etude technico-economique des technologies solaires …
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ETUDE TECHNICO-ECONOMIQUE DES TECHNOLOGIES SOLAIRES EN COTE D’IVOIRE
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER SPECIALISE GENIE ELECTRIQUE ENERGETIQUE &
ENERGIES RENOUVELABLES
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Etude technico-économique des technologies solaires en Côte d’Ivoire
Présenté et soutenu publiquement le septembre 2010 par :
Timothée BROU
Travaux dirigés par : M. Henri KOTTIN
UTER GEI, Laboratoire LESEE
Jury d’évaluation du stage:
ENCADREURS ALBEDO:
Président : M. Maïssa DIAGNE, PDG Albédo
M. Hugues LITCHEOU, DT Albédo
Membres:
Promotion [2009/2010]
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REMERCIEMENTS
Au personnel de l’entreprise Albédo
- M. Maïssa DIAGNE, PDG Albédo
- M. Hugues LITCHEOU, Directeur Technique Albédo
- M. Arsène OUSSOU, Responsable bureau d’étude Albédo
Et tous les autres membres du personnel.
Au personnel de l’école 2iE
- M. Coulibaly YEZOUMAH
- M. Yao AZOUMAH, notre responsable du master spécialisé
- Mon encadreur M. Henri KOTTIN
A tout le corps enseignant du master spécialisé Génie énergétique du 2iE.
A ma famille
- Mon frère BROU Koffi Jean-marc, pour son soutien durant ma vie scolaire
- Ma mère, KOUASSI Ahou Henriette
- Ma sœur BROU Bomoh Henriette victoire
A la grande famille du master spécialisé Génie Energétique et Energie Renouvelables
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RESUME
Les énergies renouvelables sont une réelle opportunité pour les compagnies africaines. Avec un
bon ensoleillement, l’Afrique présente des conditions favorables au développement des technologies
solaires. Notre étude avait pour but de déterminer la rentabilité de ces technologies en Afrique,
particulièrement en Côte d’Ivoire. Nous avons mené une étude sur le solaire photovoltaïque, le solaire
thermique et la climatisation solaire. Nous retenons, à la suite de nos travaux:
- Le système photovoltaïque autonome présente un temps de retour sur investissement
d’environ 70 ans, avec du polycristallin. Le manque de subvention rend les coûts
d’investissement assez importants. Cependant les coûts se réduissent, lorsque des appareils
avec une faible consommation énergétiques sont utilisés.
- Les systèmes d’eau chaude sanitaire solaire présentent des temps de retour sur
investissement assez intéressant moins de 5 ans pour notre système
- La technologie de climatisation solaire est peu développée et la mise en œuvre est encore
onéreuse. L’investissement devient intéressant à réaliser, pour des puissances élevées, car
plusieurs constructeurs de climatiseurs solaires à faibles puissances ont arrêté leur
production.
Enfin, nous soulignons la nécessité d’associer l’efficacité énergétique aux technologies vertes,
dans le cadre de notre étude suite à un audit énergétique nous avons pu réduire le coût
d’investissement de moitié.
Mots clés :
1- Systèmes photovoltaïques, Systèmes photovoltaïques hybrides, Eau chaude sanitaire
solaire, Climatisation solaire, Audit Energétique
ABSTRACT
The developpement of renewable energy is a great opportunity for the Africans compagnies.
With a good enlightement, west African country present reals conditions for implantation of
solartechnogy. Our study presented the rentability of the renewables technologies, particulary the solar
technology. After our study, wefind :
- For the autonomous photovoltaic system, we find for rentability times, more than 70 years.
The cost of investissement the implantation of the technology is reduced when we use a
efficient devices.
- The cold solar system present a good time of rentability, in our study we find
approximately five years.
- The solar air conditioning isn’t really improve, the cost of the technology is so expensive
and the technology is available for the big power.
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LISTE DES ABBREVIATIONS
PV : Photovoltaïque
ECS : Eau Chaude Sanitaire
2ie : Institut International d’ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
EECI: Energie électrique de la Côte d’Ivoire
IREN: Institut de Recherche sur les énergies nouvelles IREN
DSRP : Document Stratégique de Réduction de la Pauvreté
SODEXAM : Société d’Exploitation et de Développement Aéroportuaire, Aéronautique et de
Météorologique
CIE : Compagnie Ivoirienne d’Electricité
SODECI : Société de Distribution d’Eau en Côte d’Ivoire
CI : Côte d’Ivoire
CC : Convertisseur continu
CA : Convertisseur Alternatif
Cj : Consommation journalière
Pc: Puissance crête
K : Coefficient de perte
Pins. : Puissance à installer
Ireg : Intensité reçue par le régulateur
Nreg : Nombre de régulateurs
Cb : Capacité de la batterie
Pond : Puissance reçue par l’onduleur
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SOMMAIRE
INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 1
A-Contexte du projet .............................................................................................................................................. 1
B- Objectifs .............................................................................................................................................................. 1
C- Méthodologie ..................................................................................................................................................... 1
I-ETAT DES LIEUX DU SECTEUR DES ENERGIES RENOUVELABLES ............................................... 2
II-DUREE D’INSOLATION ET RAYONNEMENT GLOBAL ...................................................................... 3
II.1-Durée d’insolation en Côte d’Ivoire ................................................................................................................ 3
II.2-Rayonnement global......................................................................................................................................... 3
III- CONFIGURATION DES SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES .............................................................. 5
III.1-Les panneaux photovoltaïques ....................................................................................................................... 6
III.2-Le régulateur de charge ................................................................................................................................... 7
III.3-Les batteries ou réservoir d’énergie ................................................................................................................ 7
III.4-Les convertisseurs ........................................................................................................................................... 7
IV- ETUDE COMPARATIVE DES PANNEAUX PHOTOVOLTAIQUES .................................................. 8
IV.1-Etude par types de panneaux .......................................................................................................................... 8
V-DIMENSIONNENEMT D’UN SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE AUTONOME ................................... 9
V.1-Généralités sur les composants utilisés ........................................................................................................... 9
VI- ETUDE DE RENTATIBILITE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES ......................................... 14
