S/KWh)
10000
1000
Photovoltaics
100
010
Thermal (coal)
0 ' 0 1 . . . . L - - - - - , - - - - - , . - - - - - - , - - - - , . - - - -
lOOW
10KW
lMW
l00MW
Figure 1.2 Comparaison des coûts de production de
l'électricité
- 7 -

---

Une meilleure occasion ne pouvait se présenter
pour les pays sans
ressources naturelles,
en particulier ceux du Sahel.
En
effet,
dans
ces
pays,
les
ressources
d'énergies
fossiles
sont
nettement
insuffisantes et
les budgets nationaux d'investissements
faibles.
De
plus la dispersion et
la faible densité des populations
constituent
un frein à
l'expansion du réseau électrique national dans
les
zones
rurales.
La réalisation de microcentrales locales autonomes constitue donc
un
moyen
efficac~ pour
alimenter
en
énergie
électrique
ces
zones
rurales
même si à
l'heure actuelle le développement de ces types de
centrales
est
quelque
peu
freiné
par
les
sources
d'énergies
conventionnelles
[17].
La
solution
du
groupe
électrogène
largement
utilisé n'assure pas
une autonomie
réelle des
installations
à
cause
des problèmes liés à l'approvisionnement en combustible
[7].
Le
transfert
de
la
technologie
nucléaire
dans
les
pays
sous
développés rencontre beaucoup d'obstacles parmi lesquels:
le coût très élevé des investissements,
les problèmes d'environnement liés au stockage des déchets
toxiques,
le scepticisme des populations.
Dans ce contexte,
les sources d'énergies renouvelables constituent
une bonne alternative pour répondre aux besoins énergétiques
de nos
pays.
Afin
de
trouver
une
solution
à
la
nature
irrégulière
de
la
fourniture
énergétique
dans
le
temps,
on
a
souvent
recours
à
la
combinaison de plusieurs sources assurant une plus grande production
d'énergie et une meilleure régularité. D'où l'intérêt que nous portons
aux différents problèmes posés par la production de l'électricité
à
partir
de
sources
d'énergies
renouvelables
éoliennes
et
photovoltaïques ainsi qu'à leur association.
- 8 -

---

l
ENERGIE
SOLAIRE
PHOTOVOLTAIQUE
l . 1
Spectre
du
rayonnement
solaire
L'énergie solaire utilisable en héliotechnique est contenue dans
le
rayonnement
électromagnétique
du
soleil,
qui
correspond à
celui
d'un corps noir à 6000K.
Le spectre énergétique de
ce
rayonnement
est à
98%
inscrit dans
l'intervalle 0,25~m à 2,4~m.
La figure 1.3 présente la courbe d'énergie du corps noir à 6000K,
le rayonnement solaire hors de l'atmosphère et le rayonnement solaire
au niveau
de
la mer en
fonction
de
la
longueur d'onde.
Ces
courbes
montrent que
9,2% de l'énergie de ce spectre se trouve dans l'ultra-
violet,
42,4% dans le visible et 48,4% dans l'infrarouge [18], [19].
2.5
1
\\
\\
2.0
/
\\
0
Courbe d'encrgie du corps noir 0 SOOooK
1
'\\~ Rayonnement soloire hors de I"olmosphèrc
<::
/
~Royonnemenl saloire ou niveau de la mer(m·l)
~
1
.!!
15
/
_ \\.- Oz
.E
1
_ .\\.-HzO
;§
1
E
1
~Oz
-HzO
~ tO
:
\\\\_H~O
~
,
~
,
H~:J
1
~-
UV /'
1
J 0.5
/
1
,
1
1
°3 ', :VISIOLE: INFRAR
H20 COz
J
O.B
1.0
1.2
1.4
16
1.8
2n 2.2
2.4
2.S 2.B
3.0
Longueur d'onde (en microns)
Figure 1.3
Comparaison suivant la longueur d'onde entre le
rayonnement solaire hors de l'atmosphère et au
niveau de la mer
La puissance totale émise
par le soleil est de 36.10 22 kW soit un
flux
de
63,3
10 6 W/m 2
de
surface
solaire.
A une
distance
de
150
millions
de
kilomètres
du
soleil
la
terre
reçoit
une
énergie
de
18.10 16 W.
- 9 -

---

A
la
limite
supérieure
de
l'atmosphère
soit
environ
80km
d'altitude
une
surface-unité
disposée
perpendiculairement
au
rayonnement
solaire
reçoit
puissance
instantanée
de
1380
W/m 2
une
représentant
la
constante
solaire.
La
radiation
incidente
hors
atmosphère
annuelle est en moyenne de
5,5 kWh.m- 2 'J-1 pour toute la
terre.
Le tiers environ
(30%),
est
renvoyé dans
l'espace par réflexion
di ffuse
sur
les
océans,
le
sol
et
la
couvert ure
nuageuse;
23%
est
absorbé
ou
diffusé
par
l ' air
e:~.érosols de l'atmosphère.
.
. d t '
.
4:~" 'i~ (fr\\ d 47!l,
:~é::;:~: :~~~)e:tee:U~i:::~V:3~~fr~4~~:~Jj~] ~;~~\\ e 0 qui se répartie
~~ \\
~
»:
\\~ \\
-:r::
La figure 1.4 donne le bilart~~nerBk~ique/moyen annuel pour toute
"'.~(,
'~\\"',,-/
la terre
[19].
La fraction dissipée'~~D~~:~Î~tmosphèreest à l'origine
des vents tandis que celle absorbée par le sol et les oçéans provoque
un échauffement et une évaporation importante des eaux de surfaces.
(moyenne <Jnnuelle pour IJ Terre enlière)
_,
/;?;-7
~-~~7
_
Réflcxion par les
nULJgcj: -23%
1
V-
~
...
1
§ a ~
. . R<Jyonnement verj
-7%
8 ~ ~
.
J'espace
57·~
D
{f
1
' -
c:
.
;:;
<J
E
.
,
l ' :: <:i -
.
:
ï
~ ......,
l
"-
,f/;
1
/
Absorprion p."
(; ?
1
..., F:
1
r.1' ",.osphère D 91%
'lï,
. , ; .
1
j'd~.((vf>r"(1n {J.'f
,?/
1
1 a/l1JOs;J!Jcrc
./1'"
c'
Cl)
r;.1ff1
:
.. 17
I~ ~
1~~
•
Ihj~t0··
I~ l''/~ '"
t
a,
I:'!
:>
---'
c:
\\"--"'
Q'//usion vers
,---.:
I~
IL'
SOl :
16 "i,
':-::/ Turbulence
I ~'" 1)
1Cl:
;;/,1
<.----1
• 78
-22
""-98
"-5
.\\ > 41 1111
Figure 1.4
Bilan énergétique annuel pour toute la terre
-
10 -

---

l .2
Caractéristiques
du
site
so1aire
L'exploitation
du
gisement
solaire
nécessite
la
connaissance
de
l'énergie
arrivant
au
sol
et
du
temps
pendant
lequel
elle
est
disponible.
Ces
données
faisant
souvent
défaut,
on
est
amené
à
évaluer
le
gisement
solaire
par
des
méthodes
numériques
où
interviennent
la
position
du
soleil
(hauteur
et
azimut
dans
le
plan
horizontal).
[20], [21]
1.2.1
Position
du
So1ei1
Le
plan
horizontal
est
construit
autour
d'un
observateur
qui
occupe le centre de
la sphère céleste
[21].
Ce plan divise la sphère
céleste en deux parties;
le zénith est à
90° au dessus de l'horizon.
La
figure
1.5
présente
la
sphère
céleste
et
les
coordonnées
du
soleil dans le plan horizontal.
_ _ _ _ _ _ _] U~,d
Sv<I"t [----·I-~:---__\\
\\
\\
\\ \\
r."...
1,
\\/
\\
.-
\\
\\
\\
'~
_.
---.
Figure 1.5
Sphère céleste et les coordonnées du soleil
dans le plan horizontal.
- " -

---

L'Azimuth
A
est
l'angle
que
fait
la
direction
du
sud
et
la
projection de la direction de l'astre sur le plan horizontal.
La
hauteur h
est
la distance
angulaire
de
l'astre
au-dessus
de
l'horizon.
Elle est comptée positivement de 0 à
90° vers le zénith et
de 0 à -90° vers le NADIR.
L'inclinaison
de
l'axe
des
pôles
sur
le
plan
de
l'écliptique
(23°27'
ou
23,45°)
fait
que
selon
la
saison
l'un
des
hémisphères
terrestres
est tourné préférentiellement en direction du
soleil.
On
mesure cet effet par la déclinaison a.
a
23,45 sin[360. (284 + n)/365]
(en degrés)
avec n = le numéro d'ordre du jour dans l'année 1 ~ n ~ 365
L'azimuth et la hauteur h sont alors donnés par:
Sin
h
cos ~.cos a.cos w + sin ~.sin a
Sin A
cos a.sin w / cos h
avec
~
latitude du lieu
(-90° pôle Sud < ~ <+90° pôle Nord)
a
déclinaison au
jour n
(-23,45° < a <23,45°),
w
angle horaire du soleil sur sa trajectoire
apparente,
-180° ~ w ~ +180°)
compté à partir du midi solaire.
Au midi solaire
(W
A
0)
la hauteur maximale de culmination du
soleil hm est égale à:
hm
90° -
~
-
a
I.2.2
Durée
de
l'insolation
La durée maximale d'ensoleillement pour un lieu donné et pour une
date
peut
être
définie
sur
le
plan
astronomique,
géographique
ou
instrumental.
Pour les applications héliotechniques,
la définition instrumentale
est
la
plus
satisfaisante.
La
durée
maximale
d'ensoleillement
So
représente alors la durée maximale que peut enregistrer un héliographe
compte tenu de ses caractéristiques et de sa sensibilité.
-
12 -

---

Pour un lieu dégagé de tout obstacle,
sans nuages,
elle est égale
à
la durée du jour définie comme l'intervalle de temps pendant lequel
le soleil se trouve au dessus de l'horizon [20], [22].
dj
2.000/15
(en heures)
000
Arc cos(-tg ~.tg 8)
~
latitude du lieu
8
déclinaison
A Dakar ~
I.2.3
Intensité
du
rayonnement
solaire
Le rayonnement solaire incident sur une surface réceptrice placée
au niveau du sol a deux composantes:
-
le rayonnement incident direct,
-
le rayonnement diffus.
Le rayonnement global reçu est:
soit estimé par des équations empiriques,
soit mesuré par un solarimètre.
Par ciel clair sans nuages,
le sol reçoit le rayonnement solaire
pendant
la
durée
maximale
d'ensoleillement
So.
Du
fait
de
la
nébulosité,
la durée SS pendant
laquelle le sol reçoit effectivement
le rayonnement solaire au cours d'une journée est plus courte.
Le rapport SS/So = ~ définit le taux d'ensolleillement. C'est une
grandeur aléatoire.
La
connaissance de ~ en un lieu et à une époque
permet
à
partir de
l'équation
d'Angstrom
(G/Go)
d'estimer avec
une
bonne précision la valeur du rayonnement global G au sol en fonction
du rayonnement global hors atmosphère Go
[20], [23], [24] .
G/Go
ao + b o · 't
avec
0,2 ::; ao ::; 0,3
0,45 ::; b o ::; 0,55
ao + b o = 0,75
- 13 -

---

Lorsque
les
conditions
météorologiques
ont
peu
varié pendant
la
période considérée,
le rayonnement global G est estimé par les trois
équations suivantes
[23], [24].
G = A. (Sin h)1,15
ciel pur
G
B. (S in h) 1, 22
ciel moyen
G
C. (Sin h) 1,25
ciel pollué
A, B, C
sont
des
constantes
variant
en
fonction
du
site.
Leurs
valeurs
moyennes
obtenues
à
Dakar par
des
mesures
successives
sont
respectivement de 1000 w/m2 ,
800 w/m 2 ,
425 W/m2 .
Ces trois équations permettent de déterminer trois
journées types
pour le site de Dakar en fonction de l'heure TU
(temps universel) .
Elles
intègrent
les
paramètres
astronomiques,
géographiques
et
météorologiques.
Enfin
elles
sont
définies
pour
des
journées
bien
précises pour tenir compte du numéro d'ordre du
jour dans l'année.
-ciel pur:
G
A. (O,101+0,887.cos(0,2618.TU -
3,447))1,15
-ciel moyen: G
B. (O,101+0,887.cos(0,2618.TU -
3,447))1,22
-ciel pollué: G
C. (O,101+0,887.cos(0,2618.TU -
3,447))1,25
En
application,
pour
un
site
donné,
l'éclairement
durant
une
journée bien ensoleillée peut être donné en première approximation par
une courbe sinusoïdale
(figure 1.6).
L'ensoleillement maximum est de l'ordre de 1kW/m2
L'aire sous cette courbe représente l'énergie récupérable sur une
journée en Wh/m 2 /J.
-
1!J _

---

W/m 2
1000
_
. ._ . -
-
- ' - " 1 - - .__. .- .
'
..
-'v~f':'--.--+--~- - -- -
-" ·-~-I
il
\\
BOO ~+-+-+-+-ir-t-+-+-'/~-t-t-+-~-+-+-f-i--t-+-t-t-t~
..__ . ..
,-IL__~.__f\\
-.f..-...!-""+-....+---f--l
600
/
~
~..t...-l--+--J-.J.-+--t/4--jf--f-++-+-j~-j-\\f:-t-+-+-t-j~rrl
-IJ_·---~---_.~~l--+-t-
1 - - - -
-
_ .
- - -1----
-'--
400
-~yt
--'-_l--l-<_~ l1--1--l-I--
Heure
Figure 1.6: Courbe d'ensoleillement théorique
L'énergie récupérable sur une année est en général beaucoup plus
faible
par
suite
des
périodes
nuageuses,
de
vent
de
sable,
de
pouss ière.
Des
ét udes
ont
permis
de
déterminer
l'énergie
moyenne
annuelle récupérable et de classer le continent africain en zones pour
faciliter le dimensionnement des installations photovoltaïques compte
tenu de
l'irradiation reçu au sol,
l'énergie
journalière demandée et
l'autonomie souhaitée
[25].
La
figure
1.7
montre
la
partition
de
l'Afrique
en
zones
énergétiques.
Le
site
de
Dakar
se
trouve
dans
la
zone
6
avec
un
coefficient énergétique
égal à 0,36 pour le générateur photovoltaïque
et
7,44
pour des
batteries.Pour disposer d'Une
énergie
de
1 Wh
par
jour il faut
installer à Dakar une puissance photovoltaïque de 0,36 W
crête.
Pour
fournir
une
énergie
de
1 Wh en permanence
à
une
charge
avec une autonomie de 5
jours il faut 7,44 Wh batterie.
En appliquant
ces données à
une énergie de 1 kW par
jour il faut alors 360 W crête
de photopiles,
7400 Wh batterie
(soit une capacité de 155 Ah sous 48
Volts) .
-
15 -

---

Figure 1.7
Zones énergétiques du continent africain
- 16 -

---

l .3
L'effet
photovoltaïque
La
conversion
photovoltaïque permet
de
transformer
directement
l'énergie
lumineuse
fournie
par
le
soleil
en
électricité.
Cette
transformation
est
réalisée
au
moyen
de
cellules
photovoltaïques
faisant appel aux propriétés des matériaux semi-conducteurs largement
utilisés dans l'industrie électronique.
La
production
d'électricité
par
transformation
directe
du
rayonnement
solaire dans
un matériau semi-conducteur est
un procédé
qui
a
été
mis
au
point
il
y
a
une
trentaine
dl années
(photopiles
solaires - BELL LABORATORIES
avec un rendement =
6%)
[26]
Le fonctionnement
de la cellule photovoltaïque repose entièrement
sur
les
propriétés
dl une
jonction PN
soumise
à
un
éclairement.
Un
rayon
solaire
est
défini
comme
la
superposition
d'ondes
électromagnétiques
de
fréquences
différentes.
C'est
un
faisceau
de
photons
dont
l'énergie
E est
liée
à
la
longueur
dl ondes
par
la
constante de Plank h:
E
hv
avec
h
6,62 10-34 Js,
v
c/À fréquence du rayonnement solaire,
c = Vitesse de la lumière,
À
longueur d'onde.
Sous
l'effet
de
l'énergie
incidente
des
photons,
les
porteurs
minoritaires de
la
jonction peuvent acquérir
l'énergie nécessaire E
pour franchir la bande interdite de largeur Eg.
La
condition est alors:
E > Eg
-
17 -

---

Tout
se
passe
alors
comme
si
un
générateur
de
courant
supplémentaire prenait naissance,
de telle
façon que
l'expression du
courant
l
délivré
par
la
jonction
PN
soumise
à
la
différence
de
potentiel V est donnée par
l
=
Id -
lE
avec
Id
=
Is. [exp (eV/kT)
1]
courant
direct
de
la
diode
ou
courant d'obscurité,
lE
intensité du courant provenant uniquement de l'éclairement,
Is
=
courant
de
saturation
de
la
jonction,
dépend
du
matériau
semi conducteur,
V
tension directe aux bornes de la jonction,
e
charge de l'électron
1,6 10- 19 coulomb,
k
Constante de Boltzmann
1,38 10- 23 JK-1,
T
Température de la jonction en Kelvin.
La
figure
1.8
donne
le
schéma
équivalent
d'une
cellule
photovoltaïque
soumise
à
un
éclairement
alors
que
la
figure
1.9
présente la caractéristique 1 = f(V)
Cl est la caractéristique de la diode non éclairée et C2 celle de
la diode soumise aux radiations
[30].
La diode étant éclairée,
on ferme le circuit sur une résistance R,
qui est traversée par un courant 10. Le point de fonctionnement Mo est
obtenu,
en
cherchant
l'intersection
de
la
droite
V = -
RI
et
de
la
caractéristique
:
I l s . [exp( eV/kT -
1]
-
lE
La puissance électrique fournie par le dispositif est égale à
Vo x 10.
-
18 -

---

Eclairement
- ( -
\\
--~
A
Id
1
y
- ( , - - - - - -_ _
m } - - - - - I
Figure 1.8 Cellule photovoltaïque soumise à un éclairement
v
Mo
Figure 1.9 Caractéristique I=f(V)
d'une cellule photovoltaïque
-
1S -

---

l . 4
Cellule
photovoltaïque
Jusqu'en 1980 la majorité des cellules commercialisées utilisaient
le
silicium monocristallin,
résultat
des
progrès
réalisés
dans
les
méthodes de croissance cristalline.
A partir de 1981 ont commencé à apparaître les premières cellules
utilisant
le matériau polycristallin à gros grain.
Depuis 1984/1985
se développent des
cellules au silicium amorphe;
leur coefficient de
température plus réduit et leur bonne réponse aux faibles éclairements
leur promet un bel avenir
[28].
l .4 . 1
Cellule
idéale . _ ' ,
,U.!NE f't,;"""
~'
?-1/"
'?-"<
',--,"
Exposée à un flux de photo&~~, une ceB.tl'.fre photovoltaïque idéale
_
. , ,
G<'
r AME '':', \\ ~Ù
.
peut
etre
consJ.deree
comme
une~7~sF'G~de---cJrrant varJ.able dont le
schéma équivalent est donné par la, figure I.~OJ
, ~
--'9.f..
Lorsque les deux bornes de la c~~~ule sont court-circuitées
".
i '
" . 'j:Y
le courant
lE de la figure
1.7 devient égale à
Icc courant de court-
circuit
(figure 1.10) .
Le courant Ip = f(Vp)
est donné par l'expression:
Ip = Icc - Is. [exp
(eVp/kT)
-
1)
Ip
----'---
Icc
.(:>'''';.
' - - - - - - - - - - ' - - - - - - - - - - - { ; \\ ? >
Figure 1.10 Schéma équivalent d'une cellule
photovoltaïque idéale
-
20 -

---

La caractéristique 1p = f(Vp)
est représentée par la figure 1.11.
L'amplitude
du
courant
photovoltaïque
Icc
est
proportionnelle
à
l'intensité lumineuse.
Ip
Icc
Vp
Vco
Figure I.11 Caractéristique Ip
f(Vp)
d'une cellule idéale
I.4.2
La
cellule
réelle
La
figure
1.12
donne
le
schéma
équivalent
d'une
cellule
photovoltaïque réelle alimentant une charge Rc
[6], [25]
D
1
Vp
cc
Id ~
V'1
Figure 1.12
Schéma équivalent d'une cellule photovoltaïque réelle.
-
21 -

---

Il comprend:
un générateur de courant dont le courant Icc est proportionnel à
l'éclairement
- une diode dont la tension directe VJ est de l'ordre de 0,5 Volt
- une résistance série Rs représentant les diverses résistances de
contact et de connexion.
- une résistance shunt Rsh qui caractérise un courant de fuite au
niveau de la jonction.
L'équation de la cellule réelle
est alors donnée par:
Ip
Icc -
Id - VJ/Rsh
Vp
VJ - Rs. Ip
Vp
Rc. Ip
Les
valeurs
respectives
de
ces
éléments
déterminent
les
performances de la cellule réelle,
en particulier les caractéristiques
courant-tension r = f{V)
comme le montre la figure r.13.
Ip
....
Icc
lopt
Vopt
Vco
Vp
Figure r.13
Caractéristique statique réelle d'une
cellule photovoltaïque.
-
22 -

---

Pour un éclairement donné on distingue 3 points particuliers de la
c'ourbe l = f (V)
-
le point de
fonctionnement optimal Mo,
de coordonnée Vopt.lopt
pour lequel
la cellule délivre sa puissance maximale Popt
(hyperbole
d'isopuissance),
-
le point de fonctionnement en circuit ouvert Vco où le courant
Ip est nul,
-
le point de fonctionnement en court-circuit de la cellule auquel
correspond un courant Icc.
La
société
Photowatt
commercialise
un
module
photovoltaïque
comprenant 36 cellules avec une tension en circuit ouvert de 20 Volts
à 20°C. La tension Vco par cellule est donc égale à
0,55 Volt.
I.4.3
Influence
de
l'éclairement
La
figure
1.14
montre
l'évolution
de
la
caractéristique
Ip =f(Vp)
d'une cellule réelle en fonction de l'éclairement.
La
valeur
du
courant
Icc
délivré
par
la
cellule
photovoltaïque
est
proportionnelle
à
l'éclairement,
alors
que
la
tension Vco est relativement constante.
l p
,
....
\\
1 kWlm'
\\--~
;~
1
0.5 k\\'J lm'
1
cc
- - - -
1
-1'\\
O[ kW/",'
--~~-~ Vp
Vco
Figure 1.14
Evolution de la caractéristique Ip
f(Vp)
en fonction de l'éclairement
- 23 -

---

:I.4.4
:Influence
de
la
Température
Une
augmentation
de
température
modifie
les
performances
des
cellules
photovoltaïques.
La
figure
1.15 présente
l'évolution de la
caractéristique Ip = f(Vp)
lorsque la température varie.
Pendant que le courant de court-circuit Icc augmente,
la tension
de circuit ouvert diminue.
Il en résulte une légère diminution de la
puissance maximale qui devra être prise en compte lors d'un calcul de
dimensionnement.
\\\\\\
1= r(v)
Figure 1.15
Variation de la caractéristique Ip
f (Vp)
en fonction de la Température
l . 4 . 5
Rendement
d'une
cellule
photovoltaïque
Une
cellule
solaire
ne
peut
convertir
efficacement
tous
les
photons incidents arrivant au sol. De nombreuses pertes déterminent le
rendement de conversion
[6].
Le rendement est donné par l'expression:
~
Energie électrique obtenue/Energie solaire incidente
-
24 -

---

Une limitation fondamentale du rendement de conversion provient de
la largeur de la bande interdite Eg du semi conducteur.
Les photons d'énergie
hv < Eg
ne sont pas absorbés.
Les photons d'énergie
hV > Eg ne contribuent que pour une
énergie égale à Eg à
l'effet photovoltaïque,
l'excédent se dissipant
sous forme de chaleur.
Avec ces perte 7 le rendement maximum serait de 44%. Une deuxième
limitation vient
du
fait
que
la largeur de
la bande interdite de la
jon~tion PN ne saurait être égale à Eg pour des raisons physiques.
De plus/la
forme
arrondie
de
la
caractéristique d'une
cellule
réelle limite encore le rendement théorique maximal,
de l'ordre de 23%
pour une cellule au silicium.
Les autres facteurs sont d'ordres technologiques:
pertes
par
recombinaison
des
porteurs
minoritaires
dans
un
matériau de mauvaise qualité,
pertes
par
résistance
série
dans
la
couche
superficielle
diffusée dans le substrat
ou au niveau des contacts,
- pertes par réflexion
: une bonne transmission optique peut être
obtenue entre l'air et le silicium grâce à une couche antireflet,
- pertes par transmission si le matériau est trop mince. La figure
1.16 donne un bilan énergétique d'une cellule réalisée en laboratoire.
Nous remarquons que la cellule convertit en énergie électrique au
maximum 16,8% de l'énergie incidente.
Cela veut dire que sur les 47%
du rayonnement
solaire global qui nous arrive du soltil une
cellule
photovoltaïque ne transforme que les 16,8% en énergie électrique.Pour
les cellules industrielles actuelles au silicium,
le rendement est de
l'ordre de 10 à 13 %.
-
2') -

---

8 Photonsnon-absorbés
Excédent d'énergie des photons
ENERGIE
33 mW
Photons refléchls
SOLAIRE
Hauteur de barrière
INCIDENTE
100 mW/cm2
8
Resistance sérIe
Energie électrique utilisable
Figure 1.16
Bilan énergétique d'une cellule photovoltaïque
I.S
Générateurs
photovoltaïques
réels
Les
caractéristiques
électriques
d'une
seule
cellule
(tension,
puissance ... ) ne permettent pas d'alimenter directement un équipement
dont les tensions de fonctionnement sont normalisées
(12V,
24V,
48V).
Ses
caractéristiques
mécaniques
(fragilité),
sa
résistance
à
l 'humidité
et
à
la
corrosion
ne
pourraient
lui
garantir
une
bonne
longévité .
- 26 -

