[PDF] MODELISATION ET SIMULATION DUN SYSTEME DE

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M. Abarkan 9

Revue Méditerranéenne des Télécommunication Vol. 4, N° 2, October 2014 Mediterranean Telecommunication Journal

DE PRODUCTION

MULTI-SOURCES ET MULTI-UTILISATEURS

Mouna Abarkan

Laboratoire Signaux, Système et composants(LSSC).FST. Faculté des Sciences & Techniques Fès,BP 2202, Route

Fès, Maroc

mabarkan_28@yahoo.fr

N. K. M'Sirdi

et des systèmes(LSIS), Polytechnique.

AMU Aix Marseille Université, IC STAR

Marseille, France

msirdink@rmei.eu

Fatima Errahimi

Laboratoire Signaux, Système et composants(LSSC).FST. Faculté des Sciences & Techniques Fès,BP 2202 Route ,

Fès, Maroc

errahimifatima@yahoo.fr Résumé Ce papier contribue à la gestion de la consommation et de la production d'énergie dans un bâtiment équipée de multiple systèmes de sources énergie (photovoltaïque, thermique, éolien et système de stockage). La modélisation et la simulation des composants thermiques du bâtiment sont présentées. Aussi la modélisation et la simulation du système hybride combinant les deux sources adapter la production des sources renouvelables au besoin de la charge, nous intégrons une batterie de stockage. Pour analyser les besoins énergétiques du secteur des bâtiments, une modélisation de différents équipements électriques a également été développée. Enfin, une gestion globale efficace permet au système de fournir un rendement optimal global et efficace. Mots clés- Pompe à chaleur, système multi-physique, énergie éolienne, énergie photovoltaïques, batterie, gestion énergétique du bâtiment.

I. INTRODUCTION

ces des gaz à effet de serre, ces réductions passent par la diminution des consommations énergétiques. Le secteur du bâtiment est responsabl consommation énergétique mondial [1]. emparée du thème de la réduction de la consommation énergétique depuis longtemps déjà et la communauté de la thermique du bâtiment a déjà développé un grand nombre de solutions. Deux grandes familles de solutions peuvent être besoins énergétiques du bâtiment, et les solutions sur le développement des énergies renouvelables, ces systèmes sont capables de produire localement tout ou une partie de

émettre de gaz à effet

de serre. Ainsi, une gestion convenable de la production des sources vis-à-vis de la consommation est nécessaire car il permet de couvrir le besoin énergétique et garantir une est de développer un modèle de système multi- modélisation multi-physique et de bâtir une série de simulation qui nous permet de prévoir une gestion optimale

Notre système :

- Un panneau solaire PV, - Une éolienne, - Un maison de 3 pièces, - Un système de chauffage avec une pompe à chaleur, - Un chauffage complémentaire rayonnant, - Un ensemble de charges : réfrigérateur, machine à laver, lave vaisselle, éclairage, -Un système de stockage par batteries. La première étape de ce travail concerne la modélisation combinant deux renouvelables au besoin de la charge, nous intégrons une batterie de stockage. La deuxième étape porte sur la modélisation et la simulation des composants thermique du bâtiment y compris le générateur thermique de type de couplage de chaude. Pour analyser les besoins énergétiques du secteur des bâtiments, une modélisation des différents équipements électriques a également été développée. Enfin, une gestion globale efficace permet au système de fournir un rendement optimal.

II. MODELE DU SYSTEME HYBRIDE

qui combine et exploite plusieurs sources

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renouvelables. Le système qui nous intéresse regroupe deux parties à s et comme appoint l [5].