VI.1- Récapitulatif des coûts d’investissement ..................................................................................................... 14
VII-AUDIT ENERGETIQUE DE L’ENTREPRISE ALBEDO ..................................................................... 17
VII.1- Etat des lieux de l’entreprise Albédo .......................................................................................................... 17
VII.2- Répartition de la consommation énergétique ............................................................................................. 17
VII.3- Mesures et Recommandations ................................................................................................................... 19
VII.4- Climatisation solaire* ................................................................................................................................ 20
VIII- SIMULATION APRES AUDIT ENERGETIQUE ................................................................................ 24
IX- SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE HYBRIDE ......................................................................................... 25
IX.1- Schéma de principe ...................................................................................................................................... 25
IX.2- Climatisation hybride.................................................................................................................................... 26
IX.3-Montage d’un prototype de centrale hybride solaire PV / CIE sans batterie de stockage ........................... 28
X- DIFFICULTES ET RECOMMANDATIONS ............................................................................................ 31
X.1- Difficultés ....................................................................................................................................................... 31
X.2- Recommandations ......................................................................................................................................... 31
CONCLUSION ................................................................................................................................................... 32
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LISTE DES TABLEAUX & FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Durée d’insolation à Abidjan en heures/mois (1999-2009)
Tableau 2 : Rayonnement global (kWh/m2/Jour) Côte d’Ivoire
Tableau 3 : Rayonnement global en 2009 en (kWh/m2/Jour) Côte d’Ivoire
Tableau 4 : Différences entre les valeurs d’ensoleillement des ines-solaire.com et SODEXAM
Tableau 5: Différents rendements des cellules PV
Tableau 6 : Rendement surfacique du monocristallin
Tableau 7 : Rendement surfacique du monocristallin
Tableau 5 : Rendement surfacique de l’amorphe
Tableau 6 : Présentation des caractéristiques principales des composants SU-KAM
Tableau 7: Consommation énergétique Albédo 2009
Tableau 8 : Calcul de la puissance à installer
Tableau 9 : Nombre de régulateurs
Tableau 10: Chiffrage des batteries
Tableau 11: Chiffrage des onduleurs
Tableau 12 : Récapitulatif des coûts d’acquisition des équipements en Fcfa
Tableau 13 : Investissement total pour la réalisation du projet
Tableau 14 : Coût des Panneaux photovoltaïques au silicium amorphe
Tableau 15: Coût global du projet
Tableau 16: Avantages et inconvénients des couples
Tableau 17 : Coût d’investissement installation photovoltaïque scénario 1
Tableau 18 : Coût d’investissement total sur 20 ans
Tableau 19 : Coût d’acquisition de climatiseurs hybrides
Tableau 20 : Caractéristiques du champ PV (départ usine)
Tableau 21 : Coût d’investissement pour l’acquisition de l’onduleur SUNNY BOY
Tableau 22 : Investissement à réaliser après mesures d’efficacité pour l’acquisition des panneaux
Tableau 23 : Investissement pour l’acquisition des onduleurs
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LISTE DES FIGURES
Figure 1: Configuration des systèmes photovoltaïques (Source : Cours professeur Mohammed Koita
SACKO, INP-HB)
Figure 2 : Synoptiques général des systèmes photovoltaïques
Figure 3 : Panneau solaire, (installation Pharmacie saint CLEMENT, Côte d’Ivoire)
Figure 4 : Régulateur de charges, (installation Pharmacie saint CLEMENT Côte d’Ivoire)
Figure 5 : Accumulateur d’énergie, (installation pharmacie saint CLEMENT Côte d’Ivoire)
Figure 6: Convertisseur DC/AC (Catalogue KYOCERA)
Figure 7 : Répartition des coûts des investissements
Figure 8 : Répartition de la consommation énergétique d’Albédo en fonction
Figure 9 : Répartition de la consommation énergétique d’Albédo par catégorie d’équipement
Figure 10 : Répartition de la consommation énergétique du bureau d’étude
Figure 11 : Etat de l’art de la climatisation solaire
Figure 12: Configuration hybride solaire photovoltaïque réseau CIE
Figure 13 : Synoptique électrique
Figure 14: Surface d’implantation des panneaux photovoltaïques, surface total 300 m2
Figure 15 : Sunny boy 3300
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PRESENTATION DE L’ENTREPRISE ALBEDO
Albédo est une société multiservices intervenant sur le confort dans les bâtiments et l’optimisation
des consommations en énergie. Elle s'appuie sur une équipe de professionnels permanents qui sont
spécialisés dans quatre principales activités: Climatisation, Froid Industriel, Électricité et Plomberie.
Elle introduit une grande innovation sur le marché sous-régional en instaurant des services de prise
en charge totale de systèmes de climatisation ou une offre de location – vente de systèmes avec
garantie totale. Ainsi, elle rompt avec l’offre classique de commercialisation d’équipements et
d’appareils et de services de dépannage plus ou moins évolués. En effet, en partant de l’analyse des
besoins des clients, la conclusion principale qui ressort est que, quelque soit la forme de la
transaction commerciale entre le client et le prestataire, le dernier devrait être plus outillé pour
assumer les responsabilités du bon fonctionnement des systèmes installés ainsi que l’optimisation de
leur exploitation. C’est pourquoi Albédo s’est organisée (expertises nécessaires, savoir-faire,
expérience, partenaires, police d’assurance, termes contractuels clairs) pour vous soustraire les
responsabilités qui s’apparentent plus à ses compétences afin que vous puissiez vous focaliser sur
votre cœur de métier.
Les équipes d’Albédo sont organisées autour de la structure centrale au siège à Abidjan et de six
bases géographiques pour couvrir la totalité de l’Afrique de l’Ouest et également pour maintenir une
interface constante et continue avec les centres de fabrication de systèmes et d’approvisionnement
en équipements et pièces de rechange.
Elles ont une approche d’optimisation de systèmes et de résolution de problème. Elles se concentrent
sur la satisfaction complète du client et en font leur leitmotiv.
Le pôle administratif, dans la philosophie du groupe, vous proposera des modèles de contrat qui
garantissent l’atteinte de vos objectifs pour satisfaire une clientèle à la recherche de services de
qualité, exécutés diligemment avec efficience. Chaque chargé de projet est choisi parmi l'ensemble
des professionnels disponibles sur la seule base des compétences recherchées par le client.
