[PDF] Solarisation de station de pompage à Darou Mousty

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UNIVERSITECHEIKHANTADIOP

DAKARf

1;:;J"J

EcolesupérieurePolytechniquecre";,e

Centre de Thiès

Département GénieElectromécanique

r.oeietde find'études

Sujet:

Auteurs:AbdoulAhatYOUMetSeydouDIALLO

Directeur:

MTBandaNDOYE

Co-Directeur:

MTGaskelGNINGUE

Annéeuniversitaire:

2005/2006

i / 1 1 Après avoir rendugrâceàALLAH,nousprionssur sonprophète(PSL).

Nous dédions cemodestetravail

Nosparents

Toute lapromotiond'ingénieurde cette année2005/2006 Toutes lespersonnesqui de près ou de loin ontcontribuéesànotreréussitescolaire 1 Nousremercionsl'ensembledespersonnesqui de prés ou de loin ontcontribuéà la réussite de ce travail, enl'occurrence: MrBandaN'DOYE:NotreProfesseurde froid etclimatisation SerigneCheikhKhadyM'BACKÉ: Khalife deDAROUMOUSTY

SerigneBassirouM'BAKE: porte parole dukhalife

MrWaganeFAYE:Présidentdu comité de gestion des forages àDRAOUMOUSTY Tous lesprofesseursetmembresdel'administrationdel'écolesupérieure polytechnique. Noscamaradesdeclasse:DIC3 géniemécaniqueet civil 1 L'objectifde cette étude estl'alimentationen énergie solairephotovoltaïquede motopompes classiques initialement alimentées sous le réseau de la SENELEC. Ces motopompes situées sur trois forages ,ont une puissance nominale cumulée de 46 kW et destinées àl'alimentation en eau de 3095 ménages,d'abreuvoirspour un cheptel animal ainsi que divers établissements de la localité DAROU MOUSTY.

Une estimation de la puissance crête nécessaire pour chaque station pompage a été effectuée

durant la période la plus défavorable del'année.L'étudeéconomique sur la durée de vie du

système photovoltaïque a permis de répondre aux questions relatives au financement et à la

rentabilité. Pour assurerl'exploitationcorrecte et la pérennité du système on a:établi les

procéduresd'installationdes différents générateurs, proposé les systèmes de maintenances

adéquates ainsiqu'uneorganisation des collectivités locales. La puissance crête nécessaire au fonctionnement des trois foragess'estimeà 107640Wc pour un volume minimal pompé de 820 rrr'pour le mois de décembre. Puisque le volume pompé sera bien au delà de ce minimum pour, les autres mois qui sont plus ensoleillés que le mois de décembre, on peut conclure aisément en disant que ce nouveau systèmepermettra de satisfaire la demande instantanée sous unensoleillementmoyen. 1

Sommaire1

Table des matièresII/III

Liste des tableauxIV

Liste des figuresV

Introduction1

Chapitre1 :Présentationdusite etdusystèmeactuel2

IIPRESENTATIONDUSITE2

1)Situationgéographique2

2)Caractéristiquesdu site2

Chapitre2 :Objectifetdimensionnementdusystèmephotovoltaique9

IIOBJECTIFSDEL 'ETUDE9

1)Quelquesdéfinitions10

1 .1) Ladéclinaison10

1.2)L'anglehorairedu soleil10

1.3)Lerayonnementextraterrestreetl'indicede clarté

Il

2) Calcul del'ensoleillementsur un planhorizontal12

2.1) Calcul de lamyennemensuelledel'ensoleillementdiffus12

2.2) Calcul de larépartitionhoraire del'ensoleillementannuelmoyen12

2.2) Calcul del'ensoleillementhoraire dans le plan du champphotovoltaique

W)13

2.4)Sommation14

3)Présentationdumatérielphotovoltaïqueutilisé :14

4) Conditions du site deDAROU

MOUSTy15

5)Estimationdes charges en électricité au niveau desdifférentsforages :16

6)Estimationdel'ensoleillementsur le plan despanneaux:16

6.1)Descriptionde la méthode17

6.2)Applicationsur le site de DarouMousty17

7)Estimationde lapuissancecrête de chaquegénérateur20

7.1)Différentespertes21

8)Paramètresdesmodulessous lesconditionsd'utilisations:22

9) Schéma decâblagede

base:22

10)Dimensionnementdesgénérateurs23

Chapitre3 :Principesd'installationet deprotectiondusystèmephotovoltaique33

IlINSTALLATIONDUSYSTEME33

1)Choix

d'unterrain33

2.Orientationdespanneaux36

3.Assemblageet fixation dugénérateurPV38

4. Assemblageélectrique39

II)PROTECTIONDUSySTEME40

1)Protectiondesmodules40

2)Protectioncontre lessurtensions.41

II

3)Protectiondel'onduleuret desboitesdejonction41

4)Fusiblesetcoupe-circuits42

5)