---

C'est
pourquoi
les
cellules
sont
connectées
électriquement
(montage
en
série)
et
assemblées
en
modules
pour
constituer
des
générateurs
hermétiquement résistants et de tensions conventionnelles
[6],[25].
La
caractér istique
globale
du
générateur
présente
une
allure
analogue à celle d'une
cellule élémentaire.
L'équation générale de la tension d'un générateur photovoltaïque
ayant ns cellules en série et np cellules en parallèle est donnée par:
Vg = -
19.Rs. (ns/np)
~ ns. (kT/e) .ln[l + (np.1ph - 19)/np.1s]
1ph: courant de sortie d'un panneau,
19:
courant de sortie du générateur.
II
-
L'ENERGIE
EOLIENNE
Le
chauffage
inégal de
l'atmosphère par
le
rayonnement
solaire,
entrainant des mouvements d'air dans
les gradients de pression est à
l'origine de l'énergie éolienne. La rotation de la terre,
la nature et
la proximité du relief entre autres modifient
le régime des vents et
font
de
l'énergie
éolienne
une
grandeur difficilement
prédictible.
Ainsi,
le gisement énergétique éolien d'un site s'évalue à
partir de
lois
empiriques
déduites
de
l'étude
statistique
des
mesures
de
la
vitesse locale du vent.
L'énergie
éolienne
a
été
exploitée
depuis
l'Antiquité
dans
les
pays
du
Moyen-Orient.
Rapportée
en
Europe
par
les
Croisades,
les
moulins
à
vent
ont
constitué
jusqu'au
X1Xème
siècle
une
source
d'énergie pour la mouture des céréales et le pompage de l'eau.
Dans les pays
industrialisés l'usage des éoliennes s'est ensuite
réduit à
la fourniture d'électricité et au pompage de
l'eau sur site
isolé.
L'utilisation de
l'énergie éolienne en
zone sahélienne permet de
pallier efficacement au manque crucial de ressources énergétiques pour
satisfaire des besoins vitaux tels que l'exhaure de l'eau,
la mouture
du grain,
la réfrigération,
la production d'électricité.
-
27 -

---

II.1
Le
potentiel
éolien
II.1.1
Puissance et Variation de la vitesse du vent
La vitesse du vent est caractérisée à
un instant t
donné par sa
grandeur
V
(en
ml s)
et
sa
direction
(en
degrés).
L' histogramme
polaire des directions dans un plan parallèle au sol est la "rose des
vents" du lieu
(figure 1.17). On établit de même à
l'aide des données
anémomèt::riques
recueillies
sur
plusieurs
années,
la
fonction
de
distribution
des
vitesses.
La
loi
de
Weibull
p (V)
modélise
cette
densité de probabilité:
p(V)
(K/A). (Vmoy/A)K-l.exp[(-vmoy/A)K]
avec
A
Vitesse caractéristique
(mis)
K
Facteur de forme déterminée par ajustement sur les
données de mesure
Vmoy
Vitesse moyenne du vent
La
fréquence
des
vitesses
comprises
entre
0
et
une
vitesse
quelconque VX appelée fréquence cumulée s'en déduit par intégration.
F(V)
1 - exp[-(V/A)K]
C'est la probabilité pour que la vitesse moyenne soit inférieure
ou égale à V.
On utilise aussi:
-
la distribution des vitesses classées,
-
la distribution de-la fréquence et la durée des périodes calmes
(V ~ 2m/s)
et de tempête
(V ~ 20m/s) .
- 28 -

---

80
~ 2 mis
2 mis ( V ~ 5 mis
5 mis < V l: 8 mis
> 8 mis
Figure 1.17
Représentation de la vitesse et de la
direction du vent par une rose des vents
Pour comparer les résultats d'un site à un autre les mesures sont
ramenées à une hauteur courante de 10 mètres.
La vitesse du vent croît
en effet avec l'altitude selon la loi approchée: VIVo =
(H/Ho)n
avec Vo
Vitesse au sol
n
paramètre
variant
de
0, la
à
0,40
et
déterminé
expérimentalement selon les caractéristiques du terrain.
Les terrains
plats sont
représentés
par
les valeurs
de n
les plus
faibles
et
les
terrains accidentés par les valeurs les plus grandes.
En ville la brise thermique accroît
la vitesse du vent par suite
de
la
turbulence
thermique.
Dans
les
zones
littorales
l'inertie
thermique
plus
faible
de
la
terre
par
rapport
à
la
mer
induit
un
écoulement d'air de la mer vers la terre le
jour
(brise de mer)
et de
la terre vers la mer,
la nuit
(brise de terre) .
- 29 -

---

L'estimation
de
l'énergie
du
vent
nécessite
alors
une
caractérisation du vent sur les sites
d'implantation.
Au voisinage du solon s'intéresse essentiellement à
la vitesse et
à
la direction
du vent qui dépendent fortement de la topographie des
lieux.
La
mesure
de
la
vitesse
du
vent
se
fait
à
l'aide
d'un
anémomètre qui délivre un signal électrique proportionnel à la vitesse
du
vent
soit
sous
la
forme
d'une
tension,
soit
sous
la
forme
d'impulsions. Certains anémomètres sont équipés d'un système à seuils
pour suivre la distribution des vitesses suivant les classes de vent.
La
connaissance de cette distribution est nécessaire pour une bonne
évaluation de la ressource énergétique éolienne.
La
mesure
de
la
direct ion
du
vent
est
effect uée
avec
u.ne
girouette.
Selon le type on aura une valeur continue de la direction
ou un regroupement des directions par secteur de 20°.
La
puissance
PM
disponible
à
travers
une
surface
captrice
de
section S dans une direction perpendiculaire au vent de vitesse V est
égale à:
PM "" 0,5 P S v3
p est la masse volumique nominale de l'air (p = 1,225 kg/m3 ). La
valeur moyenne <PM> se déduit de
la fonction p(V)
des vitesses,
soit
dans le cas d'une distribution de Weibull.
co
~ J
1
3
3
<PM>
V3 p(V)dv = - pSV f(1+-)
2
k
o
où
Seule une fraction du gisement énergétique éolien est récupérable,
les
capteurs
éoliens
ayant
un
rendement
Tl (V)
inférieur
à
1.
Cette
fraction Pr est proportionnelle au cube de la vitesse.
- 30 -

---

CP
1
3
Pr == 2PS f l1(V)V p(V)dv
o
E
H )3n
-
==(-
avec
0.30 < 3n < 1 .20
Eo
Ho
E : énergie disponible à la hauteur H
EO:
énergie disponible à
la hauteur Ho
I I . l . 2
Caractérisation du potentiel éolien du site
L'installation d'une éolienne sur un site donné requiert une étude
des
caractéristiques
de
ce
site.
Cette
étude
permet
de
fixer
pour
l'éolienne
les
caractéristiques
aérodynamiques
(hauteur
du
pylône,
diamètre de l'hélice)
[10], [29].
Une campagne de mesures sur une longue période est nécessaire sur
ce site pour déterminer le potentiel éolien et
les différents régimes
de vent favorables pour une exploitation de l'énergie éolienne.
En
effet
les
cartes
de
gisement
éolien
sont
assez
délicates
à
exploiter lorsqu'elles existent,
car les données globales doivent être
assorties
d'un
certain
nombre
d'informations,
dont
les
périodes
homogènes
des
vitesses
de vent,
pour
apprécier
avec
plus
de
rigueur
l'énergie récupérable sur un site donné.
Des
travaux
effectués
au
L.E.R
ont
permi
d'exploiter
sur
ordinateur
les
données
établies
sur
25
ans
par
la
station
métérologique de
Dakar Yoff
[10].
Les distributions mathématiques de Weibull ont été utilisées pour
modéliser les variations de la vitesse du vent.
La
connaissance
de
ces
distributions
permet
d'estimer
la
probabilité
pour
que
la
vitesse
du
vent
soit
comprise
dans
un
intervalle
déterminé
présentant
un
intérêt
pour
l'exploitation
de
l'énergie éolienne.
- 31 -

---

v (nth;)
t
6 -
---===
_.
r -
~
- --
'"
1
, 960- 1905
1
1
""~~
V
4- T
"
~
- r -
"
~
----7
Il
.J
,F
1-1
Il
~~
J
J
Il
5
0
N
I-IOrS
ère
ème
t> E: ru Olll':
'H
2
PERIODE
~
Figure 1.18
Courbe de distribution de la vitesse
mensuelle du vent
L'utilisation de ces distributions a permis de classer les régimes
de vent en deux catégories
[10], [29].
La figure
1.18 présente la distribution
de la vitesse mensuelle
du vent sur plusieurs années. Nous y distinguons deux périodes:
La première couvre
l'intervalle du mois
de décembre à
juin avec
des vitesses moyennes ~ Sm/s alors que la deuxième est comprise dans
l'intervalle juillet à novembre avec des vitesses moyennes $ 4m/s.
Les
courbes de vitesse sont complétées par des
courbes relatives
aux énergies
qui montrent une
répartition de
l'énergie en kWh/m 2 en
fonction de la vitesse du vent par tranche de 1m/s; Ceci permet de se
rendre compte de l'importance des vents d'intensité comprise dans un
intervalle énergétique donné
[10], [29].
La
figure
1.19
présente
la
courbe
de
distribution
de
l'énergie
pour
la
station météorologique
de Dakar-Yoff.
On
remarque,
que pour
des
vitesses
de
vent
de
6m/s,
l'énergie
récupérable
pendant
la
première période est égale à
370 Wh/m 2 /jour alors qu'elle est de 170
Wh/m2 /jour dans la deuxième période.
- 32 -

---

1·:rJI·:W;II·: 1>1';
ll~:'I'Z (Wtl/II?- / JÜUlq
600
ère
1
PERIODE
<100
200
V(m/s)
2
7
o
{)
'0
~;NE:I<Gj ,.: Dl:: BETZ (Wh/ni> /,JOUR)
600
ème
2
PERIODE
400
200
V(m/s)
- - t - - - I - .....~c:p.--r--'
'0
Figure 1.19 Courbes de distribution de l'énergie pour
la station de Dakar-Yoff
La récupération d'une partie de cette énergie nécessite la mise en
place
d'un
dispositif
spécial
capable
de
transformer
l'énergie
cinétique du vent.
II.2
Générateurs
éoliens
Une éolienne est un capteur qui transforme l'énergie cinétique du
vent
en
énergie
mécanique.
Celle-ci
peut-être
utilisée
directement
avec un récepteur mécanique ou bien convertie en énergie électrique en
vue d'utilisations diverses.
Les capteurs éoliens sont classés suivant le rapport de la vitesse
périphérique U sur la vitesse incidente V du vent.
Ce rapport À = U/V
permet de les classer en deux catégories:
- 33 -

---

-
les capteurs lents pour lesquels À < 2.
-
les capteurs rapides avec À > 4
Mais le critère prépondérant est la position de l'axe de rotation
du capteur.
II.2.1
Capteurs
à
axe
vertical
Ils se caractérisent par une non orientation du rotor par rapport
à
la
direction
du
vent,
ce
qui
permet
d'éliminer
les
phénomènes
néfastes dûs aux vibrations.
- capteurs lents à axe vertical
De tous ceux qui ont été expérimentés celui du Finlandais Savonius
(1924)
présente les caractéristiques les plus intéressantes dues à
la
disposition
des
aubes
et
aux
déviations
successives
à
180 0
de
l'écoulement traversant l'intérieur des aubages. si la vitesse du vent
V devient
importante
(V>15m/s)
l'écoulement
à
travers
les
aubes
n'existe plus et le rotor de Savonius se comporte dans l'écoulement du
vent
comme
un
cylindre
lisse.
Cette
auto-régulation,
obtenue
sans
aucune
modification
des
caractéristiques
géométriques
permet
d'en
économiser la fabrication.
Les
figures
I.20.a et
I.20.b présentent
le
rotor Savorius et
sa
courbe de coefficient ~e puissance Cp en fonction de À. Le coefficient
de puissance Cp fixe la puissance que l'on peut extraire du vent
avec
une éolienne.
Cm, coefficient de couple est donné par la relation
[10]:
Cm = Cp/À
Figure I.20.a Rotor de Savonius
- 34 -

---

C
Cm
0;3
0,5
0,2 Od
--
, "' ....
'"
0,1
Figure I.20.b Caractéristiques en fonction de Â
- Capteurs rapides à axe vertical
Le
rotor à
aubes
fixes
inventé par
le
français
Darrieus en 1931
est le plus performant
(figure I.21.a).
Il est constitué de plusieurs
pales de profil symétrique biconvexe liées rigidement entre elles et
tournant autour d'un axe vertical.
A qualité
de
fabrication
des
pales
égale,
le
coefficient
de
puissance maximum est inférieur de 10% à celui des éoliennes à hélices
bipales;
par contre,
il
est obtenu pour un  nominal compris entre 4
et 5 au lieu de 6 et 8.
Il est nécessaire de prévoir un dispositif de
freinage pour éviter
l'emballement et la destruction du rotor.
La
figure
1.21. b
présente
les
caractéristiques
des
principaux
rotors à axes verticaux et horizontaux.
- 35 -

---

Figure I.21.a Eolienne Darrieus
~l.!..~~__~~.~ ?-
.
._
a
6
8
9
la
Figure I.21.b
Courbe limite de Betz et courbes caractéristiques des
principaux rotors à axes verticaux et horizontaux
II.2.2
Capteurs
à
axe
horizontal
Ce
sont
les
éoliennes
à
hélices
ou
à
roues
orientables.
Le
coefficient
À
est
inversement
proportionnel
au
nombre
de
pales.
Ce
type
de
capteurs
donne
la
possibilité
d' être
placé
assez
haut
par
rapport au
sol et donc de disposer,
sur un site perturbé,
d'une plus
grande
énergie
utilisable;
par
contre,
la
mobilité
autour
d'un
axe
- 36 -

---

vertical,
nécessaire
pour
assurer
l'orientation
dans
le
sens
de
l'écoulement
impose une liaison qui doit résoudre,
entre autres,
les
problèmes liés à l'absorption des effets du couple gyrospique
et aux
phénomènes vibratoires ainsi que celui des vibrations engendrées par
les perturbations de l'écoulement.
- Capteurs lents à axe horizontal
Ils se caractérisent par un nombre
important de pales permettant
d'obtenir
un
couple
maximum
au
démarrage
et
un
coef f icient
de
puissance Cp = 0,3
(figures I.22.a et I.22.b).
Figure I.22.a Eolienne lente à axe horizontal
Figure I.22.b Coefficient de puissance
(Cp)
et coefficient de
couple
(Cm)
en fonction de À pour une éolienne
lente à axe horizontal
- 37 -

---

Leur rendement demeure intéressant avec des pales simplifiées pour
des vitesses de vent
allant
jusqu'à 7m/s mais au-delà se posent
les
problèmes suivants:
-
Si on veut augmenter le rendement,
il faut affiner les profils,
mais du fait du nombre élevé de pales ce rotor lourd et rapide induira
un
couple
gyrospique
trop
important.
Un
compromis
serait
un
rotor
bipale ou tripale.
-
Si l'on veut conserver une conception simple des pales tout en
évitant
l'emballement du rotor,
il faut doter celui-ci d'un
lourd et
couteux
disposi t i f
d' orientat ~on des
pales
ou
alors
conserver
les
pales fixes et équiper le rotor entier d'un système d'effacement par
rapport à la direction du vent.
La
transmission
au
récepteur
de
la
puissance
produite
par
le
capteur ne peut se faire que de façon mécanique étant donné la faible
vitesse de rotation.
- Capteurs rapides à axe horizontal
Les hélices bipales ou tripales présentent le meilleur coefficient
de
puissance
avec
Cp
0,4
et
un
couple
presque
nul
au
démarrage
(figure I.23.a et I.23.b)
Ces caractéristiques les prédisposent à la
production électrique mais les rendent presque inutilisables pour un
couplage mécanique direct.
Les
phénomènes
vibratoires extrêmement
complexes à
analyser qui
accompagnent
leur
fonctionnement
sont
à
l'origine de
la plupart des
incidents et accidents survenus pour ce type d'éoliennes.
Ils agissent
directement
en
provoquant
une
fatigue
du
matériau
de
la
pale
ou
indirectement en détériorant la liaison pale-moyeu.
- 33 -

---

, J
/
\\\\
~~
Figure I.23.a Eoliennes rapides bipales et tripales à axe horizontal
Cp
Cm
C
, " . / m
0,4
0.05
1
0,05
" ,
0,3
/ /
"
Cp
"
0,04
/ /
'\\'\\
'\\,
0,2
0,Q3
/ .1
'\\
0,02
/
/
\\ \\
0,1
/
/
\\
\\
0,01/
. /
\\
~_.'/
2
4
6
8
10
12
>-
Figure I.23.b
Cp et Cm pour une éolienne rapide à axe horizontal
Un aérogénérateur est composé
d'un
aéromoteur
qui
convertit
l'énergie
éolienne
en
énergie mécanique,
-
d'un générateur qui
transforme
l'énergie mécanique
en
énergie
électrique.
Le
Laboratoire
d'Energies
Renouvelables
de
l ' ENSUT
a
choisi
de
- 39 -

---

travailler sur ces types d'éoliennes et plus particulièrement sur les
aérogénérateurs
à
hélice
bipale.
Nous
disposons
de
deux
aérogénérateurs
IkW et
IOOW munis d'un gouvernail et montés
sur des
supports basculants de 12m et de 8m de hauteur.
Ils
sont
équipés
d'alternateurs
à
aimant
permanent
et
de
dispositifs
de
régulations
mécanique
qui
stabilisent
la
vitesse
de
rotation de l'hélice pour des vents ~ 7 rn/s.
II.2.3
Théorie
de
Betz
Les
travaux de
Betz
ont
conduit
à
la
théorie
globale de
moteur
éolien
à
axe
horizontal.
La
production
d' énergie
se
faisant
par
prélèvement
d'énergie cinétique,
la veine
fluide,
à
la traversée de
l'aéromoteur, perd de sa vitesse en s'élargissant
(figure 1.24)
c
. - - - - - - - - - - \\
A
1
V2
.
.- 1'-
--p.-l
SI
S2
1
B
1
- . . 0 -_ _- - - - -
1
f)
Figure 1.24
Caractéristique d'une veine fluide en amont
et en aval d'un aéromoteur
avec
La force exercée par l'hélice sur l'air en mouvement est égale à
la variation de
la quantité de mouvement entre
l'amont
et
l'aval de
l'hélice:
F
P S v (VI - V2) .
avec
p
masse volumique de l'air
S
surface balayée par l'hélice
v
vitesse de l'air à la traversée de l'aéromoteur

---

La puissance absorbée
par
la
force
F,
donc par
l'hélice dont
le
point d'application se déplace à la vitesse V est donnée par:
Cette puissance est égale à la variation ~T de l'énergie cinétique
de la masse d'air qui traverse par seconde l'aéromoteur.
Ce qui donne:
v
La théorie
de Betz
montre
que
la
puissance maximale
susceptible
d'être recueillie par un aéromoteur est
Pmax =
8/27.p.S.V1 3
avec p =
1,25 kg/m3
Cette puissance ne peut dépasser les
16/27 de
l'énergie maximale
présente dans la masse d'air qui traverse l'aéromoteur
[10], [30] , [31] .
I I I
CENTRALES
MIXTES
EOLIENNES
ET
PHOTOVOLTAIQUES
I I I . l
Complémentarité
de
sources
d'énergie
Le développement des systèmes de production d'électricité à partir
de sources d'énergies renouvelables,
en dehors de l'aspect économique,
se
heurte
aux
problèmes
liés
aux
fluctuations
des
grandeurs
météorologiques
[9], [8].
La
solution
est
d'utiliser
des
sources
d'énergies
complémentaires pour assurer un fonctionnement
continu de
l'installation.
En
présence
de
vent
fort
(Novembre-Juin
pour
le
site
de
Dakar)
[10],
l'énergie éolienne est abondante et peut compenser efficacement
le
manque
journalier
du
rayonnement
solaire
(nuit)
En
dehors
des
sources d'énergies renouvelables,
des batteries
sont souvent couplées
aux
dispositifs
de
production,
pour
fournir
l'énergie
durant
les
moments défavorables.
Des systèmes de stockage à hydrogène se
développent actuellement
-
III -

---

Des systèmes de stockage à hydrogène se
développent actuellement
dans les laboratoires pour remplacer les batteries qui ont un mauvais
rendement.
Le taux d'auto-décharge des batteries est assez important
et constitue également un handicap au stockage d'énergie à long terme
[ 9 ]
La
solution
la
plus
sûre
pour éliminer
les
fluctuations
de
la
tension de service d'une installation,
reste l'utilisation de sources
d'énergies conventionnelles. Dans les
zones rurales le groupe diésel
est
fréquemment
utilisé
en
appoint,
mais
i l
se
pose
souvent
des
problèmes d'approvisionnement en carburant et pièces détachées.
Dans
les
zones
urbaines où
il existe un
réseau de distribution
électrique,
les
centrales
thermiques
peuvent
être
couplées
aux
énergies renouvelables pour
économiser de l'énergie en diminuant la
consommation
en
pétrole.
En
effet,
lorsque
les
conditions
météorologiques sont favorables,
l'alimentation de certains récepteurs
peut être prise en charge par les sources d'énergies renouvelables.
Quelques
soient
les
sources
disponibles
pour
assurer
un
fonct ionnement
cont inu
des
installations,
un
choix
adéquat
du
mode
d'interconnexion s'impose.
III.2
Différents modes de couplage des sources d'énergies
renouvelables
III.2.1
Couplage
direct
Ce mode de couplage est possible lorsque l'on est en présence de
deux générateurs
de
mêmes
caractérist iques.
Sinon
l'un
se
comporte
comme
un
récepteur
vis-à-vis
de
l'autre,
ce
qui
provoque
sa
destruction à moyen terme
(Figure 1.25).
Le générateur photovoltaïque est
un générateur de
courant
alors
que le générateur éolien est un générateur de
tension.
Les tensions
délivrées
par
les
générateurs
photovoltaïques
et
éoliens
sont
inégales.
Sans
précautions,
le
couplage
direct
peut
entraîner
la
destruction
des
cellules
élémentaires
qui
composent
les
modules
photovoltaïques.
- 42 -

---

Adaptateur
.................................
Eolien
Charge
Photopile
Adaptateur
Figure 1.25
Couplage direct
Adaptateur
Eolien
Photopile
r------......~:~:~:~:~:~:~:~:~:~:~:~:~:::~:::;:
::::::::::::::::;:::::::::::::::::J--_....
.........:.
:::::::::-'.-::::~:::::
'-------4~~?~~~)[~~/0t~~\\\\~j---.~-- ....
Adaptateur
Figure 1.26 Couplage par diodes anti-retour
- 43 -

---

III.2.2
Couplage
par
diodes
anti-retour
L'étude
des
caractéristiques
d'une
diode
montre
qu'en
direct
celle-ci conduit avec une chute de tension de l'ordre de 0,6 volt et
qu'en inverse elle correspond à un interrupteur ouvert. Ces propriétés
sont
à
l'origine
de
l'utilisation
des
diodes
dans
les
couplages
directs
des
sources
d'énergies
renouvelables.
Elles
assurent
la
protection des générateurs contre leur fonctionnement en récepteurs et
ne modifient que très légèrement la tension
fournie.
Cependant elles
ne
garantissent
pas
la
constance
de
la
tension
de
service
(Fig~re
1.26).
III.2.3
Couplages par batteries en tampon d'énergie
Les
larges fluctuations de la tension de
service constatées dans
le couplage par diodes anti-retour sont éliminées avec l'installation
des
batteries
[9].
La
charge
et
la
décharge
de
celles-ci
sont
contrôlées pour éviter leur détérioration prématurée
(Figure 1.27).
Adaptateur
Eolien
Photopile
Adapta teur
Figure 1.27 Couplage par batteries tampon

---

Dans
la
réalisation
de
la
microcentrale
éolienne
et
photovoltaïque, nous avons adopté ce mode de couplage,
qui permet de
choisir
la
tension
de
service
en
fonction
des
caractéristiques des
générateurs. Dans ce dispositif les batteries sont utilisées en tampon
d'énergie éliminant
les pertes dues à
leur mauvais
rendement.
Elles
peuvent
fonctionner
exceptionnellement
comme
éléments
de
stockage
lorsque les
conditions métérologiques
sont
défavorables.
La gestion
adéquate du fonctionnement de la microcentrale permettra de minimiser
leur apport en énergie.
III.3
Fonctionnement
d'une
microcentrale
éolienne
et
photovoltaïque
III.3.1
Fonctionnement du générateur photovoltaïque
Lorsque
le
générateur
photovoltaïque
alimente
un
récepteur
de
caractéristique 1=f(V)
le point de fonctionnement M est déterminé par
l'intersection de celle-ci avec la caractéristique du générateur
po~r
des conditions données de température et d'éclairement
[3].
Le point
de fonctionnement optimal Mp du générateur correspond à la tangente de
l'hyperbole d'isopuissance à sa caractéristique 1p=f(Vp)
Dans
ces
conditions
il
est
capable
de
fournir
le
maximum
de
puissance Popt = Vopt.1opt
(figure 1.28).
Ip
lee
Iopt
Vp
VOpl
Figure 1.28 Conditions de fonctionnement optimal
du générateur photovoltaïque
- 45 -