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ORGANIGRAMME FONCTIONNEL - ALBEDO
Conseil
d’Administration
Comité Stratégique PRESIDENT DIRECTEUR GENERAL
Ingénieur chargé d’Affaires et
des travaux neufs
Assistante de direction
Coursiers Inspecteur Qualité
Ingénieurs
Etudes
DIRECTRICE ADMINISTRATIVE ET
FINANCIERE
Ingénieur chargé de la
Maintenance
DIRECTEUR TECHNIQUE
Equipes Maintenance Equipes travaux neufs Equipes Etudes
Gestion
commerciale Comptabilité Ressources
humaines
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INTRODUCTION
A-CONTEXTE DU PROJET
La question des énergies renouvelables, en Afrique, demeure marginale, particulièrement en
Côte d’Ivoire où le marché ne présente pratiquement aucun acteur. A la faveur, des récents délestages
qu’a connu le pays, les questions sur l’efficacité énergétique et l’exploitation des technologies vertes
sont plus que d’actualité, en témoigne la récente ouverture de la direction des énergies renouvelables
dans le pays. Des entreprises locales commencent à s’intéresser à ce nouveau « buisness » qui prend
forme. Dans le cadre du développement de son département énergies renouvelables, l’entreprise
Albédo nous a confié la tâche d’effectuer une « ETUDE TECHNICO-ECONOMIQUE DES
TECHNOLOGIES D’ENERGIE SOLAIRE EN CÔTE D’IVOIRE ». Cette étude s’inscrit dans le
cadre de la réalisation de notre mémoire de fin d’étude, pour l’obtention de notre diplôme de Master
spécialisé Génie Electrique, Energétique & Energies Renouvelables à l’Institut International
d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement.
B- OBJECTIFS
Les principaux objectifs fixés sont :
- Identifier les technologies exploitant l’énergie solaire comme source primaire pour la production
d’énergie
- Identifier des fournisseurs pour la fourniture en matériel
- Dimensionner une installation photovoltaïque autonome pour la fourniture d’énergie d’Albédo et
étudier la rentabilité du système.
- Etudier la rentabilité des systèmes solaires thermiques
- Faire des recommandations sur la faisabilité ou non du projet de développement des énergies
renouvelables en Côte d’Ivoire.
C- METHODOLOGIE
Nous débuterons nos travaux par un état des lieux du secteur des énergies renouvelables en
Côte d’Ivoire, ensuite nous présenterons les différentes technologies commercialement disponibles,
nous terminerons par la présentation de notre étude de rentabilité et de nos recommandations.
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I-ETAT DES LIEUX DU SECTEUR DES ENERGIES RENOUVELABLES
Le présent état des lieux s’appuie sur des interviews réalisées, des collectes de données, et
lecture d’articles divers sur le développement des énergies renouvelables en Côte d’Ivoire, en
particulier le Magazine « TYCOON ».
Nous retenons de nos différentes investigations [1]:
L’existence d’une direction des énergies renouvelables : Créée en Avril 2009, elle est dirigée
par M.KOUAME Augustin, qui fut notre principal interlocuteur à la direction.
Située à l’immeuble EECI (Energie électrique de la Côte d’Ivoire), elle a pour objectifs affichés :
- obtenir des données fiables sur les paramètres solaires en Côte d’Ivoire
- dynamiser le secteur du renouvelable en Côte d’Ivoire, en regroupant les différents acteurs
présents sur le marché et en facilitant le développement d’activités dans le secteur
- faire la promotion des énergies renouvelables pour favoriser leur utilisation au plan national
- mettre en place des textes réglementaires qui faciliteront l’acquisition d’équipements etc.
Sept (7) acteurs recensés par la direction des énergies renouvelables à ce jour (ANNEXE 1)
Un Institut de Recherche sur les énergies nouvelles (IREN), créé en 1980.
Le domaine des énergies renouvelables c’est aussi un objectif affiché, selon le DSRP de passer
(Document Stratégique de Réduction de la Pauvreté) de passer de 3% en 2013 d’utilisation des
énergies renouvelables (solaire photovoltaïque) à 5% d’utilisation en 2015.
NB : Pour une meilleure appréciation de l’état des lieux des énergies renouvelables en Côte d’Ivoire,
Voir (ANNEXE 2)
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II-DUREE D’INSOLATION ET RAYONNEMENT GLOBAL
II.1-Durée d’insolation en Côte d’Ivoire En moyenne nous avons comme durée d’insolation par mois les valeurs présentées dans le tableau ci-
dessous. Données fournies par la SODEXAM.
Tableau 1 : Durée d’insolation à Abidjan en heures/mois 1999-2009 (Source : SODEXAM,
Annexe 3)
En moyenne la durée d’insolation à Abidjan, par jour, est de 6,5 heures.
II.2-RAYONNEMENT GLOBAL
Le rayonnement global se divise en deux composantes:
- une composante directe,
- une composante diffuse
Le tableau ci-après nous fournis les valeurs mensuelles de l’ensoleillement en Côte d’Ivoire, à
Abidjan.
ANNEE JAN FEV MARS AVR MAI JUIN JUIL AOUT SEPT OCT NOV DEC MOYENNE
1999 211,4 217,1 247,1 211,1 228,4 145,6 173,1 211,8 137,7 210,2 249,2 232,8 206,29
2000 213,4 218 205,4 248 195,4 122 153,2 140 112,6 236,6 251,2 205,2 191,75
2001 235,6 202,6 250,6 224,4 213 0 0 0 0 0 0 0 93,85
2003 0 0 0 0 209,4 119,8 179,1 124,8 142,2 197,1 245,6 212,5 119,21
2004 205,1 169,6 215,9 213,5 104,2 147,7 74,8 126,8 0 0 0 114,33
2005 149,4 218 210,6 228,7 188,8 126,4 134,3 126,1 144,2 212,4 239,3 251,8 185,83
2006 250 231,1 222,9 217,7 177,7 160,2 174,8 128,3 146,9 214,6 234,9 217,6 198,06
2007 104,3 204,1 214,9 210,4 199,6 111,6 168,1 142,1 179,5 214 247,9 221,4 184,83
2008 236,9 176,8 216 184,9 178,1 143,4 148,4 183,1 140,5 234,9 232,3 226 191,78
2009 227,5 196 205 220,9 205,7 137,2 120 60,7 117,8 216,2 245,4 234,2 182,22
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Tableau 2 : Rayonnement global (kWh/m2/Jour) Côte d’Ivoire. (Source : SODEXAM, Annexe 3)
Tableau 3 : Rayonnement global en 2009 en (kWh/m2/Jour) Côte d’Ivoire (Source : ines-solaire.com)
Tableau 4 : Différences entre les valeurs d’ensoleillement des sources ines-solaire.com et
SODEXAM
Remarque: Une différence est constatée entre les valeurs fournies par la SODEXAM et les données
satellitaires fournies par le site ines-solaire.com. Pour la suite de nos travaux nous utiliserons comme
valeur d’ensoleillement 4,5 kWh/m2/Jour.