A. Le modéle de panneau photovoltaïque

La cellule photovoltaïque ou encore photopile est photovoltaïque, une des propriétés électriques des semi- conducteurs. Un panneau photovoltaïque est constitué de plusieurs modules, ces derniers étant constitués de plusieurs cellules en série ou en parallèle souhaitée et il fonctionne dans les conditions , [2]. Le système présenté dans ce papier est composé d'un panneau PV, d'un convertisseur buck-boost, d'un système de commande et d'une batterie. Le système de commande assure la régulation et la gestion de l'énergie ainsi que la recherche du point de puissance maximale. La batterie est intégrée au générateur photovoltaïque elle permet le stockage de l'électricité solaire pour les systèmes isolés et elle permet également de restituer la nuit le courant accumulé durant la journée. Pour rechercher le point de puissance maximale plusieurs méthodes de MPPT existent dans la littérature comme la méthode de Perturbation et Observation (P&O), Conductance Incrémentale (InCond), Logique flow, etc [3]. Dans ce papier nous avons choisie la méthode de perturbation et observation (P&O) algorithme le plus utilisé [3,4]. Cette méthode opère en perturbant périodiquement la tension de panneau et en comparant la puissance précédemment délivré avec la nouvelle [8]. La figure 1 présente le modèle complet du PV sous [3].Ce modèle contient 10 cellules connecté en série et 6 cellules connecté en parallèle qui délivre une puissance de 260W, une commande MPPT (P&O), un convertisseur boost qui permet de régler la tension de sortie du panneau et une batterie sous. La figure 2 illustre la puissance délivrée par le panneau. (a) (b) Fig. 1 (a) Le modèle complet du PV, (b) Modèle du PV sous

Fig. 2 La puissance du panneau photovoltaïque

B. Une éolienne permet de transformer l'énergie cinétique du vent en énergie électrique .La figure 3 présente une éolienne qui la transformant en énergie en rotation, un système d vitesse de rotation du rotor, un générateur synchrone à aimants permanents pour

énergie électrique.

L

électrique [4].

Fig. 3 Schéma de la turbine éolienne

est connectée à une charge locale par le biais de convertisseur approprié pour assurer une tension constante et une fréquence constante, étant donné que l'énergie éolienne varie avec la vitesse du vent, la tension et la fréquence varient continuellement, la tension alternative de sortie est redressée par un pont de diodes puis contrôlée afin d'obtenir une tension constante en agissant sur le rapport cyclique de la commande du convertisseur DC/DC du hacheur survolteur et enfin l dans une batterie [6], la figure 4

éolienne connecté

présente la simulation du modèle.

Fig. 4 Matlab/Simulink

(a) (b)

Fig. 5 (a) le couple mécanique, (b) La puissa

une vitesse du vent 15m/s. N.m et une puissance de 2500 W avec une vitesse du vent

15 m/s.

00.511.522.5

x 10 5 0 50
100
150
200
250
300
350
Temp

La puissance(W)

La puissance delivrée par le panneaux

00.511.522.5

x 10 6 0 20 40
60
80
100
120
Temp

Le couple Mécanique

00.511.522.53

x 10 6 0 500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Temps

La puissance(w)

la puissance d'eolienne

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III. MODELISATION THERMIQUE DU BATIMENT

Le bâtiment thermique présenté dans ce papier est [7,8].

Nomenclature

A Surface (m²)

Am Amplitude

C Capacité thermique (J/K)

Cp Capacité thermique massique (J/Kg.K)

E Rayonnement solaire (W/ m²)

m , M Flux massique (Kg/s) , Masse (Kg)

P Facteur de fenêtre (=0.8)

Q Flux thermique (W)

T,U Température (°C) ,Coefficient de transfert thermique

A. Le modèle du bâtiment

Le modèle du bâtiment présenté se compose de trois pièces et chaque pièce comporte quatre murs, un plafond, un plancher, une porte et une fenêtre. La figure 6 illustre le modèle sous - Modèle du Mur

݀ݐL#௪

- Modèle du plafond

݀ݐL#௖

- Modèle du plancher - Modèle de la fenêtre - Modèle de la porte

Avec ߙ

(a) (b) pièce, (b) Le model pièce sous

B. Le modèle thermique du bâtiment

- Modèle de la radiation solaire La radiation solaire suit la loi suivante: 7h à 19h période -6h période sans soleil. Au sommet de la sinusoïde, la puissance est supposée, au maximum, de 1kw/m², à environ 13 heures.quotesdbs_dbs15.pdfusesText_21

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