---

Une charge optimale définie par le rapport Ropt
Vopt/1opt permet
d'extraire la
puissance optimale.
Lorsque
l'ensoleillement
varie,
l'ensemble
des
points
opt imaux
décrit
la
caractéristique
optimale du
générateur
(figure
1.29).
En
première approximation
la
charge optimale peut être représentée par
une
batterie
d'accumulateurs.
Mais
à
cause
du
vieillissement
des
cellules,
de la température et de la poussière,
il faut une adaptation
d'impédance en temps réel.
1
(Ai
\\
\\ \\
'/fl o p 1
1A(Im,VI11)
1
1
,
a.CI
.,
·100 \\
"
'\\
"
\\J '200 0' " , C ·
--...... _------.-
'[v~:
o
Vu
Vi
D.S
V (v)
Figure 1.29 Caractéristique optimale du générateur photovoltaïque
Lorsque
la
charge
e st
quelconque
un
dispos it if
é lect ron ique
spécial assure cette adaptation.
L'adaptateur introduit
au niveau du
système
générateur-charge
un
degré
de
liberté
permettant
à
tout
instant d'agir sur la caractéristique électrique de la charge vue par
le générateur.
L'exploitation
judicieuse du degré de
liberté par une
action sur la grandeur d'entrée permet d'avoir un transfert optimal de
l'énergie du générateur vers la charge [3J, [32].
- 46 -

---

111.3.2
Fonctionnement
du
générateur
éolien
Les caractéristiques de sortie à vitesse constante d'un générateur
éolien présentent des maximas pour une certaine valeur de la tension.
L'optimisation
du
couplage
entre
un
générateur
éolien
et
un
récepteur
se
fait
en
autorisant
la
source
à
fonctionner
à
son
extrémum
de
puissance
pour
une
vitesse
de
vent
donnée
et
ensuite
d'adapter ce fonctionnement aux fluctuations du vent.
Cela
se
traduit
par
un
contrôle
de
la
vitesse
angulatre
de
rotation de
l'éolienne.
Le
point
de
fonctionnement
du
récepteur est
alors
imposé afin d'obtenir un
rendement optimal pour une
puissance
reçue donnée.
Cette approche du problème d'optimisation de
l'ensemble
générateur-récepteur est
justifiée
par
la
caractéristique
PG(Q,Vi)
très étroite d'une éolienne
(figure 1.30). Cette caractéristique fait
qu'une variation de la vitesse de rotation par rapport à
la puissance
optimale peut entraîner une perte importante de puissance délivrée par
le générateur éolien.
L'optimisation du
fonctionnement
du générateur pourrait
se
faire
en concevant un récepteur adapté associé.
On préfére intercaler entre
le générateur et le récepteur un dispositif électronique qui assure la
fonction d'adaptation.
Une gestion adéquate du degré de liberté permet
d'avoir
pour
diverses
vitesses
de
vent
un
lieu
de
fonctionnement
optimal
(figure
1.31)
qui assure de
ce
fait
le transfert
optimal de
l'énergie disponible au niveau du générateur
[29].
111.3.3 Fonctionnement optimisé d'une centrale mixte
éolienne et photovoltaïque
L'association de l'énergie éolienne et de l'énergie solaire permet
de rendre à
priori moins aléatoire la puissance fournie par une cen-
trale
"vent-soleil" dans
la mesure où
ces Sources d'énergie ne
sont
pas
corrélées.
Mais
le
risque
demeure
d'en
avoir
trop
à
certains
moments et pas assez à d'autres
(absence de vent par temps couvert par
exemple).
Il
s' ag i t
donc
d' emmagas iner
l'excédent
énergét ique
lorsqu'il existe.
- 47 -

---

Figure 1.30
Puissance délivrée par un générateur éolien
en fonction de la vitesse du vent et de sa
vitesse de rotation
Pa I!"""""-------------------:-----,
Lieu de fonctionnement optimal
.'
--~-
.tj_pc (u)
:.::--:?t-.:r-/
V3
Pu (2)
V2
---
V1
Uopt3
L...-.
~:-:--~:-'---~_~------'
U
UOPl1
Uopt2
Figure 1.31
Lieu de fonctionnement optimal du générateur éolien
- 48 -

---

Ce
stockage
peut
se
faire
par
l'intermédiaire
de
batteries,
ou
sous
forme
de
froid.
Dans
les
zones
sahéliennes
où
i l
existe
un
déficit chronique d'eau,
l'excédent d'énergie peut
être utilisé pour
alimenter
un
dispositif
de
pompage
[33];
l'eau
ainsi
pompée
est
stockée ou utilisée immédiatement selon les besoins de la communauté
villageoise.
Le fonctionnement optimal d'un tel système énergétique est lié au
comportement individuel de chacune de ces composantes et à une gestion
rigoureuse de l'énergie disponible.
Les différents travaux effect~és au Laboratoire d'Energies
Renouvelables
ont
abouti
au
fonctionnement
optimal
des
générateurs
éoliens et photovoltaiques pris séparernrnent et au transfert optimal de
l'énergie
fournie
à
leur
charge
respective
[3],[4],[6],[29].
Notre
objectif
consiste
à
réaliser
un
prototype
de
microcentrale
multigénérateurs,
l'adaptation d'impédance
de
chaque
générateur aux
charges étant assurée par un convertisseur statique.
CONCLUSION
Dans
les
pays
à
revenus
modestes,
les
coûts
des
énergies
conventionnelles
constituent
un
lourd
fardeau
pour
les
budgets
nationaux.
Les
énergies
renouvelables
peuvent
donc
s'avérer
particuliérement
adaptées
aux
besoins
énergétiques
de
ces
pays,
surtout
dans
les
zones
sahéliennes
où
le
gisement
solaire
est
abondant.
Du fait
des
larges
fluctuations
fréquentes
des
conditions
météorologiques,
les
centrales
solaires
ou
éoliennes
risquent
d'accuser un grand déficit énergétique. Afin de minimiser ce risque un
couplage des deux sources est
rendu nécessaire.
L'installation d'une
centrale
aérosolaire
sur
un
site
doit
se
faire
avec
une
grande
fiabilité
et
le
transfert
de
l'énergie
fournie
par
les
sources
optimisé.
Cependant
une
analyse
du
comportement
réel
sur
site
est
particuliérement longue et difficile du fait de l'isolement des zones
d'installation
et
de
la
variation
des
conditions
climatiques
et
météorologiques.
Par
conséquent
l ' ét ude
de
son
fonctionnement
par
simulation en laboratoire devient donc
incontournable.
- 49 -

---

CHAPITRE
II
SIMULATION
DU
FONCTIONNEMENT
D'UNE
MICROCENTRALE
MIXTE
EOLIENNE
ET
PHOTOVOLTAIQUE
- 50 -

---

INTRODUCTION
La
mise
en
oeuvre
d'une
microcentrale
énergét ique
éol ienne
et
photovoltaïque nécessite une optimisation du transfert énergétique au
sein des générateurs,
et une gestion rigoureuse de l'énergie
[3],
[4],
[12]. Ceci vise à:
-
minimiser
les
coûts des
installations par une
réduction de
la
puissance
crête
des
générateurs qui
constituent
l'investissement
le
plus important de l'installation,
- offrir un système à haut rendement énergétique.
L'implantation
d'un
tel
type
de
microcentrale
exige
une
caractérisation
du
site.
Elle
permet
de
choisir
des
générateurs
adaptés aux conditions météorologiques locales afin de disposer,
après
optimisation,
d'une puissance moyenne
maximale
durant
toute
l'année
[la].
En conséquence,
une étude théorique approfondie du comportement
électrique
de
la
microcentrale
complétée,
par
la
simulation
de
son
fonctionnement
est
une
garantie
d'un
bon
dimensionnement
de
l'installation.
L'étude d'un programme de simulation qui analyse différents modes
de
fonctionnement,
basés
sur les contraintes d'utilisation,
facilite
le dimensionnement des sources. Le programme mis au point est organisé
en
tâches
pour
simuler
les
différents
éléments
de
la
microcentrale
tout en tenant compte de leurs spécificités.
La simulation du fonctionnement du système photovoltaïque s'appuie
sur les caractéristiques de l'ensoleillement journalier,
ainsi que sur
une banque
de
données
obtenue
à
partir de campagnes
de
mesures
qui
donnent la puissance optimale en fonction de la vitesse du vent et qui
est
traitée
par
le
programme
pour
simuler
le
fonctionnement
des
générateurs éoliens.
- 51

---

l
DESCRIPTION
DE
LA
MICROCENTRALE
La figure II.1 présente la structure générale du dispositif simulé.
Cette
structure
originale
utilise
plusieurs
sources
d'énergies
renouvelables complémentaires optimisées et
non-corrélées
[34].
Elle
est composée d'un générateur photovoltaïque et de deux aérogénérateurs
pour l'étude en laboratoire.
Des
critères de
modularité
ont été arrêtés
afin
de
faciliter
le
développement des dispositifs d'interconnexion et de commande.
La
structure
de
couplage
retenue
repose
sur
l'utilisation
d'un
réseau de batteries.
L'énergie disponible alimente deux types de récepteurs:
- des récepteurs de puissance fixe:
ce sont généralement une source
de
froid,
un
éclairage,
un
poste
de
télévision
et
un
téléphone,
équipement
sommaire
d'une
case
de
santé
d'un
village
isolé.
Leur
fonctionnement
obéït
la
plupart
du
temps
à
des
priorités.
Ils
consomment une puissance fixe quand ils sont connectés.
-
un dispositif de pompage
fonctionnant
à
puissance variable,
il
consomme
l'excédent
de
puissance,
garantissant
le
fonctionnement
à
courant nul des batteries
[3].
Le critère d'optimisation du pompage au fil
du soleil et du vent
est d'obtenir le maximum de débit d'eau pour une énergie excédentaire
donnée.
C'est
pour
cette
raison
qu'un
type
de
pompe
centrifuge
entraîné par
une
machine
synchrone
à
aimant
permanent
est
en
cours
d'étude et de réalisation dans le laboratoire
[5],
[35],
[36].
Ces
travaux
visent
à
avoir
une
bonne
connaissance
des
caractéristiques de la machine afin d'améliorer ses performances.
Ils
devront
aboutir
à
un
système
de
pompage
plus
performant
que
les
dispositifs traditionnels fonctionnant avec une machine asynchrone.
La
simulation
de
la
microcentrale
doit
intégrer
les
différentes
priorités
de
fonctionnement
des
récepteurs
et
assurer
un
bilan
de
puissance de l'installation.
- 52 -

---

(l)
.--l
co
H
+J
Adaptateur
c:
(l)
de
0
Puissance
0
H
0
.'-;
Interrupteur
E
électronique
co
.--l
Onduleur
Charges
Qi
Adaptateur
220V/1kW =D
Fixes
'"Cl
de
1
Qi
Puissance
H
;J
+J
0
;J
cYl
m
H
+J
Çf)
+
r i
Adaptateur
Adaptateur
Charge
de
de
Variable
ri
ri
Puissance
Puissance
(l)
Batteries
H
;J
tn
.'-;
k.

---

II
SIMULATION
DES
SOURCES
D'ENERGIE
II.1
SIMULATION
DU
GENERATEUR
PHOTOVOLTAIQUE
II.1.1
Ensoleillement
L' ét ude
théor ique
effectuée
sur
le
rayonnement
sola ire
au
chapitre précédent
(1.2.2)
classe le
rayonnement
solaire global
reçu
au sol en trois
catégories suivant
les conditions météorologiques et
climatiques.
Les
tracés
de
ces
trois
équations pour une
journée
particulière
(figure
11.2)
permettent
d'assimiler
l'ensoleillement
à
une
demi-
sinusoïde sur-élevée
[25J. On l'assimile souvent dans la bibliographie
à une parabole
[19], [37] .
Des campagnes de mesures de données météorologiques sur le site ont
permis de
reconstituer la courbe de variation de
l'ensoleillement.
La
figure II.3 montre les résultats de cette campagne pour la journée du
15 juin 1989.
En
première
approximation,
nous
avons
retenu
pour
simuler
l'ensoleillement journalier le modèle mathématique:
E(t)
=
1/2.Emax. [1 + sin(2I1/Dj). (t - Dj)]
- Emax est l'éclairement maximum obtenu pendant la journée type.
Des séries de mesure effectuées sur le site ont permis de constater
que
l'éclairement
maximum
dépasse
rarement
900
w/m 2
alors
qu'on
rencontre
des
journées
polluées
pendant
laquelle
l'éclairement
est
inférieur à 425 W/m 2 .
- Dj est la durée de l'insolation en heures,
sa
valeur
théorique
à
la
journée
du
15
juin
est
égale
à
12;8
heures.
Pour les besoins de la simulation la durée moyenne de l'insolation
est de Il heures
(de 8 à 19 heures) .
- 5~ -

---

.......
1000
N~
Pur
"-
~
' - " ;
Moyen
BOO -
-+J
Pollué
~
v
~
Q)
r-i
r-i
600 '.
.,.-l
t:..'
r-i
0
0)
i ;'
C
400 '
i 1
W
/
,1
: !
.i /
2(j()
HEURES
Figure II.2 Rayonnement solaire global
théorique
reçu au sol
calculé pour
journée type
l
900
;
BOO I-
f
700 1.~1
600 :.
~
500 ~
r
1
400 !
r
30n ~
200
100
!1
,
,.'
o !.-...._.LJ._ .L_~._.I_.l_.i. --'. _L.-l-..k:..l-~_L-L _.,
o
2
3
4
5
6
7
R
9
10
11
12
13 14 15
16
17
18
19
20 21
22
23
Heures
Figure II.3 Rayonnement global mesuré au sol
la journée du 15 JUIN 1989
- 55 -

---

Cette équation a
l'avantage d'être
simple et
reflète assez bien
les courbes théoriques et pratiques obtenues pour le site.
La figure II.4 donne le tracé du rayonnement simulé.
L'énergie moyenne reçue par jour et par m2 pour Emax=900 W/m2 est
égale à:
W
E(t)
450. [1 + sin (2II/11) . [t -
11]]
W
4950 Wh/J/m 2
...... 1000 [
('.J
l=l
",---"\\
"
.\\
/
\\,
~'-' :::t
,/
\\
,
,
::::
,
"
..'
Il
l
,
'D
700
û'J
L
"
\\
(0
i
1
..
·ri
600
"
\\
;:'.
~
Ç!.<
,
\\,
l
,
500
/
\\
1
1
"
\\
.:100
"
l'
\\\\
/
\\
II
l,
300
t
\\
;
\\
200
"
,
,1
...
\\
,1
l,
100
!
\\
1
\\
.'
\\
Ü t.-L...L.--l.I......,-L'.....,-11--'-.J.I--,-
• .1.'~.L.......1I~.·::'::·;- __
· I~-II--,-.J.1_,o......Ll....,-LI.....'..J'~,-1'--,-,J.1-J,...-..l.I-,,-I-'.....,....:'lL..L.'..11--,-,..1.1~,.J...I-".-JI
1)
: : : . . : 1
5
1)
,
:::
,~
1(1
11
1Z L:
14
15
16
17
1S 19 20 Z1 22 2:::
Heur r:'3
Figure II.4
Simulation de l'ensoleillement
- 56 -

---

I I . l . 2
Puissance
optimale
des
générateurs
photovolta:i.ques
L'exploitation
du
réseau
de
caractéristiques
d'un
module
photovoltaïque
BPX47A
de
R.T.C
(figure
11.5)
fonctionnant
à
une
tension optimale de 12 volts montre que le courant
Iopt fourni vérifie
l'équation:
Iopt = 7,4.10- 4 .E [37]
avec E = éclairement solaire
(W/m2 )
Iopt est exprimé en Ampères
Cette équation permet de lier l'ensoleillement et la puissance d'un
générateur
photovoltaïque
par
une
relation
linéaire
lorsqu'on
travaille sur la droite de charge optimale.
Figure II.5 Réponse d'un module BPx47A de RTC
à
l'éclairement solaire
- 57 -

---

Le générateur
photovoltaïque
simulé
a
une tension
optimale
de
50
vo l ts
et
une
pu i ss ance
crête
de
400
W qui
se ra
portée
dans
un
intervalle
de
1,3
à
2kW
pour
s'adapter
aux
charges
qu Ion
s'est
définie.
Cette puissance est obtenue pour un éclairement de 1 kW/m2 .
L'expression
mathématique de
la puissance optimale du générateur
photovoltaïque proportionnelle à l'éclairement est égal à:
Popt
0,5. (Pcrête . Emax/lOOO). (1 + sin (2n/Dj) . (t - Dj).
Cette équation appliquée au générateur 400 W avec une
journée type
de 11 heures et un ensoleillement maximum de 900 W/m 2 donne:'
Popt
180. (1 + sin (Zn/11) . (t -
11))
400 ,-
..--.
!
~
,
......,
~
- / - \\
ll)
350
/
\\
ü
/
\\
~
\\
oJ
\\
(()
300 r-
I
(f)
1
1
,,-1
....
\\
.-J
~
250 ~i
\\\\
,
\\
,
200 !-
150 i_
l
!
/
\\
100 :--
!
\\
/
1\\
,1
\\l
50 i-
//
,
/
1
o .
,
i-
'
1
,
1
........-L
15 16 17 18 19 20 21
22
23
0
1
2
3
4
5
6
7
B
9
10 11
12 13
14
heures
Figure II.6 Puissance simulée du générateur photovoltaïque
pour une journée type de 11 heures
- 58 -

---

II.2
SIMULATION
DU
FONCTIONNEMENT
DES
GENERATEURS
EOLIENS
II.2.1
Simulation
des
vitesses
du
vent
Deux méthodes ont été étudiées pour simuler les vitesses du vent:
-
la première exploite une base de données receuillie sur le site,
liant la puissance des générateurs éoliens aux vitesses de vent.
Cette
méthode
exploite
le
travail
de
caractérisation
du
site
qui
a
été
effectué au préalable à partir des données météorologiques collectées
sur 25 ans par la station de Dakar-Yoff de la météorologie nationale
[la].
L'exploitation
des
vitesses
est
faite
par
une
lecture
séquentielle de la base.
-
la deuxième méthode utilise les possibilités de traitement d'un
langage évolué de programmation. La fonction RANDOMIZE du BASIC génère
des nombres aléatoires qui peuvent être calibrés pour correspondre aux
vitesses classées de la caractérisation du site suivant la saison.
II.2.2
Puissance
optimale
des
aérogénérateurs
Des campagnes de mesure ont permis de tracer les caractéristiques
puissance-tension
de
chaque
générateur
pour
des
vitesses
de
vent
constantes
et
d'établir
le
lieu de
leur puissance
optimale
(figures
II.7 . a et II. 7 . b)
[29].
Les
données
puissance
et
tension
constituent
des
variables
de
sortie de la simulation. Elles correspondent au fonctionnement optimal
des générateurs éoliens.
Les variables d'entrée sont représentées par
les
vitesses
de
vent
obtenues
à
partir
de
la
base
de
données
météorologiques;
la
simulation
prend
en
compte
séparément
les
deux
régimes de vent identifiés dans la caractérisation du site
[la],
[8].
Une lecture aléatoire de cette base permet de fixer une vitesse de
vent;
la
variable
de
sortie
correspondante
se trouve
alors
dans
le
tableau de puissance optimale.
- 59 -

---

----,
~ - ' - . L
PW
. : . . . . : . . - ' - -
700
a)
lk~-l
GaO
400
, '.1
4 mis
,
1
,
,
'
,
,
300
"
,
,
,
,
,
-+-t---rf--.
1
3 m/S+--t-~
" j
:
. ,
100
+
+
U(V)
( i\\--1---------+1-----'··---+-------;-------+-------'
100
150
200
250
Figure II.7.a Caractéristique
de l'aérogénérateur l kW
~----------
1SO 1
,
,
,
,
!
1
b)
100 vl
100
5 mis ,/
4 mis
,
,
,
,
sa
,
T1
3 mis
1
\\
U(V)
1
L
_
~---_._---+ ----·t·------t----'
iO
30
40
::-ic;u:-p
r r. '7.h Car.1r;t ''':-i;;t ique
de l'aérogénérateur 100 W
- 60 -

---

I I . 3
SIMULATION
DU
FONCTIONNEMENT
DES
BATTERIES
I I . 3.1
Modes
de
fonctionnement
des
batteries
Utilisées
pour
le
couplage
à
tension
constante
des
sources
d'énergies
renouvelables
deux
types
de
fonctionnement
peuvent
se
présenter.
D'une part,
un
fonctionnement
à
courant
nul
où
les
batteries ne
fournissent
pas d'énergie ni n'en consomment.
Elles
servent
alors à
éliminer
les
fluctuations
de
la
tension
de
service.
Ce
mode
de
fonctionnement
est
lié
à
l'énergie
disponible
au
niveau
des
générateurs
et
aux
conditions
de
fonctionnement
fixées
pour
les
récepteurs.
Dans cette configuration,
l'énergie
fournie
doit être au
moins égale à la consommation des charges prioritaires fixes.
Dans ce type de fonctionnement on peut envisager la suppression des
batteries.
Cependant il
faudra alors résoudre
l'exigence d'avoir une
tension de service constante,
d'autant plus que les écarts des points
de
fonctionnement
optimaux
entre
les
sources
éoliennes
~t
photovoltaïques sont importants.
D'autre part,
un fonctionnement en appoint d'énergie:
lorsque les
conditions
météorologiques
sont
défavorables,
les
batteries
constituent
une
source
d'énergie
complémentaire
pour
l'alimentation
des
charges
prioritaires
avec une
autonomie
de
5
jours.
Le
taux de
décharge
maximum
est
alors
de
60
% de
la
capacité
nominale
[25].
Lorsque les conditions redeviennent favorables,
le stock d'énergie est
reconstitué jusqu'à environ 80 % de la capacité.
Ces facteurs de 60 % de décharge et 80 % de charge permettent une
durée de vie des batteries estimée entre 8 et 10 ans.
Au delà de cette
plage,
la résistance interne des batteries augmente rapidement
[6]
et
influe sur leur durée de vie.
Notre
objectif est
d'utiliser
les
batteries
en
tampon
d'énergie
(fonctionnement à courant nul) .
- 61 -

---

Des études faites à partir des scénarios,
dans le modèle simulé,
déterminent les conditions météorologiques pour assurer les différents
types de fonctionnement.
II. 3.2
Etat
des
batteries
La capacité d'une batterie d'accumulateurs est l'énergie maximale
pouvant être emmagasinée par celle-ci.
Elle est
exprimée en
Ampère-
heures
(Ah)
et dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels l'intensité
et
la durée ~t de circulation du courant qui les traverse.
La charge
ou la décharge des batteries se mesure par la variation de la quantité
d'énergie gagnée ou perdue pendant l'instant ~t.
La simulation du fonctionnement des batteries est basée sur l'étude
d'un bilan
énergétique qui utilise
le
modèle mathématique.
Le temps
d'échantillonnage est déterminé par la lecture de l'horloge temps réel
du micro-ordinateur de gestion
[12].
Si
QO
est
la
quantité
d'énergie
initiale
et
~Q
la
variation
qu'elle a subie pendant le temps
~t sous l'effet du courant lb.
La quantité restante est définie par:
Q = QO +
~Q
Lorsque
les
batteries
fournissent
de
l'énergie
(Ib<O),
Q
est
inférieure à QO
Lorsqu'elles absorbent de l'énergie
(Ib>O)
Q est supérieure à QO
La quantité
d'énergie ~Q gagnée ou perdue par une batterie est
fonction de:
- sa tension à vide Ev ,
- sa résistance interne r,
- le courant lb qui la traverse,
-
la durée de circulation
~t du courant.
U = Ev + r.lb
~Q = U.lb.~t
(en Wh)
Il est admis que les batteries d'accumulateurs ont un coefficient
d'auto-décharge de 3 % à 20°C et 6 % à 35°C.
- 62 -

---

III
SIMULATION
DES
RECEPTEURS
III.1
CHARGES
A
PUISSANCE
FIXE
Ce
sont
des
charges
de
première
priorité
alimentées
à
leur
puissance
nominale.
Elles
sont
déconnectées
lorsque
les
batteries
atteignent
un
taux
de
décharge
de
60
%
associé
à
des
conditions
météorologiques
défavorables
(c'est-à-dire
insuffisance
d'énergie
délivrée par les générateurs) .
Il
existe
cependant des
charges
dont
le
fonctionnement
discontinu
est
fixé-
par
un
cahier
des
charges.
L'étude
de
la
simulation
des
r.harges
revient
à
une
gestion
de
l'évolution
de
la
puissance
totale
absorbée par celles-ci au cours de la
journée.
La puissance totale absorbée par ces charges est égale à
Pt
=
Pal
+ Pa2
+
.... + Pan
avec
Pai
puissance
absorbée
par
le
récepteur i.
Appareils de mesure
,....
nOO ~-
......
Matériel de bureau
,::>-
Télévision
~
l '
Froid
Ec lairage
Q)
1
U
500 !
Froid
c
ID
if)
if)
-M
1--1
400 ~
~
~
l
'
300
1
200 '!
r
l
1
1
100 r-
I
Froid
Froid
i
1
1
o :=----±:---'--r---;=±=±=cC==±=o=±:=_±:'=
. L..L.J--"-...JI~,....l'~,-"====i:=I:=±===l~J.
0 1 2 3 4 5 6
7
8
9
10 11
12 13
14 15 16
17
18
19 20 21
22 23
Heures
Figure
II.8 Allure théorique de la puissance absorbée par des
charges au COurs de la
journée
- 63 -