Année Jan Fev Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Dec Moyenne
2003 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,66 3,27 2,77 2,95 3,49 3,74 3,37 3,18
2004 3,36 3,08 3,28 3,74 3,53 2,52 2,91 2,37 2,85 3,24 0,00 0,00 3,09
2005 2,88 3,61 3,66 3,67 3,32 2,71 2,79 2,80 3,00 3,57 3,69 3,69 3,28
2006 3,75 3,72 3,78 3,81 3,21 3,00 3,12 2,82 3,02 3,60 3,65 3,41 3,41
2007 2,47 3,49 3,70 3,69 3,41 2,58 3,08 2,94 3,32 3,59 3,76 3,44 3,29
2008 3,64 3,24 3,73 0,00 3,23 2,86 2,92 3,31 2,99 3,78 3,62 3,56 3,35
2009 3,56 3,41 3,62 3,95 3,46 2,80 2,68 2,21 2,76 3,42 3,73 3,56 3,27
Jan. Fév. Mar Avril Mai Juin Juil. Août Sep Oct. Nov. Déc.
6,87 6,44 5,59 5,18 4,48 3,56 3,74 3,54 3,54 4,810 5,90 6,52
DIFFERENCE
CONSTATEE
JAN FEV MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET AOUT SEPT OCT NOV DEC
3.31 3.03 1.97 1.23 1.02 0.76 1.06 1.33 0.78 1.39 2.17 2.96
48% 47% 35% 24% 23% 21% 28% 38% 22% 29% 37% 45%
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III- CONFIGURATION DES SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES
Un système photovoltaïque permet la production d’électricité à partir du rayonnement solaire et
grâce à la mise en association de plusieurs équipements. Il se présente ainsi :
Figure 1: Configuration des systèmes photovoltaïques (Source : Cours professeur Mohammed Koita
SACKO, INP-HB) [2] & [3]
Figure 2 : Synoptiques général des systèmes photovoltaïques
Un système photovoltaïque se compose de:
Panneaux photovoltaïques
Régulateurs de charge
Batteries
Convertisseurs (CC/CC) ou (CC/AC)
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III.1-Les panneaux photovoltaïques
Ils permettent la conversion du rayonnement solaire en énergie électrique. Les principales
technologies industrialisées en quantité à ce jour sont :
- les cellules de type silicium monocristallin
- les cellules de type silicium polycristallin
- Les cellules de type silicium amorphe
Tableau 5: Différents rendements des cellules PV (source : bp-solar.com)
Figure 3 : Panneau solaire, (installation Pharmacie saint CLEMENT, Côte d’Ivoire)
Technologie Rendement typique Rendement maximum
obtenu (laboratoire)
Silicium Monocristallin Rendement de conversion de 12 à
15% ; plus coûteux que les poly
cristallins
24%
Silicium Poly-cristallin Rendement de conversion de 9 à 10%
; obtenu par lingots
parallélépipédiques par
moulage de silicium fondu
18,6%
Silicium Amorphe Produit en couche mince par
décomposition du silane (SiH4).
Rendement de conversion faible (4 à
7%) utilisé sur les calculatrices et les
montres
12,7%
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III.2-LE REGULATEUR DE CHARGE
Le régulateur de charge assure l’optimisation de la production d’électricité du panneau
photovoltaïque.
Les régulateurs de charges assurent principalement les taches
suivantes :
- protection de l’accumulateur contre les décharges profondes ;
- limitation de la tension de charge terminale (protection contre les
surcharges)
- prévention de la décharge des batteries
Figure 4 : Régulateur de charges, (installation Pharmacie saint CLEMENT Côte d’Ivoire)
III.3-LES BATTERIES OU RESERVOIR D’ENERGIE
Les batteries garantissent la fourniture d’énergie de façon continue, grâce au stockage qu’elles
font. Elles doivent être résistantes aux cycles répétés, c'est-à-dire
supporter longtemps les charges de jour et les décharges de nuit,
avoir un bon rendement de charge, même pour des courants de
charges faibles, ainsi qu’une auto décharge faible sont primordiaux.
Pour répondre à ces critères des accumulateurs spéciaux au plomb, se
sont distingués par un bon rapport qualité prix.
Elles ont pour avantages de satisfaire la demande crête momentanée
des charges, mais augmentent la complexité et du coût du système.
Figure 5 : Accumulateur d’énergie, (installation pharmacie saint CLEMENT Côte d’Ivoire)
III.4-LES CONVERTISSEURS
Deux types :
- les convertisseurs CC/CC : Ils sont utilisés pour l’alimentation de charges continues.
- les convertisseurs CC/AC : plus connus sous l’appellation d’onduleur, ils permettent l’alimentation
de charges alternatives sous 230V AC, dans le cas des systèmes
photovoltaïques.
Figure 6: Convertisseur CC/AC (Catalogue KYOCERA)
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IV- ETUDE COMPARATIVE DES PANNEAUX PHOTOVOLTAIQUES
IV.1-ETUDE PAR TYPES DE PANNEAUX
Nous distinguons trois types de cellules photovoltaïques avec différents rendements surfaciques.
Tableau 6 : Rendement surfacique du monocristallin (Ex : TRITEC, Voir ANNEXE 3)
Tableau 7 : Rendement surfacique du polycristallin (Fournisseur : SU-KAM, voir ANNEXE 4)
Tableau 5 : Rendement surfacique de l’amorphe (Fournisseur : SCHOTT SOLAR, voir ANNEXE 5)
Art. N° 101130 101111 101112 101132 101208
Modèle Schott ASI 87 Schott ASI 90 Schott ASI 95 Schott ASI 100 Schott ASI 103
Surface (m2) 1,45 1,45 1,45 1,45 1,45
W/m2 60,03 62,10 65,55 69,00 71,07
Le silicium amorphe présente le plus bas rendement surfacique. Pour une installation de grande
puissance il nécessitera une grande surface. Il est le moins onéreux et son rendement varie peu
en fonction de la température.
Le monocristallin présente le meilleur rendement surfacique mais le Wc installé est le plus cher.
Il est préconisé pour des régions dont la proportion de rayonnement direct est importante.
Le polycristallin, présente un rendement meilleur que celui du silicium amorphe et moins
important que celui du monocristallin. Il est préconisé pour des régions recevant à la fois le
rayonnement direct et le rayonnement diffus (ex : la Côte d’Ivoire).