Clôtures:42

Chapitre4 :Analyseéconomiquepourlesystèmephotovoltaique43

1) CALCULDUCOUTDUSySTEME43

1.Coûtsinitiaux43

2.Coûtsrécurrents44

II)APPLICATIONANOTRESySTEME45

1.Calculéconomiquepourladuréede vie dusystème(F

1+F2+F3)

45

2.Couverturedeschargesrécurrentes47

Chapitre5 :Lamaintenanceetl'exploitationdusystèmedepompage50

1)ORGANISATIONDELAMAINTENANCE50

1)Définition50

2)Typesdemaintenances51

2.1) Lamaintenancepréventive:51

2.2 Lamaintenance

corrective:54

2.3)Descriptionde laméthode:55

3)Applicationànotrecas

d'étude:56

4)Exploitationde lastationde

pompagephotovoltaïque60

5)Techniquesderéparation66

5.1)Remplacement

d'unmodule66

5.2)Remplacementdecâbles66

5.3)Remplacementduconditionneur

d'énergie67

7)Contrôle

àdistance70

11/ETUDEDEL'IMPACTENVIRONNEMENTAL75

Conclusionetrecommandations76

Bibliographies77

Annexes78

III

2-1 :Valeurs desmoyennesmensuellesdurayonnementquotidien15

2-2 :Valeurs desmoyennesmensuellesquotidiennesdestempératures15

2-3 :valeurs ducoefficientderéflexion

p15

2-4 : Charge des forages16

2-5 : Chargerectifiéedes forages16

2-6: Quelques valeurspourle 1

0 jourdu mois dedécembre17

2-7:Valeur de

Ho18

2-8 :Valeurs dequelquesparamètres_19

2-9:Valeurs dequelquesparamètres19

2-10 :Valeurs horaires

del-l,20

2-11 :Caractéristiquesdesmodules21

2-12 :Puissancedugénérateurdes forages22

2-13 : Chutes detensionadmissibledans les câbles25

2-14:Caractéristiquesdel'onduleur.27

2-15 :Caractéristiquesdel'onduleuret débit de lapompe30

2-16:Caractéristiquesdel'onduleur32

3-1 : Surfaceminimalepourlesgénérateurs35

3-2 :Déclinaisonmagnétiquede certains sites37

4-1 : Calcul du coût initialpour

FI.44

4-2 : Coût actualisé des forages47

5-1 :Maintenancepréventiveauniveaulocal.52

5-2 :Répartitiondes taches53

5-3 : Classe descomposants56

5-4:Diagnostic général dusystème61

5-5 :Diagnostic durendementdusystème62

5-6 :Diagnostic dugénérateurphotovoltaïque63

5-8 :Diagnostic dugroupemotopompe65

IV 1

1-1 : situationgéographiquedeDarouMousty1

1-2 :Alimentationde FI3

1-3 :Alimentationde F26

1-4 :Alimentationde F37

2-1 :Mouvementapparentdu soleil.11

2-2 : Schéma decâblage22

2-3 : Chute detensionen fonction ducourant25

3-1 :Positionnementdugénérateurparrapportauxobstacles34

3-2 :Coordonnées

d'unobstacle35

3-3 :Monogrammeservantàcalculerles ombres36

3-4 :Utilisation

d'uninclinomètreetd'unniveau38

3-5 :Etanchéitédesboitesdejonction.40

3-6 :Branchementsdemiseà la terre.41

5-1 : Loi dePARETO56

5-2 :Organigramme69

5-3: Ecrand'accueildeDATAPEX71

5-4:Ecran desélectiondusystème72

5-5 : Lecture en temps réel desparamètresdusystème72

5-6 : BilanProduction/Consommation73

5-7 : Analyse dedonnéesmensuelles74

v

Introduction

La demandemondialeensystèmessolairesd'alimentationélectriquecroitconstamment depuis 20 ans.Aujourd'hui,l'industriemondialeduphotovoltaïque(PV) repose essentiellementsur lesbesoinsdes régionsisoléesetensoleilléscommeleSénégalen leur garantissant unealimentationélectriquefiable et peucoûteuse.Dansun plus grand nombre Au cours de 1999, laproductionmondialedemodulesPV étaitapproximativementde 200 mégawatts (MWc) et lesventesannuellesdesystèmescompletspourl'industriedu PV, dépassaient3milliardsde dollars. A titre decomparaison,environ23

MWcavaientété livrés

en 1985 soit unedifférencede 850% enseulement14 ans. Cettecroissancea mené au début

del'année2000 à unecapacitécumuléeinstalléedeproductiond'électricitéPV de plus de