---

En
fonction
des
heures
de
fonctionnement
cette
puissance
varie
entre Pmax et O. Pmax est la puissance nominale totale des récepteurs.
La
figure
II.8 montre
l'allure théorique
de
la puissance
totale
absorbée au cours de la journée par des récepteurs à puissance fixe.
111.2
CHARGES
A
PUISSANCE
VARIABLE
Ce
sont
des moteurs
électriques entraînant une pompe centrifuge.
Plusieurs types de moteurs sont en étude au laboratoire .pour aboutir à
des dispositifs de pompage qui donnent de bons
rendements
lorsqu'ils
sont alimentés à des puissances nettement inférieures à leur puissance
nominale.
Le choix définitif sera effectué en fonction des
résultats
obtenus.
C'est pourquoi, pour le momen0 la simulation du modèle mathématique
ne sera pas prise en considération.
Lorsque
la puissance fournie par les générateurs est supérieure à
la puissance totale absorbée par les
récepteurs à
puissance
fixe;
la
charge
var iable
dispose
alors
d'une
énerg ie
susceptible
d'être
consommée par un dispositif adapté.
IV
LOGICIEL
DE
SIMULATION
On se fixe:
1°)
des
conditions
météorologiques
(vitesse
de
vent
et
ensoleillement,
2°)
la consommation des récepteurs.
A
partir
de
ces
deux
points,
le
logiciel
détermine
une
configuration
satisfaisant
à
l'autonomie
complète
de
fonctionnement
des récepteurs
[38] .
- 64 -

---

La
simulation
du
fonctionnement
des
divers
éléments
de
la
microcentrale
permet
de
gérer
l'énergie
disponible
en
faisant
intervenir
le
bilan
de
puissance.
Cette
gestion
est
déduite
de
différents scénarios aboutissant au dimensionnement des éléments de la
microcentrale.
Les
variables
d'entrée
de
la
simulation
sont
prises
à
partir
d'une banque de données ou calculées suivant le modèle mathématique.
Après
analyse
et
traitement,
il
en
résulte
des
variables
de
sortie qui autorisent le délestage des générateurs,
la correction des
paramètres
des
batteries
et
l'activation
des
récepteurs
selon
la
priorité fixée.
IV.l
ORGANISATION
DES
TACHES
DE
SIMULATION
Dans
le but d'augmenter son efficacité,
le logiciel de simulation
est organisé en tâches.
L'analyse d'un système complexe passe toujours par sa décomposition
en un certain
nombre de sous-systèmes
simples.
C'est
la
raison pour
laquelle
la
notion
de
tâche
est
importante
dans
les
systèmes
de
commande en temps réel.
La notion de temps réel implique que l'exécution d'une tâche soit
suffisamment rapide pour que le temps de réponse soit négligeable par
rapport à la vitesse d'exécution du système.
L'objectif visé par cette organisation est de:
-
donner une
vue d'ensemble de la microcentrale
avec
l'évolution
des paramètres au cours du temps,
constituer
une
base
de
données
météorologiques
pour
la
caractérisation du site d'installation,
assurer
la
gestion
de
l'énergie
dans
les
conditions
météorologiques particulières quand les
sources d'énergie
viennent à
manquer,
déterminer
les
niveaux de priorité des
charges
en
fonction du
bilan de puissance.
- 65 -

---

Cette
étude
est
complétée
dans
la
réalisation
pratique
par
une
analyse de la sécurité et la surveillance de l'installation.
La figure
II.9
représente
les
tâches
exécutées
par
le
micro-ordinateur
de
gestion.
Le
micro-ordinateur
acquiert
les
conditions
météorologiques
et
porte
sur
le moniteur vidéo
la
configuration de
la microcentrale en
fonction des données calculées;
suivant un temps d'échantillonnage Te
obtenu
par
lecture
de
l 'horloge
temps
réel
une
acquisition
des
variables
d'entrée
météorologiques
est
régulièrement
effectuée.
Une
mise
à
jour
des
paramètres
de
la
microcentrale
en
découle
à
chaque
itération par l'exécution des tâches correspondantes.
La
simulation
devant
permettre
la
maîtrise
du
comportement
énergét ique
de
la
microcent raIe,
nous
avons
pour
des
condit ions
particulières,
observé
jusqu'à 5 jours de fonctionnement.
Le choix du
temps
d'échantillonnage autorise
la simulation d'une
journée type de
24 heures pendant une durée variant entre 10 et 24 minutes.
Dessin de la structure de la microcentrale
Analyse de sécurité
Temps d'échantillonnage
Acquisition des différentes données de la microcentrale
Visualisation du fonctionnement de la microcentrale
Fonctionnement des générateurs
Configuration de "état des batteries
Fonclionnemen, des char-ges \\=f1oritalres
Bilan de puiSSance
Fonctionne ment de la charge van able
Fichier des mesures pour caratérisation du site
Figure II.9
Principales tâches du logiciel de simulation
- 66 -

---

IV.1.1
Tâche
de
fond
Elle fixe l'intervalle de temps nécessaire pour un rafraîchissement
de
l'ensemble
des
informations
simulées.
Cet
intervalle
constitue
le
temps
d'échantillonnage Te de
la
simulation.
On considère que Te
est
suffisamment
long
pour
que
cette
tâche
prenne
en
compte
les
perturbations sensibles sur les grandeurs météorologiques,
nécessitant
une mise à
jour des paramètres de la microcentrale.
Dans
la
réalisation pratique,
Te
sera géré par "matériel" afin de
permettre
au
micro-ordinateur
de
se
consacrer
à
des
opérations
d'analyse de sécurité.
IV. 1 . 2
Tableau
de
bord
Cette tâche consiste à visualiser sur l'écran du micro-ordinateur
de
gestion
la
structure
de
la
microcentrale.
La
visualisation
s'accompagne de
l'analyse
de
l'état
de
fonctionnement
des
différents
éléments qui la composent.
L'exécution correcte de cette tâche fournit
un
tableau
de
bord
donnant
toutes
les
informations
relatives
à
la
microcentrale
(figure II.10) .
Visualisation en temps
rèel de
la centrale
Nouvelles donneés de mesure
acquises
Alors
Sinon
Affichage des parame+:res méteorologiques
Affichage des parametres des générateurs
F
A
Affichagü du courant de
la batterie
l
R
Affichage de
la tension des batteries
E
Calcul et affichage de
la capacité
.1I.ffichage dl.1 ni V':'3.U de charge des batteri 3S
Calcul et affichage du taux de charge
Calcul et a.f f ic hage du bilan de puissancE
Figure II.10 Visualisation des paramètres de la microcentrale
- 67 -

---

IV.l.3
Tâche
de
fonctionnement
des
générateurs
L'évolution
des
grandeurs
météorologiques
entraîne
forcément
des
changements de paramê~res des générateurs.
La mise
â
jour des données
visualisées
devra
donc
être
précédée
d'une
acquisition
régulière
de
ces nouvelles grandeurs
(figure II.11) .
Acquisition du temps d'échantillonnage Te
R
~
Alors
.
E
p
~
Calcul nouvel
éclairement
E
T
Génération nouvelle vitesse de vent
E
R
Calcul puissance photovoltaïque
Calcul puissance éolIenne
JUSQU'A ARRET DEMANDE
Figure II.11 Fonctionnement des générateurs
IV .1.4
Gestion
de
la
puissance
de
la
microcentrale
Elle correspond à un calcul de bilan en tenant compte de
l'état des
batteries.
Les
puissances
simulées
des
sources
disponibles,
après
l ' exécut ion
de
la
tâche
de
fonct ionnement
des
généra teurs,
sont
acquises
puis
comparées
aux
puissances
absorbées
par
les
charges
prioritaires.
L'excédent
est
utilisé pour
faire
fonctionner
la
charge
variable,
si
l'état
de
charge
des
batteries
est
suffisant
(>60
%).
Sinon,
le
résultat
du
bilan
déclenche
un
ordre
destiné
à
assurer
un
niveau de charge normale
(# 80 %).
Si
le
bilan
est
négatif
l'ordre
est
donné
aux
batteries
de
compléter
le
déficit
jusqu 'à
concurrence
de
la
capacité
limite
admissible
(40 %).
- 68 -

---

arrêt
graduel
des charges prioritaires
A partir de ce moment,
un
source
d'appoint
si
les
conditions
est
exigé
pour
protéger
la
énergétiques
ne
s'améliorent
pas.
Dans
la
philosophie
de
notre
microcentrale
un
excédent
de
puissance
dû
à
des
conditions
rTH;L<'.~oroloqi<1II('s très filvor<Jhlf's ne rlcvrélit pas entraîner un délestage
des
sources
pdrce
que
la
charge
variable
est
dimensionnée
pour
absorber dans le pire des cas toute la puissance installée.
Les
figures
II.12.a,
II.12.c
et
II.12.c
donnent
les
graphes
de
cette tâche.
Gestion de la puissance
Puissance fournie par les générateurs:
Pf
Puissance absorbée par les charges prioritaires:
Pa
Bilan = Pf-Pa >0
Alors
BaUeri es surchargées
(TaQx de charge > 80%
Alors
Sinon
Traitement 1
Ibatterie
Imaintien
Traitement 2
~harge variable:
Pexc.= Bilan
Figure II.12.a Tâche de gestion de la puissance de la microcentrale
- 69 -

---

Trai lemenl 1
Arrét charge vari ab 1e
Batteri es Chargées
(Taux de charge> 40 ro)
Alors
Sinon
Charges prioritaires
Arrét graduel des
secourues par batteries
charges pri ori tai res
Figure II .12.b
Traitement 1
Trai tement 2
Courant de charge
des baUer'ies ~ {[jAT Max
Pexc, = Bilan - Puissance des batteries .
Pexc. >0
Alors
Fonctionnement
Arrét
charge variable
charge variable
Figure II.12.c
Traitement 2
- 70 -

---

IV. 1. 5
Création
d'une
base
de
données
Pour une exploitation en différé des données météorologiques et des
a ut re s
pa ramèt re s
de
la
microcent ra le,
i l
est
indi spensable
de
sauvegarder
dans
un
fichier
l'ensemble
de
ces
informations
(figure
11.13).
Gestion de la base de données
Ouverlure richier
Enregislrer d3le el heure
Enregi s Lrer par amè lres mé téoro 1ogi ques
Enregislrer P3ramètres de ronclionnement
des générateurs
Enregistrer paramètres de fonctionnemenl des
balleries
Enregi:; t.r erpui ssance des charges
priOI~i taires
Enregistrer résultat du bilan de puissance
,
Figure II.13 Organisation de la base de données
Un
enregistrement
est
constitué
d'un
bloc
de
19
paramètres
représentant:
-
l'heure et la date à laquelle la mesure a été faite,
-
les données de fonctionnement des générateurs photovoltaïques et
éoliens
(ensoleillement,
vitesse
du
vent,
courant,
tension
et
puissance fournie),
-
les paramètres des batteries
(capacité,
taux de
charge,
tension
et courant),
-
la puissance absorbée par les charges,
-
le bilan de puissance.
-
71 -

---

IV.l.G
Visualisation
des
points
de
fonctionnement
des
générateurs
Les
points
de
fonctionnement
optimaux
des
générateurs
photovoltaïques et
éoliens se déplacent,
sur l'écran
suivant un lieu
géométr ique,
respect i vement
en
fonct ion
de
l ' écla iremen t
et
de
la
vitesse du vent.
L'exécution de cette tâche permet de suivre e~ temps
réel sur l'écran graphique du micro-ordinateur de gestion la position
des points optimaux.
Elle permet de vérifier le bon déroulement de la
simulation.
Cette
tâche
se
déclenche
manuellement
par
l'opérateur.
Elle gère virtuellement par commutation trois écrans graphiques:
i
Demande de visualisation du po'int de
fonctionnement
p
Alors
Sinon
E
p
sauvegarde de l'écran
i
E
Effacement de l'écran
,
T
~fO~
des photopiles
.
E
,Alors
Slnon
p
Visualisation dé la
Visua 1i sati on des caractéri stiques
caractéristique I(V)
des aérogénérateurs
Détermination de la vitesse du vent
Calcul de Iopt
Puissance optimale
Positionnement du point
Sauvegarde données dans 1a base
1
,
JUSQU'A
ORDRE
DE
FIN
--_.
Figure II.14 Tâche de visualisation du point de
fonctionnement de générateurs
- 72 -

---

-
l'écran de visualisation des paramètres de la microcentrale,
l'écran
de
visualisation
du
point
de
fonctionnement
des
photopiles,
-
enfin,
l'écran
de
visualisation du point
de
fonctionnement
des
aérogénérateurs.
L'activation de cette tâche ne perturbe pas le calcul des variables
de
la
microcentrale
et
la
gestion
du
fichier
de
donnée s
(figure
II.14)
IV.l . 7
Gestion
des
batteries
Les conditions météorologiques du site déterminent
pour
une
large
part
l'intensité
du
courant
des
batteries.
Cette
intensité
peut
prendre
différentes
valeurs
qui
fixent
la
capacité
des
batteries.
Cette
capacité
étant
croissante
ou
décroissante
au
cours
du
temps
d'échantillonnage.
La gestion des batteries doit
donc
s'effectuer par
un bilan d'énergie.
Les
batteries
sont
gérées
pour
avoir
un
taux
de
charge
compris
entre
80
%
et
40
%.
Elles
se
chargent
par
palier
de
courant
en
fonction du taux de charge et de l'énergie disponible.
De
80 % à
40 %
on considère qu'elles sont normalement chargées.
A plus
de
80
% elles
sont
surchargées
et
à
moins
de
40
%,
elles
sont
déchargées.
IV.l.a
Délestage
Le délestage est
l'élément le plus important en vue d'assurer la
stabilité
du
système
en
fonction
des
pertes
de
puissance
[39].
Autrefois,
dans
les
systèmes
triphasés,
la
distinction
entre
les
conditions
d'emploi
normales
et
anormales
étaient
fondées
essentiellement
sur
le
contrôle
des
variations
de
fréquence
et
de
tension provoquées sur le réseau électrique.
Le délestage était alors
effectué
au
moyen
de
relais
électriques.
Actuellement
la
complexité
des
réseaux
nécessite
l'installation
de
nouvelles
méthodes
de
délestage
des
charges
à
l'aide
d'automates
programmables
à
base
de
microprocesseurs
[39],
[40).
- 73 -

---

Les
caractéristiques
principales
demandées
à
un
système
de
délestage sont
:
- une grande vitesse,
-
une capacité de réduction des perturbations du réseau en cas de
surcharge,
- un délestage sélectif des charges,
- une possibilité d'extension éventuelle.
L'adaptation de
la
demande
en puissance
d'une
installation à
la
disponibilité
actuelle
d'énergie
a
été
abordée
depuis
longtemps,
surtout
pour
les installations à
cycle
continu et
a
été résolue par
l'emploi de systèmes à relais électronique.
A cause d'une complexité toujours plus grande des processus,
d'une
contrainte de sécurité plus sévère,
des coûts d'énergie plus élevés et
aussi d'une plus grande automatisation du contrôle des processus,
on
exige de ces systèmes de délestage de nouvelles prestations telles que
la
prise
en
compte
des
comportements
jusqu 1 alors
imprévisibles
du
système énergétique lors des perturbations
[40].
Le logiciel de simulation prévoit un délestage des générateurs ou
des récepteurs,
géré par un interrupteur statique dans la réalisation
pratique.
Leur commande est déterminée
par le cahier
des charges et
les résultats du bilan énergétique.
CONCLUSION
L'étude de
la simulation du
fonctionnement
de
la microcentrale a
permis de prévoir son comportement global sous différentes conditions
météorologiques.
La simulation intègre:
- d'une part le fonctionnement optimal des générateurs,
-
d'autre part la puissance consommée par les charges en fonction
de leur régime de fonctionnement.
Un
bilan
de
puissance
effectué
en
s' appuyant
sur
un
cahier des
charges rigoureux assure un fonctionnement optimal de l'ensemble.
- 74 -

---

La simulation des charges avec des modèles mathématiques n'est pas
abordée
dans
cette
étude.
Les
travaux
en
cours
au
L.E.R
sur
les
systèmes
de
pompage
devraient
permettre
dans
un
proche
avenir
d'obtenir
un
modèle
représentatif
du
fonctionnement
de
la
charge
variable.
Le programme de simulation structuré en tâches minimise les
ressources employées et rend optimal son exécution.
Les
résultats
de
la
simulation,
intégrés sur plusieurs
journées,
facilitent
le dimensionnement de l'installation,
en particulier celui
des batteries . .
- 75 -

---

CHAPITRE
III
REALISATION
MATERIELLE
ET
LOGICIELLE
D'UN
PROTOTYPE
DE
MICROCENTRALE
MULTIGENERATEURS
EOLIEN
ET
PHOTOVOLTAIQUE
76 -

---

INTRODUCTION
Ce travail
concrétise
les études de simulation du
fonctionnement
de la microcentrale
[13],
[41].
Les travaux effectués au laboratoire
ayant
conduit
à
la
maîtrise
du
potentiel
éolien
de
Dakar,
à
l'optimisation du fonctionnement des générateurs ainsi qu'au transfert
optimal de l'énergie disponible à
la charge,
nous avons entrepris la
mise en place du prototype de laboratoire.
Les objectifs visés sont:
-
d'une
part
la
production
d'électricité
et
l'exhaure
de
l'eau
dans un village isolé sahélien,
- d'autre part l'économie d'énergie en zone urbaine.
L'utilisation
de
l'informatique
industrielle,
combinée
à
l'électronique
de
puissance
favorise
le
développement
d' un
système
énergétique de haute fiabilité.
l
GESTION
MULTITACHE
ET
STRUCTURE
MULTIPROCESSEURS
l . 1
GESTION
DES
TACHES
Les
systèmes
multitâches
permettent
à
plusieurs
programmes
indépendants d'être exécutés simultanément.
Chaque tâche peut accéder
à
n'importe
quelle
ressource
du
système
en
utilisant
la
requête
appropriée
[42], [43].
Le noyau du système est chargé de la gestion des tâches en tenant
compte de leur priorité.
l . 1 . 1
Cahier
des
charges
Les
figures
111.1. a
et
111.1. b
montrent
les
schémas
synopt iques
retenus
pour
le
prototype
de
laboratoire
de
la
microcentrale
énergétique.
- 77 -

---

w
L')
4:
o~
0
f-L:
Cl:
0
0
0
-.{
La.
cr:
-.J
u...
U
w
u:
t
::>
w
-'
::>
o
z
cr:
o
::>
lU>>-
- ' 0 .....
::> ('J :>L
O N -
cr
Z
::>
0
W
en
~ 1/)
8
t
1\\',----------.., cr
L------r------_--l
"
c..
a.....,.--.,.....,J
SèJn3.lV'èl3 N3 811ln V'J
30V'ldnO:)
lf)
if)
lf)
w
w
w
W
-'
-'
z:>
-'--.
Cl.:>
iî$
- >
3:>L
Cl.:>L
O~
0:':::
-
N
0 1 / )
t- N
f- N
-'
1-
.
0 -
o
o
0 -
W
iî
I
a.
I
Cl.
Figure III.1.a
Microcentrale énergétique multigénérateurs
Synoptique général
- 78 -

---

convcrti..,cun
RIILt:nC lLmpon
aUlique.
Recepleurs
Vb
220\\1
Clurge
vulable
lb
M icn'>Oft.1l1"l 1 (cur
lb
GesmpU
CI
SUpcTVucur
INT
METro.
E
,1,/
-""é?s='
C2
Ge smpU
INT
~
""n1o".''''
11\\
Gesmpu
C3
"hll_
INT
t ................
&
Ge,.de
Gesmpu
Ge smpu
Gnsio
Gespla
o l"'IDH SA noN
P.1ESURP:
CO~f;\\H.J"'ICA nON
Figure III.l.b
Microcentrale énergétique multigénérateurs
Architecture du prototype de laboratoire
La partie "puissance" est composée
d'un générateur photovoltaïque de 400W,
de deux générateurs éoliens de lkW et lOOW.
Le
L.E.R
compte,
dans
un
proche
avenir,
installer
des
modules
photovoltaïque
de
2kW
qui
permettront
l'extension
de
la
puissance
crête ~nstallée à lOkW.
- 79 -

---

La
tension
de
service
imposée par
les batteries
de
couplage est
égale à 48 volts.
Un onduleur
48 volts/220 volts fournit
l'alimentation électrique
aux récepteurs à puissance fixe.
Le
transfert
de
toute
l'énergie
excédentaire
fournie
par
les
générateurs à
la charge,
fonctionnant
à
puissance
variable,
se fait
via un convertisseur statique selon une
loi de
commande appliquée à
son degré de liberté.
La partie "COMMANDE":
-
permet
l'acquisition des différents paramètres électriques des
générateurs et des batteries ainsi que les grandeurs météorologiques
telles que l'ensoleillement,
la vitesse du vent,
etc ... ,
- génère la commande des convertisseurs statiques,
- assure les échanges d'informations entre les modules,
-
contrôle
le
fonctionnement
de
la microcentrale
et
effectue
le
bilan de puissance à partir d'un micro-ordinateur superviseur.
I. 1.2
Spécifications
des
tâches
Le logiciel d'un système temps réel doit être décomposé en tâches,
définies comme étant des fragments de programme ou des procédures.
D'une
manière
générale,
une
tâche
passe
au
cours
du
temps
par
quatre états. Elle peut être active, prête,
en attente ou suspendue.
- Une tâche est active quand elle est en cours d'exécution,
- une tâche est prête si elle est susceptible d'être exécutée,
- une tâche est en attente si elle ne peut pas être exécutée,
- une tâche est suspendue si elle ne doit pas être exécutée.
- 80 -

---

La
figure
111.2
présente
les
différents
états d'une
tâche ainsi
que les transitions possibles d'un état à un autre.
Figure 111.2
Les états d'une tâche
Lorsque l'on ne se préoccupe que de la spécification fonctionnelle
(cahier
des
charges)
de
notre
système,
il
faut
considérer
que
les
tâches n'ont que deux états,
"suspendus" ou "en cours".
Chaque tâche est associée à
un module;
l'évolution parallèle de
plusieurs tâches nécessite la mise en oeuvre d'une structure adéquate.
L'étude des
fonctions
assurées par la partie
"commande" aboutit
au
schéma
synoptique
de
la
figure
111.3
qui
décrit
les
tâches
à
exécuter.
Nous sommes amenés à
définir une gestion rigoureuse de ces
tâches en tenant compte des problèmes qu'occasionnent
les différents
changements d'états pendant leur déroulement.
- 81 -

---

CI
C2 C3
Optimisation
Optimisation
Supervision
Transfcrt
Génératcur>
Gt'nératcun
el
d'én:rgie
PholovoltaiqUc..s
éolicns
Survcillance
A
Gestion
L--
_
-
- _
RCHouruS
r - - ' -
-
Communication
Acquisition &:
dmntts
Figure 111.3
Synoptique des tâches
Tâche
1:
Optimisation
du
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
par asservissement
de
la
tension
du
générateur
à
sa
valeur optimale ou par recherche extrémale de la puissance.
-
Tâche 2:
Optimisation du fonctionnement des
générateurs éoliens
basée sur un modèle du système ou par recherche extrémale.
Tâche
3:
Transfert
de
toute
la
puissance
fournie
par
les
générateurs par asservissement à
une consigne nulle de
la valeur du
courant de la batterie.
- Tâche 4: Surveillance du fonctionnement de la microcentale.
Les
tâches ainsi définies ont des
ressources
propres disponibles
au niveau du module de mesure.
L'exécution de ces tâches nécessite la définition d'un module de
communication pour la gestion des ressources du système.
-
82 -

---

I l
ressort
de
cette description que
la
structure
ainsi
retenue
comporte plusieurs modules organisés chacun en une tâche.
L'exécution
de
ces
tâches
multiples
pose
le
problème
de
leur
évolution simultanée.
I.2
STRUCTURE
MULTIPROCESSEURS
Pour
faire
communiquer deux ordinateurs ou
unités
informatiques
entre elles,
deux types de liaison sont habituellement utilisées
: les
liais·ons
parallèles
où
plusieurs
informations
binaires
circulent
parallèlement
sur autant de
fils,
et
les
liaisons
séries
où seul un
fil de transmission est utilisé.
I.2.1
Structure
parallèle
La
structure parallèle multiprocesseurs
repose
sur les
liaisons
parallèles.
Ces
liaisons
conviennent en général,
fort
bien pour
les
liaisons à courte distance
«
10 m) .
Utilisée
dans
les
systèmes
temps
réel,
la
structure
parallèle
s'articule
autour
du
bus
VME
(Versa
Module
Eurocard)
dont
les
principales caractéristiques sont
-
systèmes mono et multiprocesseurs
-
systèmes à 8,
16 et 32 bits
-
transfert de données > 20~M octets par seconde
- protocole de transfert asynchrone non multiplexé
-
lignes hiérarchisées de demande de transfert
-
systèmes avec gestion d'interruptions.
Son
format
double Europe
(233,3mm x
160mm)
et
ses
connecteurs de
96 broches
lui confèrent
des caractéristiques
intéressantes pour des
applications industrielles
[44].
I l
existe
d'autres
bus,
parmi
lesquels
le
bus
G64
destiné
aux
applications monoprocesseur.
Généralisé par GESPAC,
sa vocation était
de
réaliser
des
cartes
standards
au
format
Europe
(l00mm*160mm)
construites
à
partir de bus utilisant des connecteurs
standards type
DIN
à
64
broches.
Avec
le
développement
des
applications
multi-
processeurs Gespac a mis sur le marché des cartes au format G96.
83 -

---

La
structure
multiprocesseurs
parallèle
présente
l'avantage
d'être rapide, mais de mise en oeuvre relativement complexe.
1.2.2
Structure
série
Elle est bien adaptée lorsque l'échange d'informations s'effectue
sur des distances
éloignées,
ne serait ce que pour
les
économies de
fils.
Les échanges de type série se classent en deux catégories:
-
asynchrone
lorsque
la
durée
entre
deux
ca.ractères
transmis
peut
être
quelconque;
chaque mot
d'un
octet
est
accompagné
de bits
marquant son départ et sa fin,
synchrone
lorsque
les
caractères
transmis
par
bloc
sont
rythmés
constamment
par
une
horloge
pour
les
isoler
les
uns
des
autres.
La vitesse de transmission permet de connaître le temps séparant
deux
impulsions
sur
la
ligne
série.
Ces
impulsions
peuvent
être
à
deux niveaux électriques -
12 volts et + 12 volts correspondant à un
"1"
logique et un
"0" logique.
Bien que
lent,
le mode asynchrone est
plus simple à mettre en oeuvre et présente une grande fiabilité.
La
liaison
série
offre
des
moyens
efficaces
pour
assurer
une
liaison
fiable
en
exploitant
les
méthodes
de
contrôle
disponibles
parmi lesquelles:
le protocole d'échange Xon/Xoff correspondant à
l'envoi de deux
codes de synchronisation
(DC1
($11)), DC2
($13)),
le
protocole
de
synchronisation
par
des
lignes
spécialisées
(RTS,
CTS etc ... ),
-
le mode de contrôle par test d'état du périphérique.
La
possibilité
de
détecter
les
erreurs
lors
des
échanges
de
données
constitue
un
atout
majeur
dans
l'utilisation
des
liaisons
séries RS 232 et
justifie notre choix.
- 64 -