Modèle KD135GH-
2PU
KD180GH-
2PU
KD185GH-
2PU
KD210GH-
2PU
KD215GH-
2PU
KD230GH-
2PB
KD235GH-
2PB
Maximum
Power 135 180 185 210 215 230 235
Surface
(m2)
1,002 1,32462 1,32462 1,485 1,485 1,64538 1,64538
W/m2 134,73 135,89 139,66 141,41 144,78 139,79 142,82
MODULES
TYPE 10W36 12W36 18W36 38W36 40W36 75W36 150W72 165W72 200W72
Peak Power
Output (Wp) 10 12 18 38 40 75 150 165 200
Dimmensions
(surface m2)
0,16 0,16 0,16 0,36 0,36 0,66 1,25 1,24 1,64
W/m2 63,80 76,56 114,83 106,76 112,38 113,34 119,79 133,29 122,07
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V-DIMENSIONNENEMT D’UN SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE AUTONOME
Définition
Un système photovoltaïque autonome produit l’énergie électrique uniquement grâce aux panneaux
photovoltaïques installés, aucune autre source ne permet la fourniture énergétique.
Etude de cas I
L’objectif est de dimensionner un système photovoltaïque autonome, capable de produire la
consommation énergétique journalière d’Albédo. Nous prenons comme base de consommation l’année
2009. Nous utiliserons les composants du fournisseur SU-KAM. (Annexe A)
V.1-GENERALITES SUR LES COMPOSANTS UTILISES
Tableau 6 : Présentation des caractéristiques principales des composants SU-KAM
Puissance Tension
Nominale (V)
Intensité
nominale (A) Rendement Capacité (Ah)
Panneau solaire, (Annexe 4) 75~200 Wc 24 - -
Régulateur de charges 12 30~40 0,93~0,95 -
Batteries (Annexe C) 12~24 0,85~0,9 165~200
Onduleur 400~1000
W 12~24 0,9~0,95 -
Rendement surfacique des panneaux SU-KAM (cf. figure 7)
Ensoleillement.
Avant d'installer un équipement utilisant l'énergie solaire, il est important de connaître la
luminance au sol, c'est-à-dire la quantité de lumière solaire reçue au sol. C’est une grandeur importante
qui doit être très bien appréciée sinon les installations solaires seront surdimensionnées ou sous
dimensionnées. (Cf. Tableau 1 & 3)
Demande énergétique.
Tableau 7: Consommation énergétique Albédo 2009, (Annexe 5)
04 DEC08-
04 FEV09
04FEV09-
04 JUIN09
04 JUIN09-
04 AOUT09
04 AOUT09-
04 OCT09
04 OCT09-
04 DEC09 TOTAL
CONSO. kWh 8 166 8 373 6 805 3 876 9 405 36 625
COUT (FCFA) 760 020 931 900 645 050 391 515 941 117 3 669 655
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Le coût de la facture énergétique est de 3 669 655 Fcfa/An pour une consommation totale
de 36,625 MWh/an.
Par mois nous obtenons une consommation moyenne de : 3 052 kWh
Ce qui nous donne une consommation moyenne par jour, en considérant que l’entreprise
Albédo travaille 5,5 jours par semaine avec un totale de 4 semaines dans le mois nous
obtenons : 138 731 Wh/jour.
Pour notre étude nous allons considérer la consommation des périodes les plus chaudes, ainsi
nous obtenons par jour :
(1)
/J
Le Coût du kWh/an est de :
(2)
Puissance crête à installer, Pc
(3)
Coefficient de perte, K
(4)
Evaluation de la puissance à installer
-Nombre de panneaux en série (Ns) et Nombre de panneaux en parallèle (Np)
(5) (6)
Puissance à installer, Pins
(7)
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Tableau 8 : Calcul de la puissance à installer
Consommation Journalière
(Cj) en Wh/J 148000
Tension batterie (Ubatt) (V) 24 24 24 12
Tension module (Umod) (V) 24 24 24 12
Puissance module (Pmod) (Wc) 200 165 150 75
Ensoleillement (kWh/m2/Jour) 4.5 4.5 4.5 4.5
Autonomie (Jour) 2 2 2 2
K (coef. Pertes) 0.62 0.62 0.62 0.62
Pc (Wc), calculée 53 426 53 426 53 426 53 426
Ns 1 1 1 1
Np 267 324 356 712
Nombre total de panneaux 267 324 356 712
Puissance réelle à installer
(Wc) 53 450 53 460 53 450 53 450
Surface unitaire de chaque
panneau (m2) 1.64 1.24 1.25 0.66
Coût unitaire Wc (FCFA) 1 250 1 250 1 250 1 250
Coût total (FCFA) 66 782 200 66 782 200 66 782 200 66 782 200
TOTAL SURFACE (m2) 438.1 401.5 445.2 470.1
Coût/m2 152 450 166 350 150 000 142 100
Dimensionnement du régulateur de charge et nombre de régulateurs en parallèle
Intensité régulateur (Ireg) et nombre total de régulateur (Nreg) :
(8) (9)
Tableau 9 : Nombre de régulateurs
Courant total du réulateur de charges,
Ireg 2 226 2 226 2 226 4 452
Courant unitaire du régulateur 40 30 30 40
Nombre total de régulateurs en
parallèle 56 74 74 111
Tension régulateur 24 24 24 24
Prix unitaire ($) 131.00 94.00 94.00 131.00
Prix unitaire (FCFA) 65 500 47 000 47 000 65 500
Coût total (FCFA) 3 645 200 3 487 500 3 487 500 7 290 400
Dimensionnement des batteries
La batterie dans un système PV est caractérisée par sa capacité (Cb).