1000 MWc àl'échellede la planète.

L'approvisionnementen eau de lalocalitédeDAROUMOUSTYest assuré par trois foragesfonctionnantavecl'électricité.Cependantface auxnombreuxdélestagesopérés

par la sociétésénégalaised'électricité(SENELEC),lalocalitésetrouvesouventconfronté à

despénuriesrécurrentesen eau. A celas'ajouteles factures trèsélevéesquideviennentde plus en plusdifficilesàgérerpar lecomitédu village. Notre étudeportesur ledimensionnementde troisgénérateursphotovoltaïquesdestinés à alimenter lesmotopompesenélectricitésolairephotovoltaïque. A la fin de cette étude, nousprésenteronsunrapportpennettantde fournir au système depompageuneénergiesuffisanteavec unfonctionnementaussirégulierque possible,pourpouvoirfournir de l'eauàmoindrecoût. Dans cetoptique,desvisitessur le site ont étéeffectuéesafin dereleverles donnéespertinentesainsi quel'étudedeplusieurscassimilairesopérésdans la sous région. Honnisledimensionnementdesdifférentsgénérateursnousprésenteronsune étude économique dessystèmessur leur durée de vie, desprescriptionsd'installationainsiqu'une politiquedemaintenancepourassurerlapérennitédu projet.

Solarisation destationsdepompageàDarouMousty

Chapitre1 :Présentationdusiteet

dusystèmeactuel

I/PRESENTATIONDUSITE

1)Situationgéographique

L'arrondissementdeDarouMoustyest situé sur ledépartementdeKEBEMERqui est dans la région deLOUGA.Ilcomptesixcommunautésrurales:Darou

Mousty;Ndoyène; Sam

DarouMoustyestlimitéà

L'Estpar lacommunautérurale deDEALY;aunordpar la communautérurale deSAGATTA à l'ouestparNiakhéneet au sud par lacommunautérurale de Ndindy. Il est situé à peuprèsà30kmde la ville sainte deToubaet à200kmdeDakar.

Mbé,dfène

o·.'

DCoki"

Dahra

Yang.Yan

o

Figure1-1 :situationgéographiquedeDarouMousty

2)

Caractéristiquesdusite

La villes'étendsur une vasteplainesableusetrèsfaiblementaccidentédontl'altitudevarie entre 30 et 40m. Lessources d'eausouterrainessontnombreuseset leurqualitérévèle une richesse enminéraux. Le climat est de typesahélienavec des faiblesprécipitationsdel'ordrede328mm.Il est caractérisépar laprésencede 2 saisons;unesaisondespluiesdejuilletàseptembreet une saison sèched'octobreàjuin. Lestempératuresrestentélevéespendantlamajeurepartiedel'année.Lespériodesles plus chaudes del'annéecorrespondentgénéralementauxmoisde Mai etd'octobre.Les températuresminimalessesituentenmoyenneentre22.5°Cet 28°C et lestempératures maximalesentre 31°C et 37°C. Présenté par Abdoul AhatYOUMetSeydouDIALLODIe3GEM2

Solarisation destationsdepompageàDarouMousty

L'alimentationen eaupotablede lacommunautédeDAROUMOUSTYest assurée par un réseau de conduitetraversanttoute la villejusqu'àses alentours.L'eau,asservie par un ensemble de trois foragesalimenteprés de 3095ménageset un cheptel animal assez important à travers diversabreuvoirsplacésun peupartoutdans la ville. Ces forages ont des heures defonctionnementcomprisesenmoyenneentre 5H dumatinet 20 H 30mn du soir. LepremierforagedénomméPaulBECHARDou FI fut lepremierdu genre dans la communautéet futinauguréen 1949 par legouverneurd'entantde la région de Louga ce quiconstituaitunévénementparticulierpar sonimportance.Cependantle forage ne fut équipé qu'en1952 date à la quelle lespremiersgouttesd'eauxfurent recueillies. Un schéma à main levée du réseau deconduitepris enchargepar FI est établi comme ci dessous:

Vers pont bascule

Vers DarouRahmaneVers

Mbeguere

VersMbarakane

Figure 1-2 :Alimentationde FIVers Darou Khoudoss

Présenté par Abdoul AhatYOUMetSeydouDIALLODIe3GEM3

Solarisation de stations depompageàDarouMousty

Lescaractéristiquesdu foragepeuventêtre établis commesuit: Puit:

Profondeur:285m

NiveauStatique:42.5m

Rabattement:40m

Colonnes:10TUYAUX FUT DE 100 A VIS

Capacité du Château

d'eau:100m3

Motopompe:

Débit àl'essai:80m3/h

Débitd'exploitation:40m3/h

Volume TuyauxRefoulement:110mm

Volume TuyauxDistribution:160mm

Type de pompe S.1.S

Puissanceconsommée:13kW

Tensiond'Alimentation:380V

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