---

En effet,
le prototype en cour de développement
au
laboratoire
est prévu pour être installé en zone isolée avec un poste de commande
susceptible d'être éloigné. Cette option se justifie d'autant plus que
la
densité
des
données
à
échanger
entre
les
modules
de
la
microcentrale est relativement faible.
Compte
tenu
des
constantes
de
temps
du
système
commandé,
nous
avons choisi une vitesse de transmission de 2400 bauds.
l .2.3
Gestion
des
tâches
Le déroulement de chacune des tâches identifiées précédemment est
confié à un processeur associé à sa ressource de gestion propre. C'est
ainsi que quatre processeurs spécialisés travaillent en parallèle et
remplissent des fonctions spécifiques.
-
Le processeur de mesure acquiert
les paramètres électriques et
météorologiques
de
la
microcentrale
suivant
une
période
d'échantillonnage Te ajustable par logiciel.
Dans notre application,
Te est fixé à 10
secondes.
Chaque
10
secondes,
le
processeur
de
mesure
acquiert
les
paramètres et envoie une interruption au processeur de communication
pour une demande de transfert et de stockage.
Les paramètres répertoriés sont:
tension,
courant photopiles,
tension,
courant aérogénérateurs,
éclairement reçu au sol,
vitesse du vent,
tension,
courant batteries.
Le
processeur
de
communication
récupère
les
données
en
provenance
du
processeur de
mesure.
Il
attend
une
interruption en
provenance
d'un
processeur
spécialisé
pour
lui
envoyer
ses
informations propres.
Les interruptions peuvent arriver simultanément ou dans un ordre
quelconque.
Dans tous
les
cas,
il procède d'abord à
l' ident ificat ion
de
la
provenance de l'interruption puis décode le type d'interruption.
- 85 -

---

Le processeur d'optimisation assure
le
fonctionnement
optimal
du générateur photovoltaïque en envoyant une commande au convertisseur
statique,
adaptateur d'impédance.
La
tâche exécutée par ce processeur est
identique à
celle des
processeurs d'optimisation des aérogénérateurs.
-
Le
processeur de
transfert
d' énergie
assure
par
une
commande
appropriée
appliquée
au
convertisseur
statique
correspondant,
l'alimentation en temps réel de la charge variable.
L'ensemble de~ processeurs spécialisés utilisés dans l'exécution
des différentes tâches définit la structure multiprocesseurs
[45].
Cette structure multiprocesseurs est basée sur 2 protocoles:
- le protocole d'interruption,
- le protocole de communication.
Le
protocole
d'interruption
géré
par
le
processeur
de
communication active les échanges d'informations entre processeurs.
Les
interruptions
sont de types
matériels.
Elles
suspendent
le
processus en cours pour permettre l'exécution d'une tâche en attente.
Le protocole de
communication entre processeurs
est
composé de
deux modules:
-
un module
de
transmission
qui
constitue
l'une
des
sous-tâches
des processeurs de mesure et de communication,
un
module
de
réception;
sous-tâche
des
processeurs
de
communication, d'optimisation et de transfert.
Le
fonctionnement
normal de
la structure multiprocesseurs exige
une
spécification
rigoureuse
des
interruptions
afin
d'éviter
les
conflits.
- 86 -

---

1.2.4
L' outil
analytique
"réseaux
de
Pétri"
Le choix des "réseaux de Pétri" se justifie par:
- une spécification claire des tâches,
-
une bonne validation du système,
- des procédures d'implémentation.
Le domaine d'application des
réseaux de Pétri est
très vaste.
Il
sont très indiqués pour les protocoles de communication et la gestion
de système en fonctionnement sur interruptions.
Depuis
les
travaux
de
Pétri
en
Allemagne,
les
réseaux
se
sont
répandus dans le monde scientifique au niveau international.
L'outil
analytique est basé sur des concepts de "réceptivité",
de "transition"
de "place" et de "marquage"
[46].
Un
réseau
de
Pétri
est
un
graphe
qui
comporte
deux
types
de
noeuds,
les places et les transitions symbolisés respectivement par un
cercle et un tiret.
Pour modéliser l'évolution d'un système au cours du temps on est
amené à compléter le réseau de Pétri par un marquage M qui consiste à
déposer un nombre de jetons m(Pi)
dans chaque place du réseau.
La méthode de modélisation la plus simple d'un système multitâches
consiste à associer les transitions et les places à des actions.
L'application des réseaux de Pétri à notre système revient à faire
correspondre les places et
les transitions aux différentes
fonctions
exécutées
par
les
processeurs
(mesure,
communication,
opt imi sat ion,
etc
... )
et
les
jetons aux paramètres électriques et météorologiques
de la microcentrale
(figure 11.4)
[13].
- 87 -

---

Hl
Hm
~.
-T
Transfert
d'énergie
J,l-
À Vb,lb
y réceplion
Transmission de donr.6es
nu microordinatour
Figure 111.4 Organisation des tâches par Réseaux de Pétri
Le développement
logiciel des différentes tâches
identifiées doit
satisfaire
aux
exigences
de
la
programmation
moderne.
Le
système
d'exploitation 05-9 est un outil adapté à de telles applications.
I.2.5
L'outil
de
développement
Le
développement
de
la
structure multiprocesseurs
est
réalisé
à
partir d'un outil de développement orienté temps réel 05-9/6809.
Le
système
d'exploitation
05-9
est
bien
adapté
pour
le
développement
d'applications
industrielles autJur
du processeur
6809
de MOTOROLA
[42], [43] .
L'05-9
est
un
systpme
d'exploitation
adapté
aux
exigences
de
la
programmation
moderne
et
tire
remarquablement
partie
des
microprocesseurs pour lesquels il a été conçu.
L'05-9 est né pour le microprocesseur 6809 en 1980.
Il permettait
déjà,
grâce aux qualités exceptionnelles de ce microprocesseur,
cette
per formance
unique
de
voi r
un
système
d' explo i ta t ion
de
type
UN IX
tourner sur un processeur 8 bits.
- 88 -

---

Bien que construit suivant la structure UNIX,
l'OS-9
présente des
caractéristiques
particulières
de
rapidité,
de
compacité
et
de
facilité
de
mise
en oeuvre pour
la génération
d'applications
temps
réel "ROMÉES".
L'OS-9
est
un
système
d'exploitation
multitâches
et
multi-
utilisateurs,
développé par la société M1CROWARE. Parmi ses nombreuses
qualités,
citons celles qui semblent être les plus remarquables:
hautes
performances
du
fait
de
son
architecture
et
de
l'utilisation de codes ré-entrants. Le noyau et les modules de gest~on
des
entrées/sorties
sont
écrits
en
assembleur,
gage
de
rapidité
d'exécution et de compacité pour le code objet du système,
- modularité: tout code exécutable est organisé sous la forme d'un
module mémoire,
-
compatibilité Unix au
niveau
des
programmes
sources
écrits
en
langage C.
La
figure
111.5 présente l'organisation générale de l'OS-9 avec
principalement,
le noyau du système et l'ensemble des entrées/sorties.
Nous distinguons dans ce tableau deux parties:
-
La première est constituée d'un noyau exécutif et deux modules
systèmes CLOCK et IN1T.
Le
noyau
exécutif
(KERNEL)
est
responsable
de
l'exécution
des
fonctions
systèmes.
Ces
fonctions
systèmes concernent la gestion des
ent rées / sort ies,
la
ge st ion
du
mul t i tâche,
la
gest ion
mémoire
et
l'accès aux autres modules du système.
Le module CLOCK est
spécifique du
circuit
d'horloge temps
réel
utilisé dans le système.
- 89 -

---

Inil
OS-9
Ker nel
noyau
Clock
1Utilisateur
1
1
loman
RBF man
SCF man
PIPE man
1
Disque
Console
Impri
Piper
Souple
manle
IdO
Iterm
/p
Ipipe
/ dl
t1
Figure 111.5 Organisation générale d'05-9
La
deuxième
partie
inclut
tous
les
niveaux
concernant
les
entrées/sorties.
Toute requête d'entrée/sortie est d'abord traitée par le noyau qui
invoque ensuite les différentes couches.
Le
noyau
de
l ' 05-9
est
l'administrateur
et
le
superviseur
du
système.
Le Kernel répond à
la définition du module mémoire,
il eSL en
position code indépendant et "ROMABLE".
-
go -

---

Ses principales fonctions sont:
-
initialisation du système au démarrage,
- gestion de la mémoire,
- gestion des appels systèmes,
- gestion des entrées/sorties,
- gestion du temps unité centrale,
- gestion des interruptions.
Le
SHELL
est
l'interpréteur
qui
l i t
les
données
sur
le
port
d'entrée
standard
puis
les
interprète.
Sa
fonction
de
base
est
d'initialiser
et
de
contrôler
l'exécution
des
autres
prqgrammes
de
l'OS-9.
Les principales fonctions du SHELL sont les suivantes:
-
lancement des programmes
(tâches),
- modification de la taille des données allouées,
-
redirection des entrées/sorties,
- accès à la multiprogrammation,
- utilisation des "tubes",
- positionnement des priorités,
- annulation des tâches,
- changement de répertoires courants.
La
plupart
des
commandes
standards
de
l'OS-9
ont
été écrites en
langage
c. Plus de 50 commandes de base sont à la' ,disposit ion de
l'utilisateur.
Elles assurent des fonctions dans des domaines aussi variés que:
-
la gestion des fichiers,
-
la gestion du multitâche,
-
la gestion du temps partagé,
-
l'éditeur de texte ligne,
-
le macro-assembleur et l'édition des liens,
-
le moniteur de mise au point
(débogueur symbolique),
-
les compilateurs pour les programmes écrits en langage évolué.
- 91 -

---

II
-
RÉALISATION MATÉRIELLE DE LA STRUCTURE MULTIPROCESSEURS
I I . l
LA
CHAINE
D'ACQUISITION
La
mesure
des
paramètres
de
la
microcentrale
par
un
système
informatique nécessite la mise en place d'un dispositif d'acquisition
de données exploitables par traitement direct ou différé.
Les
grandeurs
à
ét udier
peuvent
correspondre
à
des
puissances
élevées qui risquent d'endommager ou de perturber l'installation
[47].
Une
isolation galvanique et une adaptation .des
signaux sont donc
des priorités.
La chaîne d'acquisition entièrement réalisée
(figure 111.6)
assure
toutes
les
transformations
et
adaptations
compatibles
à
l'environnement du système informatique.
voic1
Cond.
MDX
signaux
E/S
(PIA)
voi~n
Figure 111.6 Synoptique de la chaine d'acquisition
- 92 -

---

I I . l . l
Conditionnement
des
signaux
C'est
un
ensemble
de
circuits
électroniques
assurant
un
pré-
traitement
des
paramètres
de
la
microcentrale
pour
les
adapter
à
l'étage suivant.
Il est réalisé avec des amplificateurs opérationnels
montés
en
différentiel
et
en
suiveur
pour
la
mise
à
niveau
(amplification,
atténuation),
l'adaptation d'impédance, et le filtrage
des
bruits
(afin
d'éliminer
les
parasites
et
les
fréquences
indésirables)
I I . 1 . 2
Le
multiplexeur
des
voies
La chaîne d'acquisition est utilisée pour la mesure de plusieurs
paramètres
physiques.
Le
multiplexeur
permet
de
commuter
successivement
les entrées
sur une
seule
sortie
suivant
la commande
digitale reçue.
Nous
avons
utilisé
l'AD7506 d'ANALOG
DEVICES
comme multiplexeur
analogique.
Il se caractérise par ses 16 voies d'entrée et sa rapidité
de commutation de l'ordre de
la micro-seconde.
II.l.3
L'isolement
galvanique
Il
est
réalisé
par
une
double
conversion,
tension/fréquence
(V/F)-
fréquence/tension
(F/V)
et
un
isolement
par
un
seul
optocoupleur.
La double conversion est obtenue par les convertisseurs ViF AD537
et F/V 451L d'ANALOG DEVICES.
II.l.4
L'échantillonneur/Bloqueur
Il
a
pour
rôle
de
fournir
un
signal
discret
en
prélevant
l'amplitude
du
signal
à
intervalle
de
temps
régulier
Te,
appelé
période
d'échantillonnage.
On
obtient
un
signal
échantillonné
en
fonction du temps.
Cette
opération
est
équivalente
à
une
multiplication
dans
l'espace temporel du signal réel des
impulsions périodiques appelées
peigne de DIRAC.
- 93 -

---

La
transformation
de
Fourier
du
signal
d'entrée
e (+)
donne
le
spectre du signal E(f)
+co
-
+ co
"2rcft
j2rcft
J
E(f) = J eCt)e dt
eCt)
J ECf)e df
Le signal discret noté e*(t)
est donné par:
~ (11
e*Ct) = L
eCnTe)oCt-nTe)
-aJ
avec
à(t-n.Te)
impulsion de DIRAC retardé.
Pour
reconstituer
intégralement
le
signal,
la
période
d'échantillonnage doit vérifier la condition de Shannon
"Te < liB,
B
étant
la
fréquence
la plus
élevée
des
harmoniques
significatives
du
signal
dans
l'espace
des
fréquences".
Dans
le
cas
contraire,
nous
obtenons le phénomène dit "d'Aliasing" ou de recouvrement.
L'échantillonneur/blagueur utilisé
est
le
SH!"1-LM2
de
DATEL
[48J.
La
mémorisation
de
la
valeur
échantillonnée
est
obtenue
par
une
capacité de l'ordre de 2,21 ~F,
qui est un bon compris entre le temps
d'acquisition Ta et le taux de décharge durant Te.
II.1.5
La
conversion
analogique
numérique
Elle a pour but de traduire
le signal échantillonné analogique en
un signal numérique compréhensible par le microprocesseur.
Le
convertisseur
analogique
numérique
(AOC
847
de
DATEL)
fonct ionne
par approximations
sucees s ives.
C'est
un
convert i sseur
8
bits avec un temps de conversion typique de l'ordre de 9 micro-seconde
pour une fréquence d'horloge de 1 Mhz.
La réalisation pratique de la chaîne d'acquisition
(figures 111.7,
111.8,
III.9.a et III.9.b)
permet de mesurer des gammes de tension qui
varient
entre
quelques
millivolts
et
des
dizaines
de
volts.
Cette
plage
est
fixée
par
le
choix des
gains
dans
le
conditionnement
des
signaux.

---

+ 15.
+15V
-/5V
t-J5V
1
12
27
19
"J
!
f---
9 1K
1
+l5V
li:<
'J...
c
HCPL 2530
~
-:-
20
MUX
!
"
(ù
5
AD7506
H
10K
H
I~;
t 22K
H
-~
IK
2,7K
21
!5
--J
+ 1SV
T
((
-15V b
6
7
J
E
1
28 1
O---.D
2
6
:s:
9
1
(ve.:w fiS)
C
r-
rt
~~22
f--.
v/ F
'0
9, 1.1
r-
AD537
8
I~
F/V
100.!(
f lOi(
451L
1
(ù
'-.0
rrm
1V1
~.:
=-
OJ
->-<l
~23
li:<
(ù
9, /.1<
(1)
16
rt
141,5,i"L"i
HCPL 2530
f--.
Ul
0
r-
~
0 -
- - ( - - - - - - - - - - 1
PS)
OJ
rt
f--.
1
(
Pol
0
1
~
~
t
:J
+5V
li:<
OJ
_L
r-
<
OJ
:J
f--.
.D
1
0-0
.(
rS2
r:
(ù
.)--~
(:
1
PD)
;)7ï?

---

-i?V
-IZV
~sv
·SV
:
A
~K
i
! K
"
r V
T
1
1
~v.,----.'I:~
!
\\ /
i
1
1
i
l
1 9 )
,
!
J
V
rIAf,&21
'Tl
~.
~
C
r'
;,2K~ ,;ltf--+-M',o
1
z '
;;1
~
" PAO
11
P.:., 7
(1)
H
CAN
H
~
~:~_,
) l~-vtv' .
E(/ C
;~-------7'Ï CA;
~I:
"';.:
-
~
H
;;:i-{\\i;i'"
j:
iÙK
27K
)~
1"'1
....',; '. :,:...
_.
AVC847
SC
'fl'::--J L."\\~
Q)
!1
;
b l
1
.
,
1
9
3
j
1
n
1
1 ~
:-'F~~T~-
o
::J
i-'r-~---r--':
,
- ' -
5K
r.. __ -JL. 1 1 ....
RESET
L.
-----) ~:
,
,__.,',,: Il r:
1
~
_ ,
. . .
1
~
:
'-0
<:
\\
0'
;,...
,-:,<,
g. 2K
':'
1
ri)
'*r
R/W
ntT
f -
,~
I
iF \\
t!l
SU_~) 1 pI:' ••
74640
o
--_..-._--_.-.-- -
----- ----- ---
- 1 "-.';!"1"
::J
VERS
ùJ
---<:;~-=1 ~~1
CONNECTEUR
::J
_ - < .
- ; PDG
ùJ
DO !/L
f-'
o
~
AO
~ .
..0
c
Al
(1)
::J
C
3
(1),
11
~.
..0
A4
c
(1)
- - ï A3
A2
;V.PA
+5V

---

Figure III.9.a
Implantation de l'adaptation et de l'isolation
+
@ Rouge. +5V
..1
SC
SHM
T
AVC847
@Ve.JLt
-12V
1-
Eù
T
o Ja.une. +12V
~
[~~-l Qs
Vonné e.J.>
c=J
c::=J
1 ••
c==J
-1 f--
<+, ? ;1 r
Figure III.9.b
Implantation de la conversion analogique-numérique
- n -

---

Les
grandeurs
analogiques
converties
par
l ' ADC
847
avec
une
précision de
1/4 LSB sont disponibles à
sa sortie.
L'acquisition de
ces
données
numériques
par
le
microprocesseur
s'effectue
par
l'intermédiaire d'un circuit d'interface parallèle
(PIA 6821). Ce même
circuit est utilisé par le microprocesseur pour l'envoi des
commandes
au
multiplexeur
pour
la
sélection
des
voies,
à
l'échantillonneur/bloqueur pour fixer
le temps échantillonnage Te et
enfin à l'AOC pour la synchronisation
des échanges.
II.2
COMMANDE
NUMÉRIQUE
PAR
MICROPROCESSEURS
II.2.1
Le
processeur
spécialisé
GESMPU-2A
La
carte
processeur
spécialisé
GESMPU-2A
de
la
firme
GESPAC
(Figure 111.10)
a été retenue pour piloter les différentes tâches de
la structure.
cs
CSOUI
.T.
riOI..,
6809
CPU
"0,.
Control
9.... ' 'f'
1
BUS
----,""
i.--. on
RS1H·C
1""'1"(.
f - - - i
Figure 111.10
Synoptique du processeur GESMPU-2A
- 98 -

---

Ce choix est guidé par:
-
le
souci
de
standardisation
;
l'outil
de
développement
OS-9
utilise ce type de processeur spécialisé,
la compatibilité matérielle
et logicielle est
donc totale,
- la facilité de mise en oeuvre,
la disponibilité d'interface série adaptée au mode d'échange des
données choisi.
Pour des raisons de standardisation et d'interchangeabilité,
nous
avons
adopté
une
configuration
matérielle
identique
pour
les
processeurs spécialisés.
La carte GESMPU-2A est architecturée autour du microprocesseur 8
bits
6809 de Motorola.
Il est
fabriqué en technologie MOS et
se présente sous
la forme
d'un boîtier DIL,
40 broches et mono-tension.
Son fonctionnement est rythmé par une horloge interne
(500 Hz à 2
MHz).
Il se présente comme un produit dont l'architecture interne,
les
modes
d'adressage
et
le
jeu
d'instructions
en
font
un
processeur
orienté logiciel.
II. 2.2
Le
processeur
de
mesure
L'acquisition
des
données
par
le
processeur
de
mesure
se
fait
suivant une période de la secondes. Chaque la secondes il reçoit une
interruption déclenchée par un temporisateur programmable.
Après
sa
reconnaissance,
le
microprocesseur
acquitte
le
temporisateur et positionne un
jeton dans une case mémoire.
Il vient
tirer
le
jeton et effectue
la mesure des paramètres qu'il stocke en
mémoire. A la fin de chaque série de mesures,
le processeur envoie une
interruption vers le processeur de communication pour un transfert des
données déjà mémorisées.
- 99 -

---

La
figure
111.11
schématise
le
temporisateur
programmable
telle
que nous l'avons câblé.
Il génère à la fois la période de mesure et la
demande d'interruption de transfert.
Le
compteur
n01
est
programmé
en
mode
monostable;
sa
sortie 01
activée génère
le
signal d'interruption vers
la
carte processeur de
mesure.
Les
données
ainsi
mesurées
représentant
les
paramètres
de
fonctionnement de la microcentrale,
elles doivent être transférées au
processeur de communication pour leur "dispatching".
Interruption de
.------1 C1
01
mesure
TIMER
G2
02
Interruption de
demande de
transfert
MC6840
G3
03 f------,
Figure 111.11 Interruption de mesure et demande de transfert
II.2 .3
Le
processeur
de
communication
L'objectif visé avec ce processeur est:
- d'assurer une liaison série entre les différents processeurs,
de
gérer
toutes
les
interruptions
en
provenance
des
autres
processeurs
de
la
structure
pour
la
demande
de
transfert
des
informations.
-
100 -

---

Pour
ce
faire,
la
carte
série
asynchrone
GESS10-2
et
la
carte
d'interface parallèle GESP1A-3A de GESPAC complètent sa configuration.
Ces deux cartes sont totalement compatibles avec le bus standard
G64.
La carte série permet au processeur de communication de pouvoir
gérer
jusqu'à 4 lignes supplémentaires.
La carte GESP1A-3A dispose de
2
circuits
d'interface parallèle
(VIA
6822),
ils
réceptionnent
les
interruptions
et
effectuent
leur
transfert
au
processeur
de
communication.
La
figure
111.12
présente
le
synoptique
des
demandes
d'interruptions reçues par le module de communication.
I I AI
Mu<lul.
<1.
IRC>'
lf
VIAl
Nt:~ur't!
IRO
NP
I I
Mu<Jul.
AI
Corn
ClJlIlTIl-
IRO
lf
VIA2
1
mun1-
s~lIuli
cat10n
I I AI
Muuul.
IRO
lf
VIA3
IRO
Trcsl1sr~lt
Figure 111.12 Demandes d'interruptions au module de communication
II.2.4
Processeur
d'optimisation
L'optimisation
de
puissance
consiste
à
faire
fonctionner
le
générateur
à
son
point
optimal
quelques
soient
les
variations
météorologiques.
-
101 -

---

Ce processeur utilise les
paramètres
courant
et
tension pour en
déduire
la
puissance,
puis
agit
sur
la
commande
de
l'adaptateur
d'impédance
associé.
Le
processeur
d'optimisation
reçoit
ces
paramètres
par
la
liaison
série
RS-232
après
une
demande
d'interruption.
Il
élabore
alors
la
commande
numérique
du
convertisseur
statique
du
générateur,
signal
à
rapport
cyclique
variable réalisé à partir d'un temporisateur programmable MC 6840.
Avec ce même
temporisateur,
on élabore la demande d'interruption
au
processeur
de
communication
pour
l'envoi
des
paramètres
d'optimisation. Pour élaborer la commande du convertisseur, nous avons
utilisé deux compteurs montés en cascade:
-
le premier programmé en astable,
-
le second synchronisé sur l'astable est programmé 'en monostable
et permet de faire varier le rapport cyclique par une simple écriture
dans ses registres de mots modulant la largeur des impulsions.
La
figure
III .13
illustre
le
câblage
du
temporisateur MC
6840
utilisé par le processeur d'optimisation.
Commande du
r - - - - - - - 4 G1
t -
---l~convertisseur
01
statique d'opti-
m isat Ion
02
1--
---l~lnterruPtionvers
G2
processeur de
MC
communication
6840
G3
03
' - - -
----l
( mode
astablel
Figure 111.13 Temporisateur programmable du module d'optimisation
-
102 -

---

II.2.5
Processeur
de
transfert
d'énergie
Son
rôle
est
de
transférer
la
totalité
de
la
puissance
du
générateur en assurant à tout instant une valeur de courant nulle dans
les batteries afin de garantir le fonctionnement en tampon de celles-
ci.
Ce
processeur
reçoit
du
processeur
de
communication,
les
paramètres nécessaires pour accomplir sa tâche par une liaison série
RS 232.
Le
processeur
de
transfert
gère
le
signal
de
commande
du
convertisseur statique de couplage des batteries à
la charge variable
en élaborant un rapport cyclique modulé par le logiciel associé.
Le
signal
de
commande
à
rapport
cyclique
variable
est
obtenu
à
partir
du
temporisateur
programmable
MC
6840
de
MOTOROLA
(figure
111.14)
Commande du
GI
~
~~convertlsseur
01
statique de trans
fert
t--
-.-Interruptfon vers
02
G2
processeur de
communication
MC6840
G3
03
( mode
astable)
Figure 111.14 Temporisateur programmable du module de transfert
-
103 -