(10)
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Tableau 10: Chiffrage des batteries
Dimensionnement de l’onduleur
La puissance d’entrée de l’onduleur, Pond :
Pond ≥ Pc (11)
Tableau 11 : Chiffrage des onduleurs
Puissance onduleur, Pond (W) 53 426 53 426 53 426 53 426
Puissance unitaire 1000 750 750 400
Tension onduleur (V) 24 24 24 12
Nombre d’onduleur 53 71 71 134
Prix unitaire 185 135 135 91
Prix unitaire (Fcfa) 92 500 67 500 67 500 45 500
Coût Total en FCFA 4 941 900 4 808 350 4 808 350 6 077 200
Autres accessoires
Il s’agit essentiellement des câbles solaires, des supports pour la pose des panneaux
photovoltaïques, de la construction de locaux pour les batteries, des régulateurs et des onduleurs. Pour
la suite de notre étude le coût de ces équipements seront estimés de la façon suivante :
Coût Support & Génie civil pour les modules (Fcfa/Wc) 100
Coût de l'Armoire de commande (Fcfa/Wc) 100
Coût des Câbles et divers accessoires (Fcfa/Wc) 200
Coût des Tuyauteries et accessoires (Fcfa/Wc) 150
Coût de la Main d’œuvre (Fcfa/Wc) 75
Capacité de la Battérie. (Cb) (Ah) 16 122 16 122 16 122 32 244
Capacité Unitaire (Ah) 200 200 165 165
Tension Nominale 12 12 12 12
Nombre de battéries en série 2 2 2 1
Nombre de battéries en parallèle 81 81 98 195
Nombre totale de battérie 161 161 195 195
Prix unitaire ($) 204 204 169 169
Prix unitaire (FCFA) 102 000 102 000 84 500 84 500
Coût total (FCFA) 16 444 500 16 444 500 16 512 900 16 512 850
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Récapitulatif des coûts d’investissement
Tableau 12 : Récapitulatif des coûts d’acquisition des équipements en Fcfa
Coût total
Panneaux
photovoltaïques
66 782 200 66 782 200 66 782 200 66 782 200
Coût total
régulateurs 3 645 200 3 487 500 3 487 500 7 290 400
Coût total
batteries 16 444 500 16 444 500 16 512 900 16 512 850
Coût total
onduleur 4 941 900 4 808 350 4 808 350 6 077 200
Coût total
accessoires 33 391 100 33 391 100 33 391 100 33 391 100
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VI- ETUDE DE RENTATIBILITE DES SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES
VI.1- RECAPITULATIF DES COUTS D’INVESTISSEMENT
Objectif : Nous souhaitons déterminer la rentabilité d’une installation PV autonome
Hypothèses :
- Le fournisseur d’équipement est basé en Inde, les prix fournis sont des prix départ usine, nous les
affecteront d’un coefficient d’importation de 1,6 et le coefficient de vente sera de 1,4.
Facture énergétique
(Cf. Tableau 7)
Tableau 13 : Investissement total pour la réalisation du projet
COUT TOTAL
INVESTISSEMENT
initial en FCFA
180 293 100 179 827 100 179 936 457 188 051 300
A+5 Renouvellement des
batteries en FCFA 26 311 200 26 311 200 26 420 600 26 420 600
A+7 Renouvellement des
régulateurs en FCFA 5 832 400 5 580 100 5 580 100 11 664 700
A+10 Renouvellement
des onduleur+batteries en
FCFA
34 218 200 34 004 500 34 113 900 36 144 100
A+14 Renouvellement
des onduleurs en FCFA 5 832 400 5 580 100 5 580 100 11 664 700
A+15 Renouvellement
des batteries en FCFA 26 311 150 26 311 150 26 420 550 26 420 600
INVESTISSEMENT
TOTAL (SUR 20 ANS)
en FCFA
278 798 000 277 613 700 278 051 500 300 365 600
ECONOMIE
REALISEE/AN en
FCFA
3 700 000 3 700 000 3 700 000 3 700 000
Cout du kWh (A+1) 1 883 800 1 875 800 1 878 800 2 029 500
TEMPS DE RETOUR
SUR
INVESTISSEMENT
(AN)*
75 75 75 81
* Le temps de retour sur investissement a été déterminé en faisant le rapport du coût du projet total par
les économies réalisées chaque année sur la facture Albédo.
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Figure 7 : Répartition des coûts des investissements
P.SOLAR : Panneaux solaire
S.C.C : Solar Charge Controler
Batt. : Batterie
Utilisation de panneau PV au silicium Armophe
En lieu et place du silicium polycristallin du fournisseur SU-KAM, nous utiliserons le silicium
amorphe du fournisseur SCHOTT SOLAR. (Annexe B)
Nous obtenons comme résultats, les équipements du fournisseur SU-KAM pour les autres composants
seront utilisés :
Tableau 14 : Coût des Panneaux photovoltaïques au silicium amorphe
Consommation Journalière (Wh) 148000
Puissance unit. Mod (W) 100 90 95
Pc 53 426 53 426 53 426
Nombre total Mod. 534 594 562
P. réelle à installer (Wc) 53 426 53 426 53 426
Surface 1.43 1.43 1.43
Coût unitaire (FCFA) 775 775 775
Coût total (FCFA) 41 405 000 41 405 000 41 405 000
TOTAL SURFACE (m2) 764.0 848.9 804.2
Coût/m2 54 196 48 776 51 486
P. SOLAR53%S.C.C
3%
BATT.13%
INVERTER4%
A. CHARGES27%
REPARTITION DES INVESTISSEMENTS
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Tableau 15: Coût global du projet
Remarque : Notre dimensionnement a été effectué sur la considération selon laquelle nous aurons
deux jours d’autonomie.
- Nombre de jour d’autonomie des batteries : 1 jour
Coût total investissement : 226 175 800 FCFA
Retour sur investissement : 61 ans
- Nombre de jour d’autonomie des batteries: 0,5 jour
Coût total investissement : 198 680 400 FCFA
Retour sur investissement : 54 ans
Conclusion partielle
Pour une ville urbaine nous retenons que sans mesures d’accompagnement, il n’est pas rentable
d’investir dans un système autonome photovoltaïque, car moins compétitif face au coût du kWh vendu
par la Compagnie Ivoirienne d’Electricité (CIE). Réduire considérablement les coûts de notre système,
suppose une baisse de la consommation énergétique. En effet, produire de l’énergie à partir de
systèmes photovoltaïques implique une réduction de la consommation énergétique en utilisant des
appareils avec une faible consommation énergétique et la diversification des ressources énergétiques.
Nous allons réaliser un audit énergétique de l’entreprise Albédo pour évaluer les économies
que nous pouvons faire et identifier l’impacte de ces économies sur le coût de notre système
photovoltaïque autonome.
Coût total investissement initial 139 689 500 139 223 500 139 333 000
A+5 26 311 100 26 311 150 26 420 600
A+7 5 832 350 5 580 100 5 580 100
A+10 34 218 150 34 004 450 34 113 900
A+14 5 832 350 5 580 100 5 580 100
A+15 26 311 150 26 311 150 26 420 600
INVESTISSEMENT TOTAL
(SUR 20 ANS) 238 194 450 237 010 200 237 447 900
Coût du kWh (A+1) 1 609 450 1 601 450 1 604 400
ECONOMIE REALISEE/AN 3 700 000 3 700 000 3 700 000
TEMPS DE RETOUR SUR
INVESTISSEMENT (AN) 64 64 64
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VII-AUDIT ENERGETIQUE DE L’ENTREPRISE ALBEDO
Objectif : Le but de l’exercice est d’analyser la consommation énergétique de la société Albédo, et
identifier les gaspillages énergétiques et les réduire par la suite. Nous analyserons l’impact de nos
mesures sur la taille de notre système après nos différentes mesures d’efficacité énergétique.