---

II.3
LE
MICRO-ORDINATEUR
SUPERVISEUR
IBM
PC/AT
Un micro-ordinateur IBM PC/AT a été retenu pour exécuter la tâche
de surveillance de la microcentrale.
Ses
importantes
ressources
graphiques,
sa
mémoire
étendue
ainsi
que sa vitesse de fonctionnement
(8 MHz)
en font un excellent outil de
développement logiciel.
II.3.1
Le
microprocesseur
80286
Ce composant électronique qui équipe le cerveau du superviseur est
un
processeur
16
bits.
Il
se
présente
sous
la
forme
d'un
"Chip
carrier"
à
68
broches.
Il
est
optimisé
et
conçu
pour
un
système
multi-utilisateurs,
multitâches.
Il
intégre
des
mécanismes
de
protection
mémoire
permettant
la
séparation
effective
du
système
d'exploitation
et
des
tâches
concourantes
d'une
part,
et
des
programmes
et
des
données
d'autre
part.
Le
80286
offre
des
modes
d'adressage puissants
par
segments
de
longueur
variable
«
640
Ko)
[ 4 9] .
Il
dispose
de
différents
registres
qui
entrent
dans
la
manipulation et la détermination la donnée traitée:
-
les registres de travail
(AX,BX,CX,DX)
manipulent les données,
-
les registres de
segments
(CS,DS,ES,SS)
fixent
les blocs de
64
Koctets utilisés,
-
les registres pointeurs et d'index
(BP,IP,SI,DI)
déterminent la
valeur des décalages dans les segments,
-
le
registre
des
indicateurs
rend
compte
de
l'état
interne
du
microprocesseur.
-
104 -

---

II.3.2
Carte
d'interface
série
Le
micro-ordinateur
est
équipé
d'une
carte
d'interface
série
à
deux
ports
d'entrées/sorties
COM1
et
COM2
pour
communiquer
avec
l'extérieur.
La carte est pilotée par deux circuits adaptateurs
(HM 82C450)
qui
sérialisent
et
désérialisent
les
données
reçues.
Sur
la
carte,
un
générateur
de
bauds
(HM82C11)
fixe
la
vitesse
de
transmission
des
informations.
III
-
REALISATION LOGICIELLE DE LA STRUCTURE MULTIPROCESSEURS
Dans
la conception de
dispositif micro-informatique,
souvent
un
problème de choix se pose pour la réalisation des tâches fixées.
Pour
une tâche donnée,
i l existe une solution matérielle et une solution
logicielle. Le choix est lié à certaines contraintes parmi lesquelles:
- le temps d'exécution,
-
l'utilisation de circuits d'interface dont la programmation en
langage Assembleur est mieux adaptée,
- le coût du produit fini et sa fiabilité.
Dans
notre
application,
la
fiabilité
et
la
simplicité
sont des
facteurs
très
importants;
c'est
pourquoi
un
maximum de
tâches
est
exécuté
par
logiciel,
notamment
la
commande
des
convertisseurs
statiques.
Le
logiciel
de
commande
est
développé
en
langage
Assembleur
à
cause
des
contraintes
d'utilisation
des
circuits
d'interface.
Le
logiciel
de
gestion
remplissant
des
tâches
de
calcul
et
de
visualisation, est réalisé en BASIC.
I I I . l
LE
LOGICIEL
DE
MESURE
La
tâche
principale
associée
au
processeur
de
mesure
est
l'acquisition des paramètres de la microcentrale dont
l'organigramme
est représenté par la figure 111.15.
-
105 -

---

TACHE
1
MESURE
j
"-
/
\\11
SP MESURE
ET
INITIALISATION PERI-
PHERIQUES d'US
"- STOCKAGE
~
ECHANT 1LLONNAGE
il
et BLOCKAGE
INITIALISATION
ZONE STOCKAGE
~
CONVERSION ANA-
LOGIQUE/NUMERIQUE
\\11
VOIE 0
STOCKAGE
MESURE
Il
VOIE SUIVANTE
ET
STOCKAGE
(
RTS
non
DERNIERE VOIE?
oui
\\It
FIN DE SERIE
il
TRANSFERT
Figure 111.15
Organigramme de mesure
-
106 -

---

Le programme comprend 5 modules:
-
initialisation des périphériques
(PIA - ACIA - TIMER,
sélection de la voie de mesure par le multiplexeur,
-
échantillonnage et conversion analogique/numérique,
-
stockage en mémoire,
transfert.
L'exécution du programme dure environ 80 ms.
III.2
LE
LOGICIEL
DE
COMMUNICATION
Le
processeur
de
communication
dialogue
avec
tous
les
autres
processeurs spécialisés ainsi qu'avec le micro-ordinateur IBM PC/AT.
Le programme comprend 3 modules principaux
(figure III.16)
NON
RECEPTION
Figure II.16
Organigramme de communication
-
107 -

---

- Un module de reconnaissance et d'acquittement des interruptions.
les
interruptions
reconnues peuvent
être exécutées
immédiatement ou
différées,
en fonction de leur niveau de priorité,
- un module d'émission de données stockées en mémoire,
- un module de réception et stockage de données.
III.3
LOGICIEL
D'OPTIMISATION
Des
études ont montré que,
pour
faire
fonctionner un générateur
photovoltaïque ou éolien à sa puissance maximale,
il faut chercher le
rapport
cyclique correspondant à
cette puissance quelques soient les
perturbations
(ensoleillement,
vent,
température,
vieillissement)
[3], [4], [29].
Pour un éclairement donné,
la puissance délivrée par le générateur
photovoltaïque est maximale lorsqu'il fonctionne à sa tension optimale
Vopt.
Il faut donc adopter une stratégie de commande qui asservisse la
tension du générateur à Vopt.
En
première
approximation,
quelque
soit
l'éclairement,
on
considère une plage de tension comprise entre Vmin et Vmax symétrique
par rapport à Vopt,
contenant les maxima de puissance. Cette stratégie
de
commande
par
fourchet te
de
tens ion
(F igure
III. 17)
présente
l'avantage
d'être
simple,
facile
à
mettre
en
oeuvre
et
donne
des
résultats satisfaisants.
L'optimisation est d'autant plus précise que
la fourchette est petite.
A tout moment,
le rapport cyclique
(RI)
délivré ramène la tension
du générateur Vg dans la fourchette.
-
lorsque Vg < Vmin,
le rapport cyclique est décrémenté,
ce qui a
pour effet d'augmenter la tension du générateur pour l'amener dans la
fourchette d'optimisation.
lorsque
Vg
> Vmax,
le
rapport
cyclique
est
incrémenté
pour
diminuer
tension.
Le résultat est un repositionnement de la tension
Vg dans la fourchette
-
108 -

---

- _ . _ - - - - - _ . _ - - - - - - ,
Mesurer. VG
si VG < Vmin
si
Decré- Alor
me: nt e rr----~c....---.....
rq
l ncré-
lOenter
Hien
rq
Figure 111.17 Optimisation du générateur photovoltaïque
I I I . 4
LOGICIEL
DE
TRANSFERT
D' ENERGIE
Le transfert d'énergie d'un générateur à
sa charge est maximal
lorsque toute la puissance produite par le générateur est entièrement
consommée par celle-ci.
Si
on
considère
le
fonctionnement
de
l'ensemble
générateur
-
batterie
charge
(Figure
111.18),
ce
type
de
transfert
dépend
essentiellement de la valeur du courant lb qui traverse la batterie.
Charge
19
leh
~
1leh-lg
1
V
/"-T
c, ën ér Zl te Ur"
rhotovo 1taïque
R1
R2
Figure 111.18
Configuration du transfert d'énergie
-
109 -

---

si
Ig -
Ich > 0 le générateur charge la batterie en même temps
qu'il sert de source au récepteur,
-
si Ig -
Ich < 0 la batterie est en appoint tant que sa capacité
le lui permet,
-
lorsque
Ig
-
Ich = Iseuil
(courant
résiduel),
la charge de
la
batterie
est
achevée.
Il
faut
évacuer
l'excédent
d'énergie
à
la
charge;
c'est
le
fonctionnement
tampon.
L'idéal
est
d'obtenir
Iseuil=O.
Le contrôle de l'état de charge de la batterie est effectué par
la mesure de sa tension.
Pour des batteries 48 volts,
la tension est
maintenue dans la fourchette 48 V +/- 5 %.
Lorsque
la
tension
batterie
atteind
la
valeur
maximale,
on
incrémente
le
rapport cyclique R2
pour augmenter
le courant dans
la
charge.
Cet appel de puissance entraine une diminution progressive du
courant dans la batterie jusqu'à son annulation complète. A ce moment,
la
quantité
d'énergie
fournie
par
le
générateur
est
égale
à
celle
reçue par la charge
(figure III. 19) .
j\\~~Si:~rv j.~.;Se!\\1eil t
à
courant nul
r-----..--.-------
UB
f
\\______~'Î(~.~li r-e r
;n.
~.
~
,. _ ~
"
•
1
MC~ULÇr.
lB
.1
t·,
H
l
Alors
.~non
E
R
r=~_~
T
E
Decrémenter Incrémen-
A
ter
T
N
A
R2
R2
T
N
QUE /IS/
< Iseuil
T
QUE Un dans
fourchette
F'1N
Figure 111.19 Graphe de transfert
-
110 -

---

III.5
CONTROLE
DU
PROCESSUS
PAR
LE
MICRO-ORDINATEUR
III. 5.1
Sous-programme
de
gestion
RS-232
du
BIOS
L'IBM/PC
possède
dans
son
BIaS
(système
de
base
des
entrées/sorties)
tout un jeu de sous-programmes,
fonctions permettant
de gérer les entrées/sorties de l'IBM/PC.
Parmi ces outils logiciels,
l'interruption
INT
14H permet
de
faire
communiquer
la RS
232
avec
l'extérieur à partir de 4 fonctions:
-
Fonction 0
initialisation de la carte RS 232,
-
Fonction 1
émission d'un caractèr~ sur la ligne,
- Fonction 2
réception d'un caractère sur la ligne,
- Fonction 3
demande de l'état de la ligne.
Nous avons fixé la vitesse de transmission à
2400 bauds avec un
contrôle de parité pour détecter d'éventuelles erreurs.
L'appel de l'interruption INT 14H doit être précédé du chargement
dans
le
registre
AH
du
microprocesseur
du
numéro
de
la
fonction
désirée;
alors que le registre DX contient
le numéro du port 0 ou 1
représentant respectivement COMl et COM2.
L'exploitation
judicieuse
de
l'interruption
INT
14H
a
permis
d'écrire le module de dialogue de l'IBM PC
[50].
III. 5.2
Programme
de
dialogue
par
liaison
RS-232
Ce programme permet au micro-ordinateur d'entrer en dialogue avec
le processeur de communication.
Au cours de ce dialogue,
les données
de
fonctionnement
de
la microcentrale
sont
récupérées par le micro-
ordinateur et des
ordres
sont éventuellement
donnés
aux processeurs
d'optimisation et de transfert d'énergie.
Ces ordres
font
suite à un
calcul
de
bilan
de puissance
ou
à
une
détect ion
d'une
anomalie
de
fonctionnement.
L'organigramme de traitement
(figure 111.20)
est écrit en langage
Assembleur
80286
pour
des
raisons
de
rapidité
et
de
meilleure
adaptation.
-
111
-

---

DIAGRAMME AVEC
L'EXTER 1EUR
INITIALl5ATION DE
LA LIGNE R5-232
DEMANDE DE TRAN5FERT
NON
GE5TION DE LA
CENTRALE
ECHANGE DE DONNEE5
NON
1NTERPRET AT ION ME5-
d'ERREUR
5TOCKAGE MEMOIRE
NON
FIN DIALOGUE
Figure 111.20
Organigramme de traitement du dialogue
-
112 -

---

Il
assure
la
gestion
du
fonctionnement
de
la microcentrale.
Du
point de vue organisation,
il est identique au logiciel de simulation.
Cependant
les
variables
d'entrées
de
la
simulation
(Eclairement,
Tension,
Courant
... etc)
sont
remplacées
par
les
données
réelles,
récupérées sur la ligne RS 232 et
issues du processus de mesure.
Le
programme de gestion en BASIC appelle le module de dialogue,
écrit en
Assembleur,
pour rafraîchir les variables de calcul.
Le
BASIC
facilite
les
calculs
de
bilan
et
la
visualisation du
tableau de bord de la microcentrale.
CONCLUSION
La microcentrale ainsi réalisée est un prototype de laboratoire.
L'utilisation des techniques de pointe et sa conception modulaire en
accroissent la fiabilité et permettent une extension aisée.
Chaque
module
a
son
autonomie
de
fonctionnement.
En
cas
d'anomalie,
le
fonctionnement
global
de
la
microcentrale
n'est
que
partiellement perturbé.
La
spécif icat ion
des
tâches
par
les
réseaux
de
Pétri
et
une
programmat ion
structurée,
ont
permis
d'optimiser
l ' exécut ion
des
différents programmes.
A l'aide d'algorithmes approprles,
les commandes élaborées par les
processeurs
à
partir
des
paramètres
mesurés,
sont
appliquées
aux
convertisseurs statiques.
Cette
stratégie de
commande autorise
un
fonctionnement
optimal
des dispositifs.
-
113 -

---

CHAPITRE
IV
RESULTATS
EXPERIMENTAUX
-
114 -

---

INTRODUCTION
Nous
procédons dans
ce chapitre à
l'analyse des performances du
prototype
de
laboratoire
de
la
microcentrale.
Les
essais
dl opti-
misation
sont
effectués
sur
un
générateur
photovoltaïque
de
400
W
crête avec des batteries 48 V/250 Ah.
Les
charges prioritaires n'étant
pas encore mise en place,
nous
avons utilisé un banc de charge R-L pour simuler leur fonctionnement.
Les résultats de la simulation que nous présentons ont été obtenus à
partir de
différents
scénarios
de
fonctionnement
déterminés par les
conditions météorologiques.
IV.l
SIMULATION
EN
LABORATOIRE
DE
LA
MICROCENTRALE
I V . l . l
Langage
de
programmation
Un problème de choix se pose lorsque l'on doit réaliser une tâche
dont
l'exécution
est
assurée
par
un
dispositif
micro-informatique.
Pour une tâche quelconque,
la micro-informatique apporte souvent deux
solutions,
une matérielle et une logicielle.
Le choix est généralement
déterminé par des contraintes liées au temps,
aux calculs complexes,
au dialogue opérateur-machine, etc .,.
Les
contraintes temporelles
liées
à
l'étude
de
la simulation du
fonctionnement
dl une
microcentrale
énergétique
éolienne
et
photo-
voltaïque ne sont pas sévères.
La modélisation du fonctionnement des différents éléments entraine
cependant
un
calcul
assez
complexe.
LI exécution
des
tâches
et
la
visualisation
des
résultats
nécessitent
d'importantes
ressources
graphiques.
Pour toutes ces raisons,
nous avons choisi le BASIC pour
le développement des programmes de simulation.
-
115 -

---

Certains
modules
du
logiciel
sont
écrits
en
langage
Assembleur
80286.
Ce
sont
les
modules de
dialogue
entre
processeurs,
qui
con-
trôlent
des
circuiti
d'interface
nécessitant
une
programmation
pointue. L'exécution de ces modules demande une certaine rapidité.
Dans
le
programme
en
BASIC,
i l
est
prévu
des
modules
qui
permettent de faire appel aux programmes "Assembleur".
IV.1. 2
Base
de
données
Une étude différée du fonctionnement de la microcentrale exige la
constitution d'une base de données.
Alors que le tableau de bord nous
donne
des
informations
en
temps
réel,
la
base
est
constituée
pour
avoir
une
appréciation
de
l'évolution
des
caractéristiques
de
la
microcentrale.
La
sauvegarde de
tous
les paramètres de
fonctionnement
est donc
nécessaire.
Le
tableau
ci-après
montre
la
structure
de
la base
de
données
pour
une
journée
de
simulation
du
fonctionnement
de
la
microcentrale.
Cette
base
comprend
dix
paramètres
que
nous
avons
sélectionnés
pour
refléter
l'évolution
globale
de
la
station.
La
période
des
enregistrements
est d'une heure alors qu'à la station météorologique
de Dakar-Yoff,
les données sont enregistrées toutes
les trois heures
[la]
H: Heure
Es: Ensoleillement
(W/m 2 )
V: Vitesse du vent
(mis)
PP: Puissance photovoltaïque
(W)
PGE: Puissance éolienne 1kW
PPE: Puissance éolienne 100W
CB: Capacité batteries (Ah)
PB: Puissance batteries
(W)
PC: Puissance charges fixes
(W) PE: Puissance excédentaire
(W)
-
116 -

---

H
Es
pp
V
PGE
PPE
CB
PB
PC
PE
0:0
0
0
6
550
120
56
5
4
661
1:0
0
0
5
484
98
56
5
4
573
2:0
0
0
6
550
120
56
5
4
661
3:0
0
0
5
484
98
56
5
4
573
4:0
0
0
5
484
98
56
5
4
573
5:0
0
0
7
600
136
56
5
4
727
6:0
0
0
6
550
120
56
5
4
661
7: 0
0
0
7
600
136
56
5
4
727
8:0
4
5
6
550
120
56
5
4
666
9:0
40
46
6
550
120
56
5
4
708
10:0
206
238
5
484
98
56
5
404
412
11: 0
450
520
6
550
120
57
5
404
781
12:0
693
801
7
600
136
57
5
524
1008
13: 0
859
993
6
550
120
57
5
404
1254
14:0
895
1034
4
408
91
57
5
404
1114
15:0
790
912
5
484
98
57
5
4
1486
16:0
576
666
4
408
81
57
5
4
1146
17:0
323
373
6
550
120
57
5
4
1034
18:0
109
127
4
408
81
57
5
4
607
19:0
4
5
7
600
136
57
5
324
412
20:0
0
0
5
484
98
57
5
420
157
21:0
0
0
6
550
120
58
5
420
245
22:0
0
0
7
600
136
58
5
164
567
23:0
0
0
7
600
136
58
5
0
731
Tableau de mesures
-
117 -

---

IV.l.3
Scénarios
de
fonctionnement
Dans les stations aéro-solaires,
la définition du cahier des char-
ges est relativement aisée.
Par contre,
la prévision de l'évolution du
fonctionnement de l'installation,
pose un certain nombre de problèmes.
Notre
objectif
est
d'analyser
le
comportement
de
l'installation
alimentant
des
charges
bien
définies.
L'étude
consiste
à
déterminer
les
conditions de
fonctionnement
de
la microcentrale avec un minimum
de capacité de batteries installées
[14]
Elle s'appuie sur des scénarios de fonctionnement des générateurs
fixés par l'intensité de l'ensoleillement et le régime des vents.
Nous avons considéré que la consommation journalière des charges à
puissance fixe est d'environ 3,5 kWh/jour.
La répartition
journalière
simulée est donnée à la figure IV.1. Au cours des différents scénarios
nous
assurons
aux
charges
une
alimentation
conforme
au
cahier
des
charges.
600 ~
500 ~
n
1
1
r.J L __,
4D0
,
'
l i
:
1
:
1
i
1
1
1
1
1
300
r
!
l
'
1
1
!
1
200 ~.
1
1
1
i
!
l '
"------1
i
1
1
~
I !
'.
100
JII , l ,
1
i
1
1
' .
.
.
i
o b==.!=~=L==i-=+-=±:=C±=:~.~_~I_~_L.~~===,'==!==±=='--....J.~.L'~~
o
2
3.
4
5
6
7
8
9
10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
22 23
Heures
Figure IV.1
Répartition de la consommation journalière
des charges à puissance fixe
-
118 -

---

La
puissance
crête,
du
générateur
photovoltaïque,
simulée
est
sensiblement
égale
à
1,3
kW.
Elle
est
calculée
en
appliquant
à
la
consommation
journalière,
le coefficient énergétique 0,36 de la zone
de Dakar
(cf I.1.2.3).
IV.l.3.1
Ciel
pollué
(ensoleillement maximum=425w/m2 et régime de vent faible
«lm/s).
En
raison
du
vent
faible,
les
aérogénérateurs
sont
à
l'arrêt;
l'alimentation des charges est exclusivement assurée par le générateur
photovoltaïque et les batteries.
L'ensemble
énergétique
couvre
une
autonomie
de
5
jours
avec un
taux de décharge maximale de 60 %.
Le taux de décharge est le rapport
entre la capacité perdue et la capacité nominale des batteries.
Sous ces conditions météorologiques,
des batteries de 300 Ah/48 V
garantiraient un fonctionnement
continu de
5
jours.
Cette valeur est
trouvée après quelques cycles de simulation.
Les
figures
IV.2. (a,b,c,d)
donnent
la
représentation
graphique
des résultats de ce scénario. Nous remarquons sur la figure IV.2.d que
pendant les deux premiers jours il y a un excédent de puissance.
IV .1.3.2
Ciel
moyen
(éclairement maximun=800W/m2 ) et régime de vent faible
«
1 mis) .
Les conditions de fonctionnement de la microcentrale s'en trouvent
améliorées. L'analyse des figures
IV.3. (a,b,c,d)
montrent que tous les
jours de 20 heures à 23 heures,
les batteries fonctionnent en appoint
avec un fort appel d'énergie.
La décharge subie par les batteries est récupérée de 9 heures à 15
heures.
Avec un tel fonctionnement,
l'autonomie
est
obtenue dès que
l'on dispose de batteries de capacité 100 Ah sous 48 volts.
De 10 heures à 19 heures,
on remarque un excédent de puissance qui
atteind un maximum de 900 W à 15 heures.
-
119 -

---

r
600
~
.,
(J
I~
s::
500
"
Cl
1
"
"....
Z ~oo
ii
f
300
,~i1111
200
! 1\\
\\
1
i
\\
100
o ~
j
)\\
1
\\
1
o
~8
n
120
144
Heur'es
Figure IV.2.a
PUH:sance phot uval Li ique
~ ~OO l
~ 350,
ial ~
300~
U
l
\\
::1 L~
150 ~
1
10JL-~-L-_~-L-_~--'--_--L_~---'-~---'-­
o
~8
n
120
144
Heures
Figure IV.2.b CapacHe ;Jes batterles
; ;
600 r
'"
r
g 500 r
~
~
1
~ ~oo ~ rl
Ill, fl
Il
Il /:
1
~
;
1
!
!
1
1
(t
1
1
300 >-
1
l
\\ \\ i
li
1
i
1
!
1
1
1
r
: i :
, !
200
1
1
1
'00 f
o '---'-'-.L.-..Jl._L.-'-L...Ll._LJ-'-"-_LJ-'-""-_.LJ-L-IJ-_.L......L-L....l.L_
o
48
n
96
120
144
Heures
Fi~urc IV.2.c
Puissance des charges flxes
~
;
500
~ ~oo r
l
"
1
"....
;:l
0.. 300
1
200
1\\
o
21
""
120
1~
Hel.lI'eS
Figure IV.2.d
PUlssance excédentalre
-
120 -

---

""
~
IJ
0
1000
0
~
fl
.....
800
::l
0.
'1
&00 ,
\\1
1
,
400 r
1
\\ r\\
1
1!
1
\\
1\\
!
\\
1
200
\\
,,
\\\\
a
0
la
20
30
40
Sa
60
70
80
QO
100
110
120
130
140
150
Heures
Figure IV.3.a
Puissance photovoltaique
=h n, il /' '\\ /"
70~
1 l
\\ )
\\
/
\\
/
\\
60 r
\\__
'---- '
L)
\\__J
__
50 ~
--
:: ~,
20 ~
r
la l
o ~-'----'--'--~-'--"""""'~~~_.-L-~.L.........--'-~...I..-"""""'~J-"""""l-.o...--'-"""""'"
L . !
o
la
20
30
40
50
60
70
80
gO
100
lIa
120
130
140
150
Heures
Figure IV.3.b: Capacité des bat~erles
1000 r
r
'"
o
a
Gl
~
800
al
O'l
~
~
~
1\\
!'I
,:11\\
\\
.....
::<
C4
600 t.
)\\
1
l'
,
ii
!
1 i
~
! \\
i
400
/1
j-
)~I
1\\
Il,
1
1\\
1
) \\
) i l ' ,
) 1
'"::.J\\...JJ...L.U~LL~J-,--,IL..-..-L-..>............,1_\\-"'--1-'---'
a
la
20
30
40
50
M
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Heures
Figure IV.3.c
[l'Jiss,).nc'O' excédentaire
~
:oc
600 "
~
1
'"
u
~on 1
Il
[1
li
:::
'"
O'l
li
al
f
Il
il
.....
400 ~
::<
1
,
'"
,
)~
I! ~
l'
!1ii
r~ n
1
rl n
"
Il Il
300 ~
1 1 (1
'(
I l
:
f
! Il
l
,1
200 r-
i
i 1 1
! i 1
Il
100
~ Il \\
i
1
1
a a
10
20
JO
40
50
60
70
80
lia
\\00
\\ \\0
120
130
140
150
Heures
Figure IV.3.d
Puiss ... nce de,' chal"l]es flxes
- 121 -

---

IV.1.3.3
Ciel
pollué
(éclairement maximum = 425 w/m 2 ) et régime de fort
(> 4 m/s)
Sous un
régime
de vent
fort
la microcentrale dispose en continu
d'environ la kWh/jour qui représentent l'énergie minimale fournie par
les aérogénérateurs
[figures IV.4. (a,b,c,d)].
Ces
conditions
météorologiques
entraînent
le
fonctionnement
en
tampon d'énergie des batteries
(Ibatterie #0 A).
Les batteries servent
alors
à
assurer
le
couplage
en
imposant
une
tension
de
service
constante
de
48
volts,
la
capacité
étant
minimale
voire
nulle.
La
puissance excédentaire varie de 50 W à 1100 W durant la journée.
IV.1 .3 . 4
Ciel
moyen
(éclairement maximum = 800 W/m 2 ) et régime de vent fort
(> 4 m/s).
Ces
conditions
météorologiques
sont
trés
intéressantes pour les
sites
de
microcentrales
aérosolaires.
En
effet
à
tout
moment,
la
puissance totale disponible est suffisante pour alimenter les charges
à puissance fixe,
et un excédent d'énergie appréciable est utilisable
par
la
charge
variable.
L'autonomie
de
fonctionnement
de
l'installation
est
acquise
et
la
présence
des
batteries
n'est
nécessaire que pour garantir la tension de service constante
[figures
IV.5 (a, b, c, d) ] .
IV .1.3.5
Régime
de
vent
fort
(>
4
m/s)
Le
fonctionnement
de
la
microcentrale
dépend
exclusivement
de
l'énergie
fournie
par
les
aérogénérateurs,
la
batterie
venant
en
appoint.
Le déroulement de ce scénario montre que,
pour les conditions
météorologiques
ainsi
définies,
les
aérogénérateurs
sont
sur-
dimensionnés pour alimenter les charges à puissance fixe.
Quelque soit
sa capacité,
la batterie fonctionne toujours en tampon.
Cependant,
la
puissance excédentaire varie trés largement. On note
même des pointes
de 700W [figures IV.6(a,b,c,d)].
-
122 -

---

ouv .
i
al
U
c:
III
CIl
CIl
-...;J
0..
400
Figure IVA.b Capacité des hatteries
~
MO r-
:..
'""
'"
u
C
soJ
«l
Ir,
l
.,
1
....
~
400 ~
n
::l
~~
0..
1
1 i
r
~
300
r1
l
! 1
il
200 f-
Il
i
Il
1
,
100 ~
1
1
u
0 UU 24
48
n
120
1<1-4
Heures
Figure IVA.c Puissance des charges fixes
1200 ~
~ 1100
1000
QOO
800
700
f
1
V
--~---'-_~_ _ -'----~_ _ L-_~
24
n
120
1<1-4
Heures
Figure IV.4.d
rU~ssanc~ excédenta~re
-
123 -

---

la
20
30
40
50
60
70
80
gO
100
110
120
130
140
150
Heures
Figure IV.Sa
P'l1ssance des gèr,èrateurs
50 i-~
~~,....---..J'
r
4S
----.r---,---r--
4 a f--------..------r-
i
35 ~
f
30 ~
r
25 r
,
20 ~~
15
la ~l
S ~
a r_----..L.-~_..L......~~~~~__~~~~___L~_~_~~_'_~~_~~~~
a
la
20
30
40
50
60
70
80
gO
100
110
120
130
140
150
Heures
Figure IV.S.b
Cap3cité des batteries
600
500
300
200
100
30
40
sa
60
70
80
gO
100
110
120
130
140
150
-Figure iV.s.c ?'lls3~nce des charges fixes
1700 ;-
~
1500 ~
11l
1500 t
1,
Ü
\\400 ~
'\\
C
il
!\\
(\\
<Il
\\300 r
il
.,
..
! \\
i \\
-
r
i i
.,
1200
! \\
! \\
p;
1100 f
,, \\
i
1000 i-
l
,
\\
1
.
1
, ,
900 ï
i
,
800 (-,
1
,
700 ~-' \\
~
1
'1
600 f"VU
. (V~\\
SOO f
\\
Il
400 l-
I
~
30~ ~
W
'
200 ~
100 ~
o L_~_---.--J ___~._.......--------.L.....
0
10
20
30
40
50
60
70
80
gO
100
110
120
\\30
140
ISO
~h~ures
-
124 -

---

' ...... 1
1
•
1
)00
100 :~fJWJv\\{,\\f"V\\vl/JVIJ1\\\\{\\.jv-f\\1/\\;{"'1\\fJfl
100
~
__-'---."'--------.1~_
o L~---,,_~--,-,~_'~_
a
24
48
n
Ql5
120
1404
Hp.'Hes
Figure IV.6.a
PUlss~nce des g&nérateurs
Figure IV.6.b
Capacité des batteries
L ~ i
1
1
1
1
J,
120
1404
Heures
Figure IV.6.c
P::"33"OCe d,,~ charges fixes
t
1
J
-
125 -

---

Nous
avons
étudié
le
fonct ionnement
de
la
microcentrale
sous
certaines conditions météorologiques.
Le
logiciel de simulation nous
offre des possibilités de contrOle que nous examinons aux paragraphes
suivants.
IV.2
OUTILS
DE
CONTROLE
IV.2 . 1
Tableau
de
bord
La conduite d'un processus
industriel
réside
sur la capacité de
l'opérateur à
apprécier en temps
réel
l'évolution des paramètres de
fonctionnement.
Lorsque
le
contrOle
est
réalisé
par
un
système
informatique,
le suivi devient difficile si l'on ne dispose pas d'un
tableau de bord.
Dans notre réalisation,
le tableau de bord renseigne sur les con-
ditions
météorologiques
du
moment,
la
puissance
fournie
par
chaque
générateur,
l'état de charge des batteries,
l'état des convertisseurs
statiques ainsi que la consommation des différentes charges.
Le bilan de puissance est également visualisé à tout moment.
Les
figures
IV.7.a et
IV.7.b montrent
des
copies
d'écran
(Hard Copy)
du
micro-ordinateur au cours de différents scénarios.
Sur
la
figure
IV. 7 . a
nous
avons
des
conditions
météorologiques
favorables
avec une belle
journée
et
un
régime
de vent
fort.
A Il
heures l'ensoleillement est égal à 450 W/m2 et la vitesse du vent à 7
mis.
Le générateur photovoltaïque délivre une puissance de 520 W alors
que les aérogénérateurs fournissent respectivement 600 W et 136 W. Les
batteries
48
volts
sont
chargées
et
traversées
par
un
courant
de
maintien de l'ordre de 100 mA.
-
126 -

---

Centrale Energetique Multigcnerateurs Eoliens et Photovoltaïques
11. : {1
hj
-
1-'-
Photopiles
l.J·, -~ i
'L, l... t,p
..,.
1"·1 l''1 ":Ir
., °ll
..• 0
1t..m.f..
Grande EolIenne
lQ
c;
1 If;
U.i' ~ ~)-Q Qv
_~
~
~ [J ~ tJ ,
l.Jl.J'
11
3H"Ov
ue =~ ~~1l{L~l\\)
(0
1('
.-
11' ( '
}.. )
....
~} 8f :fl
IG =18.400
.:I.U
--
4 . ~i~Jn
t.._.
U
H
~C!,lj
.1
~1
<
}'~c -.'
:t~ JÙ~'~I ('Il:'"
Vv =::
'/ ,BOr'v"'s
Vv ..
7 .Ont'!/~:;
-.J
.........Ile&I!u-.....-~_~~.Mf_
•
......
:..I.~.,,~:
PI
()
,,1~ll:~~~~_,I)~~PI';,~~;~'~m;!~::E ~.~
~)L,' i
'1
1U ] ..h,dr le.,c ] OU! n ... e
0
,~t~"J GH l
~
p.
iPu ~ SSülice ahsorbee ==
4lj~jH j
1-'-
' - , '
~
r-Y'l._-~---_·~-,"
IPop=
(''''.
1
1~AJU
N
rt
--.J
1-'-
0
i Pui~~'ncp pxreden =
847
l.~
..:,.r.::~~...:..-...::..-..;.:l~
;..;.:......:..~
:u_"ij
•
. . :
•.".
t...
. .
w!
"
1
1
.
.'..'-_.
_ l _ a " " " - - - - ·
l'-·,
..
,
1
1
~
(J)
.-
_~~~lJR
r-'~;~:~----~~~·-· m~
i-'---l
j..----- "'''-''-''
;3
(0'
rt
.~, 1..F"~·d ,,:~ d
~
.,1.
C
1
f.i 1
1
1
(0,
0
11
r·--i-l~;~Jr~:-:;-(.if~jli· J 1.lb:-:4B"El
::~=lr=-=-~~-~L._-.J
v
1
_
PF:-0404w i
0
,,_
1
1
[-
2qÇl~ /'''' k' ,
~ .-1. '.10),.. r·-·-·- _.--l
1
......
" "
1
1
j.,--.----.-
,
1 .r.t.,).l ~I
1
-
.• rI !lf~..
j
1
l"
)
1
1
0
--"-_.-':-~.._.
•
-,-_.
1
- - ' - . _ _._-
. . ,
...
1
. .
1
-_._- - - - - ,
,
'
a Ilf~J)[ E<
lQ
.,::~,::--.
p'
i
l
,l , f I " -, .....:,
1-'-
[.
"1
!
.
~
~
~'l
1;.
....
''': 1
~ +
•
II
.. Il''
Itjtl •
l
'
"
1
1
... l
..,
_ _ >
..0
1
c;
J IlhLHhm
1
IllIr<ilJiillHJlliII!i!'I,kE
, 1 Il,,,·'' .. m ,,- •
.
1.' VI <,
,
(0
(J)
l ...... ! ~':::.-::'=::-=:.~:':~:==.=
1
Il
1
]
r-"--- .. -._,.
Hl
Pl
<
C--··I·-";]ll(,~,.- [ï~~~-il~ l'
Il
1
••.
_.
;
~ 3
'" of. ~ 'l...' li'
1
0
,
1
1
1
11
Pl
t1
':>~.L<
i .. -- .---.:,.--- i:·::-::=J
.:.=::~::.::::.:II /·'lle'},""';·
......
" 1 , , '
1
L,R .r! II d,
(0
(J)
'. ....
,,- ' .....
Il' '. "
Itl~·'~ '.••.; nUl'
i'
l ,
1
~ ;U~ '~.fl,
1
.',:'
.. ~"
" " ' ' ' ' ] '
QI.
1
1
T"
:
".~ ~·Lr Il, ,~. - ..
: '
:i lii! oI ....:'U ~.~ ..•l't.îl..
:
L.
-_
1..
,
j
,-- --
.

---

, '1
. " .
U
~.,
''''''
f"~ ~::.~. ..~.. ,,": :1 .. :>
L",.... \\ • t ,dij t,
f,
I
l;''lt''Y''J l" ..' ..'j. .' ,"" .,''''
l
~ ~ :, ..~..~ Opne)" "YC P 1j ~"'l::-
:l',P il ;' pn'·::
"~!. "1.» 'h,r, 'j' "~","') '~t;:I .; ~. ll' f ~ <:'
~.('~' ....' ~:i~:..'.'''.
:'·:i~·A'l. ...
,Ii~ .~ ~, ....".11 ~.......... <.
', ........1.,. ~..~
I
.. ,
• • -t
1.
.. ' .~.
1... ,.
!. ~ 1: 'l J ~ 1(..1
".~.~ .. 1,..1 .• Q ~ •..• '0_1-
';14 : 4n
hj
1-'-
l'~p ..:L..; .j.o
('1'~'
j
··:~·"t·· ,n
\\Q
IH.,,,.. ·tP·!I) .:~ ., ,,>,;:~
, 1 "" ..'
'lJj
..1. l 'L••••
1 ...' 1. .• il. \\.,
l',(., l'~ e~r'~I'V~
.. .Ii:. (..ota W
'l.~r
" ..P
_.
..
n.~1
l~'l . .~ .T ,;\\ .... ,.:\\
.0 l 1. Cf ,r lL.
C
l np
":'rr;"
C'
H
;l'il.~ :;.:
,J'I:')I, f.:'iIV
,lf' "c:
l;;l
j';'I\\1
~.r ...1
'C. • IlJ ,
tiC =
n,Hv
(1)
TI~
u
';:~(;\\~)
"1' P
(10
nu ')
J p . .
0
PUf\\
A. U
.l_.J
,.,..
( j ....JlJ '1
l J
- ..
u .,t.v..
::~:
~J , ùoh
H
,r-"h
''''''b
<:
\\Ill
="::
U
L1:UM/'<:,~'
~.) \\} 7'~
f'l 0 ~h.,/<:,:,"
f' ~ ....
~L
t,Hl
1,
t." ot (Jf.Ji
IC., Ir
r'\\,(~
~
......
~J~.... I Il
"".1'
-.J
UM••_ .._-_........ . - _•. - -• ..-.........
• • _ _
j
ol~
- - - . . . . -......,I, .... ~...
tJ
~......".-, .j.-.._._.. _--"_.....,,_.,
~ r~ n f1N lW J'U l S(~f1N('F
1
l
1
1
j ''o' ......11
~...J.
Il. lf,..,
l' ..J
'\\
(")
i l ' " ·,rt'ï, l'UT::
r.:lu i
'1 n.,.; -c;'<,:· ..."fH'f:.
1,·')l.l,,·r"'l· "..
0':
1
îH·k~,I,.;
a
1ii, l{,~'...
·L"j;!It'C
1
i i
\\...d .\\1" I-.I''\\.-J.{ ..l
il\\",.,1
1'1.
Ji. Il 1
~..,
Ir, ..!
!!""Il l
~
1
0-
,
1
1
1
:1 Pui <'<:::'-;~nr'(~ ah-e;~odJep ;:.
d·j·~"~~,l i
1-"
'. ~' __.J
1
Il
...._ ....__ ....'
,c.............
1.
'_ __
~ .'. '. '.' ,:>,.> .,,1" <. . d .
.
"
, " ' . ,
:
rT
1-"
--'
a
f\\)
l '.
.
l '
...
1-....... 1
i jj, , ., 'l:'<' "'TH'f' exc:erl,,,,.,
:.:~
h!c" j
1
1
l
'
u
,r.. ;::'"Ci
~
~
1
U t . d "
...
~ .
._-'
1
: , , , _ . . .
"
•
•
~"",,-~---"_'''''II,I
~
i·mCHEun
,
,
..
1
r..__· · ·_·_--..·-·_·_-'-
_._ _.-.__ _.,1
co
(Il
1.---
1
j''''
.no,. , r '
", U
1
~
'" ......., •.. , ~.. n
;3
___..-' "_.....__.....
.._........
,
l ,d.... l.J'"., II
i
r·..
l
---·--·-·--'-·1
(1)-
' . , . 1-.,
~. .
"
1
1
rT
.:I.u>··cl. i~ H
1
1
(1)-
..·...·_·, p·;--·.._....__...·_·_·..::--I
1
1
. . . . . . . .
1
1·__·.·_..·_.......·'-.. ·1
a
P]i':c:4B4u
I ~J",·", ...···
ï.~,., 1
1
1
RUl" ... li l \\
l'~
,
1
i' -- ." d li' '..'.
th...
1
tRp
d., () ,:J
\\,.1
•._..._,'
.
..
•
~:::::.::1 ,-"""-"- ~ ._._. __
H
a
r
1
1
.,'
l '
l
j_._....
"n~~
J ' , . I '
\\ " ,i 'n 1
â ' ' ' ' 1
'
11 -1'
1
. .
,1 .''"
f·--·---..---..·
f-'
I....I..~
, ' - - ' ,
1
1
1
1
r· l "-------··--·- -_.--.-..
1
.. i'
.,."'~"! 1
.11, .Lt ,1
1
1
1
_
_...
'."
,
- . - ••- .
1 -
-
' ' ' ' ' ,
i
1.
. _ _".)
a
\\Q
CHfiHGE8
1-"
>0
I:·::::~~-l LI HflCliEUIl .1------1 \\---1.'1
Onduleur \\
1
FqV]j~'"
.!.h .n.>
C
1
1
1
:
1
1
1
_
_._,
_ _.1
(1)
(Il
r' - ..
...-.....
-
'.-
-
1
'"-'''
0-
r;~~~·::·
(1)-
..·_..··_-~,;....._·I
._. -...----,---
Hl
r-·-~;~....J~:::~~:.~· -"-~~~~:-l 1
LW
]
Pl
~. ..
1.11
t. l'
t.,t<
1
1
\\
<:
"~",
1
i
.'
1
a
H
(\\~T'r""::)
1 · ._
":·~:n ~-
..,
\\...·::=_1
Pl
tJ
f-'
C')
q l
......__.~.....-
~. '~PI n''-U''D
"fQ
.::;.
fHjrU~, ~H
Y.{J
."I~I
(1)
~;E;J==:== ~f1HRGE 1
(Il
L_.,
...... ..
.._--_.
. ~
~
_
~
_

---

Le régime de fonctionnement des
charges à puissance fixe est tel
qu'elles consomment 404 W.
Le calcul du bilan de puissance permet de
constater
que
la
puissance
totale
fournie
par
les
générateurs
est
égale à
:
520 W + 600 W + 136 W
1256 W
Elle est supérieure à la puissance totale consommée par les char-
ges fonctionnant à puissance fixe et les batteries. Celle-ci vaut:
404 W + 5 W
409 W
L'excédent de puissance est alors de:
1256 W -
409 W
847 W
La
figure
IV. 7. b
correspond
à
des
conditions
météorologiques
défavorables.
Les
batteries
ont
assuré
une
autonomie
de
fonctionnement
des
charges
à
puissance
fixe
pendant
5
jours
en
continue.
Elles
sont
maintenant
à
la
limite
de
décharge
admissible.
En
conséquence,
les
charges à puissance fixe seront déconnectées graduellement.
IV.2.2 Tracé du point de fonctionnement des générateurs
Les caractéristiques I(V)
du générateur photovoltaïque et P(V)
des
aérogénérateurs
sont
visualisées
sur
l'écran
graphique
du
micro-
ordinateur
de
simulation.
Cette
visualisation
est
précédée
de
la
sauvegarde des 16 Koctets de mémoire graphique du micro-ordinateur qui
gèrent le tableau de bord de la microcentrale.
Dès lors la commutation
de l'écran est possible.
-
129 -

---

IV.2.2.1
Générateur
photovoltaïque
400
W Crête
Pour une simulation numérique,
l'expression analytique:
l
Icc. (l -
exp(À.(V/Vco - 1))
modélise de façon assez simple la caractéristique I(V)
du généra-
teur photovoltaïque
[51].
Avec:
Icc courant de court-circuit proportionnel à l'éclairement,
À
facteur de forme,
ajustable en fonction de la
caractéristique réelle,
Vco tension en circuit ouvert,
V
tension aux bornes du générateur photovoltaïque,
Cinq
caractéristiques
ont
été
tracées
pour
des
valeurs
de
À
variant de 8 à 12 représentant les caractéristiques I(V)
du générateur
photovoltaïque de 400 W crête.
1
Les
données
de
fonctionnement
optimal
(Iopt, Vopt)
obtenues par
simulation ou par mesure
réelle
sont
positionnées
sur
le
réseau de
caractéristiques
(figure IV.8).
Le point de fonctionnement se déplace
en fonction des valeurs obtenues.
IV.2.2.2
Aérogénérateurs
Un réseau de caractéristiques P(V)
réellement mesurées pour dif-
férentes
vitesses
de
vent
est
programmé
à
l'avance
sous
forme
de
tableau. A l'appel du module d'exécution correspondant,
le réseau est
visualisé à l'écran. Pour une vitesse de vent simulée,
on en déduit le
point de fonctionnement
(Popt,Vopt)
qui est ensuite positionné sur le
réseau
de
caractéristiques
(figure
IV.9).
A
chaque
aérogénérateur
correspond un réseau propre.
-
130 -

---

?--::~~7'
................ ···~···--·:=~·-
..
..-.-.•.
·.~.:~~:~,··.?;,7
~",I'
.
" •••. - ......'.....
...
..
...~....
.
.'~
....
1
............
••••
"
1
.'
"
"
...
1
- - - - - -......::.. - - -,...!.. - - )/ -
~f- - - -,1- - - -
,,./
,/t
./
.'
1
,
1
1
:
1
,..
"
l'
II'
1
...
1"
1
l'
l'
,.
1
"
l
1
1
"
1
J
/ /
(
l
1
i'
1
1
m
- C')
CD
N
a:
J
i
1
~.:--- --.--t--,J..-L,-L.--
N
Figure IV.8
Caractéristiques du générateur photovoltaïque
Evolution du point de fonctionnement optimal
-
131 -

---

..............
....
..---
......
...............
.
..
.....•......•...•.••_.....
.....
..
_
.
.
..-
.-.------_..
• J '
./ / •..•.,/.//..
./
. ..
•1
.,1_'
...." ..
1
1'0
•1
..,/
l
,....
.,.-..,
1
1
,l'"
J
1
0 ~
,
1
•••0.
"1...
1
1
l
' .
f.....
1
1
l'
'/~
1
1
.1
" -
1
1
1
'1
1
1
"
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
l
"
1
1
1
1
1
1
l,
Il
l,
1
1
"
1
1
1
1
1
l,
1
1
1
1
1
1
1
l,
1
1
1
1
l,
1
!
1
1
...
l,
1
C/J
........
C
C')
tr------o'----.-------.-----.---r-'-----.---
,.....,
ro
CD
c.D
Figure IV.8
Caractéristiques du générateur éolien
Evolution du point de fonctionnement optimal
-
132 -

---

Ces modules de Positionnement du point de
fonctionnement des gé-
nérateurs
sur
leurs
caractéristiques
sont
exécutés
sur
ordre
de
l'opérateur
de
façon
indépendante.
Au
cours
de
l ' exécut ion
d'un
module,
l'envoi
d'un
ordre
de
f in
assure
le
retour
au
programme
appelant. Ce retour s'effectue alors par la restitution du contexte de
la mémoire graphique.
IV.3
CAS
D'UNE
LOCALITE
TYPE
Nous avons appliqué le programme de simulatiqn pour la détermina-
tion de l'autonomie énergétique d'une petite localité en l'absence de
soleil et de vent.
IV.3.1
Cahier
des
charges
Les principaux paramètres pour le calcul des batteries sont:
-
la température,
-
la tension d'utilisation,
-
la puissance journalière consommée,
-
les taux de décharge et d'auto-décharge admissible,
-
l'autonomie.
A partir des puissances instantanées,
des équipements alimentés et
des
durées
journalières d'utilisation;
nous
avons
calculé
l'énergie
consommée par période de 24 heures.
Les puissances instantanées sont
données soit par le calcul,
soit par la mesure.
Nous avons supposé que la consommation journalière de la localité
ainsi que sa répartition s'établit comme suit:
- 8 lampes fluorescentes 20 W fonctionnant 3 heures/jour
(19 heures à 22 heures),
-
12 lampes fluorescentes 8 W,
fonctionnant 2 heures/jour
(20 heures à 22 heures),
-
133 -

---

-
4 télévisions 40 W fonctionnant 4 heures/jour
(19 heures à 23 heures),
-
4 réfrigérateurs 100 W fonctionnant en moyenne 5 heures/jour
(10 heures à 15 heures),
-
8 téléphones fonctionnant 1 heure/jour
(12 heures à 13 heures)
avec une consommation de 15 W et 23 heures/jour
(0 heures à 23
heures)
avec une consommation de 0,5 W .
L'intégration des différentes consommations aboutit à une consom-
mation journalière de l'ordre de 3500 Wh/jour.
En
l'absence de soleil et
de vent,
l'alimentation en énergie de
cette installation doit être assurée par des batteries 48 volts.
IV.3.2
Méthode
de
calcul
A partir de la consommation journalière,
une méthode de dimension-
nement
rapide
permet
de
faire
une
estimation
du
générateur
photo-
voltaïque
et
des
batteries
à
partir
des
coefficients
énergétiques
déterminés pour la zone de Dakar
(voir figure 1.6)
[25].
Ces
coefficients sont
respectivement
de
0,36 W crête et
7,44 Wh
batterie pour disposer d'une énergie de 1 Wh par jour.
La puissance crête nécessaire pour l'alimentation de
l'installa-
tion est égale à:
Pcrête
3 500xO,36
1,3 KW crête
Alors
que
la capacité des
batteries
48
volts
correspondante est
de:
CA
(3 500x7,44)/48
542,5 Ah
Le choix des batteries doit se faire en fonction des normes exis-
tantes sur le marché.
Les batteries sont classées en fonction de
la durée en heures de
l'autonomie assurée
(tableau ci-après)
[25}.
-
134 -

---

Capacité
(Ah)
en an au régime de:
10 heures
: 50
75 100 150 200 250 300 400 500 600
800 1000 1250
20 heures
:
56
84 112 168 224 224 336 448 560 672
896 1120 1400
100 heures
:
70 105 140 210 280 280 420 560 700 860 1150 1140 1730
En se référant à ce tableau de performances, on choisit des batte-
ries offrant une capacité à C/100 de 560 Ah soit une capacité de 400
Ah à C/10.
Le calcul théorique de l'autonomie avec une capacité de 560 Ah/48
volts et 80 '% de limite de décharge conduit à:
560xO,8x48/3500
6,1 jours
Avec 60 % de limite de décharge l'autonomie n'est plus que de
560xO,6x48/3500
4,6 jours
Dans
les
calculs
d'autonomie,
on
considère
que
les
conditions
météorologiques défavorables durent 5 jours dans le pire des cas.
IV.3 . 3
Application
au
logiciel
de
simulation
Nous
avons
utilisé
le
logiciel
mis
au
point
pour
simuler
l'alimentation en énergie de la localité étudiée au paragraphe précé-
dent.
Avec des conditions météorologiques défavorables
(sans soleil,
ni vent),
nous déterminons la capacité des batteries qui assurent une
autonomie effective de 5 jours. Pour cela,
nous partons d'une capacité
de
batteries
initiale.
Lorsque
la
simulation
est
commencé,
nous
observons
une
décharge
progressive
des
batteries.
Le
cycle
de
simulation se termine lorsque
le taux de décharge atteint
60 %
La
durée
entre
la
début
et
la
fin
de
la
simulation
représente
l'autonomie.
-
135 -

---

800 r~i
700 r----,
l''----,
600 ~.
'----..,~
f
~--.,
500 ~
'~
400r
!
. 300 l
1
,
200 r
r
i
100 t·
1
i
o L_. &.__1 _.J-3_-4__..L_-J-....-1_~ .._.J ~_~_--.L_ ..•__L-L.....-J__-L.--J_'- 1 !
1
'k--1.
1
1
..L._J--,--L.......!......
o
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100110120130140150160
Heures
Figure IV.10.a
Evolution de la capacité des batteries en
l'absence de soleil et de vent
L __ L.-.-.L.__-'-_L_.... _J---L_-1---L.......J---L..-~J
!
1
L-..L-....L-
1
•
J
70
00
90
100
110
120
130
140
150
160
Heures
Figure IV.10.b
Evolution du taux de décharge des batteries en
l'absence de soleil et de vent
-
136 -