Hypothèses :
- Les consommations des différents appareils seront estimées à défaut de les mesurer
- La période estivale sera prise comme référence de consommation
VII.1- ETAT DES LIEUX DE L’ENTREPRISE ALBEDO
Il s’agira de dresser la liste des appareils présents dans l’entreprise.
Nous nous intéresserons aux appareils couramment utilisés dans l’entreprise.
- 8 climatiseurs de différentes puissances assurent la production de froid
- 53 ampoules de 36 W assurent l’éclairage de nuit et de jour
- 12 PC
- 2 ordinateurs portables
- 1 réfrigérateur
- 1 photocopieuse
- 5 imprimantes
- Un extracteur
- Une ampoule a incandescence de 60 W
La facture en 2009, était de 3 700 000 FCFA pour une consommation de 36 625 kWh
VII.2- Répartition de la consommation énergétique
Figure 8 : Répartition de la consommation énergétique de Albédo en fonction
1%1%
8%7%
8%
4%
2%
4%
1%
6%
0%
58%
Répartition de la consommation energetique Albedo par local
local tec.
Mag.
Secre.
Hall
Secretariat
Bur. DG
Bur.ser. Achat
Bur.DAF
Bur.Ser C.
Serv. Tres
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Figure 9 : Répartition de la consommation énergétique de Albédo par catégorie d’équipement
Remarque :
- Le local bureau d’étude est le consommateur le plus important, il représente 58% de la
consommation totale
- La climatisation 65% de la consommation d’Albédo
- La consommation des luminaires et des PC n’est pas négligeable, ils font respectivement 15%
et 14% de la totalité de la consommation.
Consommation du Bureau d’Etude
Figure 10 : Répartition de la consommation énergétique du bureau d’étude
Remarques : la climatisation occupe une grande part dans la consommation énergétique du bureau
d’étude. Aussi, l’éclairage du local et les ordinateurs sont une part non négligeable de la
consommation. Réduire la consommation énergétique d’Albédo implique une réduction de la
consommation de la climatisation, des luminaires et des ordinateurs de bureau. Nos actions porteront
plus sur les luminaires et la climatisation.
38%
31%
11%
14%
5% 0%1%
Détail de la consommation du Bureau d'Etude
Armoire
Cassette
Luminaire
PC
Imprimante
Refrigerateur
65%15%
14%
3% 3%0%
Répartition de la consommation par type d'equipement
ClimatisationLuminaireOrdinateur PCPhotocopieuseBureautiqueOrdinateur port.
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VII.3- MESURES ET RECOMMANDATIONS
Luminaires
La consommation journalière totale de l’éclairage est 26 418 Wh/J, pour un total de 53 lampes
installées.
Notre recommandation est le remplacement de toutes les lampes par des lampes
efficaces avec une faible consommation. Il s’agira d’installer de façon pratique :
- 53 lampes de marque « decostar 12V, 20 W », Prix unitaire 9000 Fcfa
- 53 spots blancs orientables, Prix unitaire 9000 Fcfa
- 53 transformateurs de 70 W (230V/12V), Prix unitaire 22 000 Fcfa
NB : Une remise de 10% est faite sur le prix total des équipements, ainsi le prix total des trois
équipements est de : 40 000x0,9 = 36 000 Fcfa
Economie énergétique réalisée : 16 638 Wh,
Consommation luminaire, après application des mesures : 9 780 kWh
Prix total du projet de remplacement des luminaires est de 1 908 000 Fcfa pour une durée de vie de 45
000 heures de fonctionnement.
Ordinateur de bureau
Nous n’avons pas de mesures particulières pour les ordinateurs.
CLIMATISATION
Trois solutions s’offrent à nous pour la réduction de la consommation énergétique des climatiseurs :
- Le remplacement des climatiseurs existants par des climatiseurs solaires
- Le remplacement des climatiseurs existants par des climatiseurs hybrides
- La conservation des installations existantes, et l’isolation de la toiture du local bureau d’étude
pour réduire la charge thermique de ce dernier et évaluer la nouvelle charge thermique. Ce cas
de figure n’est pas présenté dans notre étude.
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VII.4- CLIMATISATION SOLAIRE*
Etat de l’art de la climatisation solaire
L’expression climatisation solaire désigne l’ensemble des moyens de climatiser en utilisant
comme ressource énergétique primaire le soleil. La technologie de climatisation solaire consiste à
capter le rayonnement solaire à partir de capteurs solaire pour le transformer en électricité
(photovoltaïque), soit en énergie solaire thermique pour des besoins de fonctionnement d’un groupe de
froid ou de rafraichissement de l’air.
La climatisation solaire porte le principal intérêt de pouvoir fournir le plus de froid quand il y a le plus
de soleil, ce qui correspond généralement aux périodes plus chaudes.
Figure 11 : Etat de l’art de la climatisation solaire
* Notre étude sur la climatisation solaire tire son origine d’une précédente étude réalisée dans les
conditions climatiques du Burkina Faso.
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Technologie à sorption [6]
Les technologies commercialement disponibles sont marquées en bleu.
Le choix de notre technologie se fera entre la technologie à Absorption et la technologie à Adsorption,
D’après une enquête sur le marché des systèmes de climatisation solaire faite dans le cadre Task
38[11], l’absorption représenterait 63% contre 29% pour le dessicant evaporative cooling et 8% pour
l’adsorption. Le choix de la technologie se fera entre le système à absorption et le système à
adsorption.
La machine à absorption présente l’avantage d’être plus répandue et plus développée que la machine à
adsorption, en plus elle est moins coûteuse et présente un meilleur coefficient de performance
théorique à puissances égales. (Machine à adsorption COP: [0,5-0,6]; machine à absorption COP: [0,7-
0,8]).
Choix de la technologie: Système à absorption.
- Choix du couple
Les performances réelles des machines frigorifiques à absorption dépendent largement de la nature du
fluide frigorigène utilisé. La recherche de fluides frigorigènes performants pour ces machines est donc
d'une grande importance. Mais, en dépit des efforts de recherche, seuls deux mélanges restent quasi-
exclusivement utilisés: les solutions aqueuses d’eau /bromure de lithium et celles d’ammoniac/eau. Un
nouveau couple est utilisé: eau /chlorure de lithium.