---

Lorsque la durée n'atteind pas 5
jours,
on recommence un nouveau
cycle en modifiant la valeur de la capacité initiale.
Après plusieurs
essais une capacité à C/100 de 700 Ah a été retenue.
Avec une telle capacité,
une autonomie de 5,7
jours est garantie
sans dépasser la limite de décharge
(figure IV.10.a et IV.10.b).
Les différents résultats ainsi présentés au cours de la simulation
ont permis de constater qu'une autonomie en énergie de 5
jours d'une
installation alimentée par des
énergies
renouvelables,
éoliennes
et
photovoltaïques,
est
obtenue
pour
des
conditions
météoro~ogiques
défavorables avec des capacités de batteries importantes.
Lorsque ces conditions s'améliorent,
la valeur de la capacité des
batteries qui assure l'autonomie diminue. En fonction du rapport entre
la puissance installée et la puissance consommée,
on peut envisager la
suppression
des
batteries.
Cependant
la
tension
de
service
risque
alors de fluctuer.
Les
batteries
ayant
un
mauvais
rendement
de
restitution
de
l'énergie stockée,
i l est donc plus
judicieux de dévier l'excédent de
puissance vers une charge adaptée.
IV.4 EXPLOITATION EN DIFFERE DE LA BASE CONSTITUEE SUR LE SITE
Le fonctionnement du dispositif expérimental a été testé.
L'opti-
misation et
le transfert de
l'énergie ont été obtenus
en
appliquant
les commandes numériques adéquates aux convertisseurs
statiques.
Les
tests ont été effectués sur le générateur photovoltaïque 400 W crête,
mais le dispositif est prêt à recevoir des modules de 2 kW sans aucune
modification,
vue
sa conception modulaire.
L'exploitation de
la base
de
données
constituée
permet
de
tracer
les
caractéristiques
puissance/tension du générateur ainsi que l'évolution de son point de
fonctionnement optimal au cours d'une journée
(figure IV.11).
- 137 -

---

,..
al
l.
(\\)
co
01
o
CI)
-
...
...
,/
1 "
!
1
1
lI"l.\\
Cil
111
:r
.......
C1..(}__
.J
l - L
- L - _ L
r.J
0
CIl
(\\)
c-;)
CJ
ln
C.J
l'J
Q
(\\)
111
.,
l'J
('1
111
(Tl
N
Q
111
l'~
Figure IV.ll
Caractéristique puissance-tension du générateur
photovoltaïque de 400 W crête
- 138 -

---

Une observation de ces courbes permet de constater que le maximum
de puissance se situe entre 55 volts et
65 volts.
Cette variation de
la
tension
optimale
de
l'ordre
de
16
% est
due
aux
effets
de
la
température et de la stratégie de commande.
Les tests ont été effectués
sur plusieurs
journées à
différents
moments.
La
stratégie
de
commande
adoptée
est
la
recherche
de
puissance optimale par fourchette de tension. Elle présente l'avantage
d'être
simple
à
mettre
en
oeuvre
mais
est
sujette
à
de
larges
fluctuations.
Pour assurer une optimisation plus
fine
et tenir compte de tous
les
facteurs
extérieurs
(température,
vieillissement,
masquage),
il
est envisagé une optimisation par recherche extrémale de puissance. Ce
mode d'optimisation est basé sur la mesure de la puissance instantanée
(mesure de la tension et du courant) .
La
puissance
acquise
à
l'instant
t
est
à
comparer
avec
celle
mesurée à l'instant
(t-Te),
Te période d'échantillonnage.
Si P(t)
est
supérieure
(inférieure)
à
P (t-Te),
le
rapport
cyclique
appliqué au
convertisseur statique est augmenté
(diminué).
CONCLUSION
Le
fonctionnement
satisfaisant
d'une
microcentrale
aérosolaire
repose
en
grande
partie
sur
un
dimensionnement
adéquat
de
l'installation.
Les
résultats présentés ont permis de
constater que
l'autonomie
énergétique
est
obtenue
avec
un
investissement
de
batteries
moins
lourd,
lorsque
le
site
favorise
une
présence
simultanée
de
soleil
et
de
vent
durant
de
longues
périodes.
La
caractérisation du
site
de
Dakar a
montré
que
le
régime
des
vents
forts
(V> 4 mis)
correspond à
la période de Décembre à
Mai et celui
des vents faibles
«
1 mis) à la période de Juin à Novembre.
- 139 -

---

Les
deux
aérogénérateurs
1
kW
et
100
W dont
nous
disposons
actuellement
sur
le
site,
qui
démarrent
respectivement
pour
des
vitesses
de
vent
de
3
m/s
et
1
rn/s,
fournissent
une
puissance
négligeable pendant la période de vent faible.
L'ensoleillement
sur
le
site de
Dakar
(voire
sur
le Sahel)
est
assez bien
réparti pendant toute
l'année,
même
s ' i l
existe
des
mois
(Aout
à
Septembre)
où
la
couverture
nuageuse
et
les
vents
de
sable
atténuent
fortement
son
intensité.
Pendant
cinq
mois
de
l'année
(Janvier
à
Mai)
la
présence
simultanée
de
soleil
et
de
vent
est
effective.
Cette disponibilité doit être exploitée avec efficacité en
utilisant des dispositif~ d'optimisation qui permettent de disposer de
toute la puissance produite par l'ensemble des générateurs.
-
140 -

---

CONCLUSION
GENERALE
-
141 -

---

Ce travail est une contribution à l'étude et à la réalisation d'un
prototype de microcentrale éolienne et photovoltaïque suite aux divers
travaux effectués au
L.E.R sur les énergies renouvelables.
Nous nous sommes intéressés à la définition d'une structure compte
tenu de la nature
des sources d'énergie. En effet,
la vitesse du vent
et
le
rayonnement
solaire
fluctuent
suivant
les
conditions
météorologiques et le temps.
Une étude bibliographique des centrales aéro-s~laires existantes a
permis de préciser un certain nombre de choix technologiques pour la
réalisation du dispositif expérimental.
La solution du couplage par
batteries
tampon
a
été
retenue
par
suite
des
tensions
disproportionnées
que
délivrent
les
générateurs
et
par
souci
de
réduire
la
capacité
des
batteries tout
en augmentant
leur durée
de
vie.
Une analyse des caractéristiques des générateurs photovoltaïques
et éoliens a montré la nécessité de les faire fonctionner à leur point
de fonctionnement optimal afin de
disposer de leur puissance maximale
quelques soient les conditions météorologiques.
La fiabilité de l'installation énergétique aérosolaire dépend pour
beaucoup du choix des
générateurs en fonction du site.
Ce
choix est
guidé par une
caractérisation
du
site
qui
détermine
la
répartition
moyenne
annuelle
des
vents
et
de
l'ensoleillement
ainsi
que
leur
intensité.
La simulation du fonctionnement de la microcentrale,
en utilisant
les
résultats
de
la
caractérisation
du
site
permet
d'analyser
son
comportement dynamique en laboratoire et de prévoir ce qu'il en sera
sur site réel.
Une analyse des différentes tâches du prototype de microcentrale
retenue
fait
apparaître
des
modules
distincts.
L'introduction de
la
technologie des microprocesseurs pour gérer le déroulement
de chaque
tâche,
accroît
la
fiabilité
et
la
souplesse
d'adaptation
du
-
142 -

---

Pour
les
échanges
d'informations
entre
modules,
une
structure
multiprocesseurs dotée de liaisons RS 232 a été adoptée pour garantir
des échanges fiables,
de mise en oeuvre relativement aisée.
La
structure
modulaire
de
la
microcentrale
lui
confère
un
caractère
évolutif
permettant
l'intercouplage
de
générateurs
de
production
d'énergie
électrique
divers.
Aussi,
envisageons
nous
de
porter la puissance crête installée des photopiles à 10 kW.
Le logiciel de simulation mis au point est convivial et permet le
dimensionnement
de
microcentrales
aérosolaires
en
fonction
des
caractéristiques
du
potentiel
solaire
et
éolien
du
site
d'implantation. Toutefois,
i l faut
noter que ce logiciel est basé sur
la
connaissance
des
plages
de
transfert
optimal
des
générateurs
utilisés.
Il
serait
intéressant
d'intégrer
dans
le
logiciel
de
simulation
l'influence
du
vieillissement
des
sources
sur
le
comportement de la microcentrale.
La structure multiprocesseurs
réalisée bien que performante peut
être
améliorée.
Avec
le
développement
des
réseaux
en
micro-
informartique l'intégration des modules afin d'aboutir à une structure
multitâches monoprocesseur devient incontournable.
-
143 -

---

ANNEXES
- 144 -

---

Annexe 1
Aérogénérateur
modéle
modéle
Générateurs éoliens ct photovoltaïque de la microcentrale
- 145 -

---

Annexe 2
T.elOp6raturc
d.~
lél
c e l l u l e
oc : 0
25
60
:
Puissance opti!ll.3.le (P
( \\.') :
l _)
12
11
9,7:
:-
Tension optimale
(V,)
(V):
18
: 15,.5: 1"4.3:
Courant optimal (IL)
: (mA):665 :700 :680
:
l"ension circuit ouvert
(Vc~)
V:22,2:20.5:15,2:
Courant de court-circuit
( [ c c
:(mA):700
:720
:740
Coefficient de température de tension ~ circuit ouvert
Coefficient de température du courant de court-circuit
" - - - " - - - - - - - "
Caractéristiques électriques d'un
module photovoltaïque
BPX47 A pour un éclairement de lkW/m2
-
146 -

---

Annexe 3
CARACTERISTIQUES TECH~IQtJES:
Aérogénérateur
modéle
1100FP7
- Ç~B~Ç!~~I~IIQ~~~_~~~QQ~~~~19~~~
- vitesse nominale du vent Vn (vit~3se du vent au-deld de laquelle les
performance:; nomùlolc:; sont ()h-!r:mœ.s) . .•......•.....•....•....•...•••••• 7 mis
- vi tesse du vent moyen de démÙrr0<j~ (V )'
,
,
3 mis
O
- vitesse maximale de vent admissible par la machine (VS) .. ·
60 mis
- poussée aérodynami(we max
410 daN
- vitesse de rotation nominale (Nn)
183 t/mn
- vitesse de rotation maximale (machine à vide)
195 tlmn
- puissance nominale
1.200 VA
- frf:rjUCnC0 no:ninal0.
50 Hz
~
/).
tensions nominales: U (à vide)
400 V
231 V
U (en charge)
380 V
220 V
- courilnt nom; nol .. "
'"
1,82 A
- r~sistance de deux e~roulements (à froid) (mesurée à partir
rlii
rn 11('r~('tJr)
'
'"
17 r.
- OTt-îENSIONS
ditlnlètre de l'hélice
. 5.000 mm :: 5
- corde du profil
.
200 p.lm ± 1
- masse d'une pale
. 16.500 g ± 10
- longueur hors tout
. 6.200 mm ± 10
- masse
. 450 kg
Les aérogénérateurs 1100 FP 7 G sont conçus pour fonctionner sous tous les climats.
~n particulier, le choix des matériaux (alliage d'aluminium et acier inoxydable)
ou leur protection (peinture époxy cuite au four) leur permet de fonctionner en
atmosphère maritime tropicale.
i
"
Version G : dans les climats 00 il peut survenir du givrage, nous conseillons la
verslC»11-100 FP 7 GG caractérisée par le fait que les pales sont recouvertes
de F.E.P. (TEFLON).
- plages de températures de fonctionnement
- 30° C à + 60° C
- nl~~c d'hu~idité : 0 à 95 %.
-
147 -

---

Annexe 4
p-.
3,chemin des Aulx
100 West Hoover Ave
CH-1228 Genève 1 Plan-les-Ouates
Mesa, AZ 85202
Tél. (022) 713400 - Telex 429989
Tel. (602) 962-5559 - Telex 386575
8626
Prinled in Swilzerland
- 148 -

---

Annexe 5
-f - . '. - - • •
';1 .~ ci : li ,; ü :.
(mm,
~,
L
J
~.
~~
:;
~o'---------1+----:;u...::-;,,--i
"
I~
18, chemin des Aulx
50 West Hoover Ave
Z.1. les Playes
CH·1228 Geneva
Mesa, AZ 8521 0
83500 La-Seyne-sur-Mer
Tel. (22) 713400
Tel. (6021962-5559
Tel. 94 3034 34
Telex 429 989
Telex386575
Telex 430 457
Fax (22)713 834
Fax (602)962-5750
Fax 94 87 35 52
8626
-
149 -
Printed in Switzerlnnd

---

Annexe 6
Bruclilll:c 011 \\'ol1nl'Clcur l'n V.2-1 cl HS·2J2C
:"orlllc
Sourcc
1
Désil:nllllon
\\ - - - . - - - t - - - - - - , - - - - - j r - - - r - - - - - t - - - - - - - - - - - - - - . - - - - - , , - - - - - - - - - - - - - - -
1
\\ ' . :!.l
I{S-:!.l2C
llrodll' 1('( ITT
ElA
tHE
DCE
 Ill(jricalllc
Abrégé
Française
101
AA
Earth ground
-
Terre
la)
nA
.
Transmilled Data
TD
Emission données
10-1
1313
•
Received Duta
RD
Réception données
1
1U5
.
CA
Request 10 Send
RTS
Demande d'émission
lOf,
CI3
•
Clcar 10 Scnd
CTS
Préparation émission
1
-----r··
Il
1117
CC
•
():JW Sct J{1'3dy
DSR
Données prêtes
1
7
1
Ill:!
AA
Logic ground
-
Masse signaux
fi
i
) 0<)
1
CF
•
Carrier Dete!.:t
RLSD
Détection porteuse
-
Reserved
9
,
-
1
-
Réservée
ln
_.
..-
Rcscrvcd
-
Réservée
.--:-~.. -._ ....---~-._-.+---+----.+----------------+---+--------------1
11
;
1~(,
1 -
1
•
Ull;Jssiglll'd
-
~on'affectée
1~
,
I~:: j SC),
•
Sl'conllary Clmer DClcel
RLSD
Seconde détection pO'rteuse
Il
! ~ l
'
SC"!l
•
Scrond:lry Clcar 10 S~nd
CTS
Seconde préparation émission
1·1
1
JI siS U A '
Sl'colldilry TrunsmÎ((cd D:JI:J
TD
Seconde émission données
1<,
Il J
i
Dil
•
Tr:lil\\lllil Clock
-
Emission horloge
,
Il''
SIlU
Sl'l'~lnJ:HY R<:l:eivl'd Dal:J
RD
Seconde réception données
,
Ir.
1-
1 r:-
Dl)
1
I~l'c·<:i\\'<:r. Clod.:
-
Réception horloge
1'\\
1 Il
1 :
1
Il:1''1~'.lll'd
-
Nonllffeclée
1
1'1
SI',"'lld:iry 1':l'ljlll'\\1 Il) Senu
1
RTS
Seconde demande émission
1
i:1I
1
~\\ 1
Ill,'
1
l);II:l 1'nmin:l1 Rcudy
CDSL
Terminal prêt
1(1.'\\. :! 1
Co;)
1
:
1
DTR
1 ..
---- !
".-.[.-------1'.....-.....- - - - .....-----
I I I
.
•
~ 1
~;t,;il,1i QuAlity Dl'leel
-
Détection qualité signa!
1
, ,
....
~ .1
l
RI
Détection sonnerie
~~
1
1
(:-E
1
•
King [)C!c":l
111
Ji
CH
!
•
[)alJ Rate Selecl
-
Sélection vitesse transmission
2J
11
j ·
Tr:ln~mil
J 13
DA
Clork
-
Emission horloge
~S
loi:!
-
•
Ull:Jssigncd
-
Non affectée
._.'
'_"
__ ._. __....
.
---l
--L
•
.. . .._. 1
150 -

---

REFERENCES
BIBLIOGRAPHIQUES
-
151 -

---

[1]
- B. V.
TOORN
"Renewable energy, a global view"
National Solar Energy Conference,
Noordwijkerhout,
The Netherlands, October 1987.
[2]
- W. OGANA
Wind energy developpement in Kenya,
a review solar and
wind technology,
Vol 4,
N/3 pp 291 - 303,
1987.
[3]
- C. LISHOU ,
C. KRAIF ,
G. SOW , L. PROTIN
"The optimisation of the photovoltaïc generator working
and energy transfer management,
from two specialized
processors.
8th EC -
P.S.E.C Florence,
Italy 9-13 Mai 88.
[4]
-
C. KRAIF,
S. BILLO, P.
ROUAN,
L. PROTIN
"Rep.l time control of the power provided buy
aerogenerators from a single specialized processor".
IFAC Symposium on Microcomputer Application in Process
Control,
Istambul 22-25 July 1986.
[5]
-
J. M.
ROLLAND & al
"A photovoltaic generator powering an underwater centrifugai pump
coupled to a synchronous motor using a current
inverter".
International Congres on electrical machines,
ICEM'86.
[6]
- C. LISHOU
"Optimisation en temps réel du fonctionnement du
générateur Photovoltaïque d'une microcentrale énergétique et
gestion du transfert d'énergie par processeurs
spécialisés".
Thèse Docteur Ingénieur,
ENSUT Dakar 1987.
[7]
-
BENYAHIA
"Economie viability of photovoltaic systems as an
alternative to diesel power plants".
Photovoltaic Solar Conference, Freiburg Germany 1988.
[8]
-
T. S. DAVIES & al
"The application of energy storage in wind energy
conversion".
International Conference on Energy options,
GBR 1987.
[9]
- H. G.
GEYER & al
"Wind/Solar electricity generation for stand alone systems
with battery and hydrogen storage".
International Conference on Energy options,
GBR 1987.
[10]
- P. A. NDIAYE
"Etude et modélisation du potentiel éolien sur le site de
Dakar. Application à la conception d'aérogénérateurs
optimisés pour ce site".
Thèse Docteur-Ingénieur, ENSUT Dakar 1988.
[Il]
- M. BREMONT,
J.P.
REQUIER
"Energies renouvelables et développement".
Revue Entropie,
N°97 1981.
-
152 -

---

[12]
-
C. LISHOU,
NG. OlEYE,
G. SOW,
L. PROTIN
"Real time management of a micropower station in a
multiprocessor environment".
9th Photovoltaic Solar Energy
Conference,
Freiburg Germany 25-29 September 1989.
[13]
- NG. OlEYE,
C.
LISHOU,
G. SOW,
L. PROTIN
"Multiprocessor control of a renewable energy micropower
station" .
INTELEC 89,
Florence Italie 1989.
[14]
- NG. OlEYE,
C. LISHOU,
G. SOW,
L. PROTIN
"Real time simulation of an energy micro-station on
microcomputer".
ISES Solar World Congress September 4-8 1989, Kobe Japan.
[ 15]
- Th. Wl LD l
"E"lectrotechnique" .
Les Presses de l'Université LAVAL QUEBEC Canada 1978.
[16]
- D. G.
S. CHUAN
(DR)
"Development of photovoltaic solar systems for urban
applications".
Regional Seminar and Wordkhop on Solar Energy Applications
in the tropics,
Singapour-UNESCO,30-31 Octobre 1er Novembre
1980.
[17]
- O. HONMEYER
"Macroeconomie impacts of photovoltaic energy generation".
European Photovoltaic Solar Energy Conference
Florence Italy 1988.
[18]
- E. VASSY
"Physique de l'atmosphère".
Tome III 1966.
[19]
-
R. BERNAND,
G. MENGUY, M. SCHWARTZ
"Le rayonnement solaire, conversion thermique
et applications".
Technique et Documentation 1979.
[20]
- MEMOSOL. Editions Européennes thermique et industrie 1979.
[21]
- ORGANISATION MONDIALE DE LA METEOROLOGIE
"Aspects météorologiques de l'utilisation du rayonnement
Solaire comme source d'énergie".
NOTE TECHNIQUE N°172 OMM,
N°557 1987.
[22]
- P.
C.
JAIN
"Accurate computations of monthly average daily
extraterrestrial irradiation and the maximum possible
sunshine duration".
International Centre for Theoretical Physics,
Trieste Italy
December 1985.
- 153 -

---

[23]
- S. JAIN,
P.
C.
JAIN
"A comparison of the Angstrom type correlations and the
estimation of monthly average daily global irradiation".
International Centre for Theoretical,
Trieste Italy
December 1985.
[24] -
J. G. M. MASSAQUOI
"Predicting diffuse radiation where only data on Sunshine
duration is available".
International Centre for Theoretical Physics
Trieste Italy December 1985.
[25]
-
"Photowatt Solar Force". Guide 1987.
[26] - M. AVEROUS
"lere conférence sur le photovoltaïque".
2e séminaire sur l'énergie solaire Trieste Italy 1980.
[27]
- B. GRABOWSKI
"Les fonctions de l'électroniques".
TOME 1 DUNOD BORDAS 1974.
[28]
-
G. W. KINGSTON,
1. F.
GARNER
"Amorphous Silicon
(a-Si)
PV power systems for commercial
buildings".
9th Photovoltaic Solar Energy Conference
Freiburg Germany,
25-29 September 1989.
[29]
-
S. BILLO
"Contribution à l'optimisation,
en temps réel
du fonctionnement de deux aérogénérateurs".
Thèse Docteur-Ingénieur, ENSUT Dakar 1989.
[30]
- P. Le CHAPELLIER
"Le vent,
les éoliennes et l ' habitat".
Editions Eyrolles 1981.
[31]
- D. Le GOURIERES
"Energie éolienne. Théorie,
conception et calcul pratique
des installations".
Editions Eyrolles 1980.
[32]
-
G. CHAUMAIN
"Etude de l'optimisation du transfert de puissance entre
des générateurs et des récepteurs à l'aide de dispositifs
microprogrammés".
Thèse Docteur-Ingénieur Université Paris Val de Marne 1982.
[33]
-
B. DACKYO
"Etude et réalisation de dispositifs à commande numérique
pour l'alimentation d'une machine synchrone à aimants
permanents par générateur photovoltaïque. Stratégies de
commande pour le pompage au fil du Soleil".
Thèse
de Doctorat,
Université du Havre 1988.
-
154 -

---

[ 34]
- M.
S. BA .
"Les microcentrales énergétiques".
Rapport bibliographie D.E.A,
ENSUT Dakar Mars 1990.
[35]
-
JM. ROLLAND,
S.ASTIER,
L. PROTIN,
C. MASSELOT,
M. LAJOIE-MAZENC
"Modélisation analytique d'un système de pompage photovoltaïque
utilisant une machine synchrone à commutation
naturelle:
fonctionnement optimal et critères
de constitution".
Revue de Physique Appliquée,
N°23,
1989.
[36]
- B. DACKYO & al
"Photovoltaic systems with inverter fed permanent magnets
synchronous machine".
International Conference on Electric Drivers,
ICED
'88.
[37]
- M. ADJ
"Etude et réalisation d'un prototype de réfrigérateur
solaire à réserve de froid destiné à la conservation des
vaccins" .
Thèse Docteur-Ingénieur, ENSUT Université C.A.D. Dakar
Novembre 1987.
[38]
-
H. G. BEYER,
J.
LUTHER,
J. S. GROHN
"Simulation of renewable electricity supply in corporating
a hydrogen storage system".
[39]
- M. M. ELKATEB & al
"Plan de dé:),.estage pour des conditions particulières".
CIRED 85,
8eme Congrés International des Réseaux de
Distribution.
[40]
- M. CACCIA & AL
"Automates programmables et microprocesseurs pour le
délestage de charge d'une grande raffinerie en Sicile,
alimentée par le réseau national et par des générateurs"
CIRED 85,
8 eme Congrés International des réseaux de
distribution.
[41]
-
R. M. FAYE
"Contribution au développement matériel et logiciel d'une
structure multiprocesseur de gestion pour une microcentrale
énergétique".
Mémoire d'Ingénieur,
ENSUT Dakar 1989.
[42]
- Revue Microprocesseurs et Systèmes
"Environnement multiprocesseur sous OS-9/68k temps réel".
N°18 Février 1987.
[43]
-
L. HANNEBICQUE,
P.
JAULENT
"Le Système OS-9".
Editests,
Février 1987.
[44]
-
L. V.
D.
HOVEN
"The microcomputer's first truly distributed real time
multiprocessor system".
Journal A,
Vol.26,
N°l,
Janvier 1985.
-
155 -

---

[45J
-
T.
BANDO & al
"A virtual memory structure adequate for functionnally
distributed multiprocesseur".
Traduit de D.T.G.R Vol N°67/D Avril 1984.
[46J
-
M. COURVOISIER
"Introduction aux systèmes temps réel".
Notes de cours
[47J
-
F.
SKHIRI
"Les systèmes d'acquistion de données".
Rapport bibliographique D.E.A,
ENSUT Dakar 1990.
[48J
-
Datel
"DATA conversion components".
Document Technique 1986.
{~~
:"0~~t/L;""7;:~
[49 J -
Revue Microsystèmes.
<-:
r:
\\ [,~
7 '
Mai 1985 -
Technologie:
l ' IAPX. i?ag~111..3'").Â-~'VJ
~:4g.' ~i'
~'~'\\~ :'}
[50)
-
La Revue de l'Utilisateur de l'IBM/PCS,.~
fi
N° 34 Juin -
Juillet 1987,
Pages 21 -
3?~
,~~)
• (n(, ment.~·
-
.~~
[51 J -
S. BALDE
"Conception et réalisation d'un simulateur photovoltaique
de 3kW crête utilisant une source de puissance
programmable" .
Rapport de Stage D.E.A,
ENSUT Dakar Novembre 1989.
-
156 -

---