Une étude des avantages et inconvénients du couple eau / bromure de lithium et de l’ammoniac /eau
pour des besoins de climatisation est résumée dans le tableau qui suit:
ETUDE TECHNICO-ECONOMIQUE DES TECHNOLOGIES SOLAIRES EN COTE D’IVOIRE
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Tableau 16: Avantages et inconvénients des couples
Vu les spécificités des différents couples, vu le domaine d’application (climatisation),
nous optons pour le couple H2O/LiBr.
Choix du couple: Eau / Bromure de lithium (H2O/LiBr).
Technologie choisie: Absorption simple effet fonctionnant au couple LiBr/ Eau
Couple Avantages Inconvénients
H2O/LiBr
Limité à des températures
froides positives (climatisation)
Pressions de travail sous vide:
difficulté du maintient éventuel au
cours de la durée de vie de la machine. Coefficient de performance plus
élevé que le couple NH3/H2O
Risque de cristallisation (contrôlé au
niveau des machines)
Couple le plus utilisé dans la climatisation solaire à sorption
NH3/H2O
Pas de risque de cristallisation Pressions de travail supérieures à la pression atmosphérique
Possibilité de produire le froid en
dessous de 0°C, pas vraiment adapté
pour la climatisation.
Température de régénération > 100°C
En cas de fuite, l’ammoniac sent très
mauvais et peut s’avérer toxique pour l’homme
Auto inflammabilité de l’ammoniac à T > 400°C (danger en cas incendie).
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Coût financier Machine à absorption: disponibilité sur le marché [6]
La plupart des machines à absorption disponibles sont de grandes puissances (>100kWf).
Récemment, quelques constructeurs ont mis sur le marché des machines de petites puissances (<
20kWf). On peut citer le modèle WFC-SC5: 17,5kWf (Eau/LiBr) du fabriquant Japonais YAZAKI;
Wegracal SE 15: 15kWf (Eau/LiBr) de l’Allemand EAW; Suninverse: 10kWf (Eau/LiBr) de
l’Allemand Sonnenklima; ClimateWell CW10: 10kWf du fabricant Suédois ClimateWell fonctionnant
au couple Eau/LiCl, PSC12: 10kWf (NH3/Eau) du fabricant Autrichien Pink, la machine de 17kWf du
fabricant ROBUR et les machines 045 et 045V de 4,5kWf (Eau/LiBr) du constructeur Espagnol
Rotartica. Les caractéristiques des différentes machines sont données en annexe.
La machine de Rotartica de 5kWf reste indisponible du fait de la fermeture de l’usine de fabrication.
Le modèle Suninverse: 10kWf a également été retiré du marché. Les seules machines de petites
puissances disponibles à ce jour sont: le Wegracal SE 15: 15kWf et le WFC-SC5: 17,5kWf.
La puissance frigorifique totale installée dans l’entreprise Albédo est de 45 kWf, ce qui correspond à
l’installation de 3 modules de 15 kWf.
Des bureaux d’études tels que Schüco et SolarNext spécialisés dans les installations de climatisation
solaire peuvent fournir une installation complète avec la machine Wegracal SE 15. Nous n’avons pas
pu obtenir au près de ces bureaux d’études le coût de l’installation complète; le montant considéré est
un mon tant estimatif, essentiellement basé sur des coûts estimatifs que nous avons identifié dans
différents documents de climatisation solaire. Ainsi, le montant total d’une installation a été estimé à
68.500 € soit44.933.000 FCFA l’unité. Ce coût sera sans doute moins élevé si nous considérons une
réduction certaine sur le coût des équipements, dans l’avenir.
Comme global de notre installation de climatisation solaire nous obtenons : 134 799 000 FCFA
Ce système installé permet une économie énergétique de 118 080 Wh/Jour.
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VIII- SIMULATION APRES AUDIT ENERGETIQUE
Scénario 1 : Remplacement des luminaires & climatisation solaire
Dans ce cas de figure, la consommation journalière est réduite de : 134 718 Wh.
La consommation journalière est de 13 282 Wh.
Tableau 17 : Coût d’investissement installation photovoltaïque scénario 1
INVESTISSEMENT TOTAL (SUR 20
ANS) 25 054 200 24 947 200 24 987 100 26 992 400
Coût du kWh 1 883 770 1 883 770 1 883 770 1 883 770
A cela nous devons ajouter les investissements consentis pour la réduction de la consommation
énergétique. Nous obtenons définitivement comme coût d’investissement :
Tableau 18 : Coût d’investissement total sur 20 ans (en FCFA)
INVESTISSEMENT TOTAL (SUR 20
ANS) 163 669 200 163 562 800 163 602 100 165 607 400
ECONOMIE REALISEE/AN 3 700 000 3 700 000 3 700 000 3 700 000
TEMPS DE RETOUR SUR
INVESTISSEMENT (AN) 44 44 44 45
Remarque :
L’utilisation d’une machine frigorifique solaire par absorption pour de la climatisation en lieu et place
d’un système à compression est très intéressante en particulier pour l’économie d’électricité réalisée
grâce à la compression chimique de la machine à absorption. De plus, l’utilisation de fluide frigorigène
à impact neutre sur l’environnement et l’exploitation d’une énergie renouvelable et propre place la
climatisation solaire dans un cadre de développement durable. Cependant la technologie de
climatisation est très coûteuse du fait d’une faible production des machines en usine. La technologie
n’est pas encore vulgarisée. Certes la machine à absorption a une très faible consommation électrique
mais les systèmes d’apport et de distribution de l’énergie thermique sont très consommateurs
d’électricité. Malgré les coûts élevés des climatiseurs solaires, nous obtenons des temps de retour sur
investissement moins important, qu’un système photovoltaïque autonome. Cela dit, il est possible de
combiner l’énergie classique à celle fournie par la Compagnie Ivoirienne de production d’électricité,
pour ce faire des onduleurs spéciaux seront utilisés. Ce système à pour avantage d’occulter à notre
système le coût des batteries et des régulateurs.
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IX- SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE HYBRIDE
IX.1- SCHEMA DE PRINCIPE
Ce système permettra la fourniture d’énergie à partir de deux sources :
- Une source solaire, le photovoltaïque
- Une source fossile qui est l’électricité produite par la CIE
Pour réussir à combiner les deux sources, des onduleurs spéciaux tel que le SUNNY BOY, seront
utilisés.
Figure 12 : Configuration générale de l’installation (Projet flexy Energy) [5]
Description de l’installation :
Le système hybride est la combinaison de deux sources d’énergie pour l’alimentation
d’appareils. Il a l’avantage de baisser la complexité du système et permet une réduction des coûts
d’investissement. Aussi, grâce à l’association CIE, photovoltaïque ; les accumulateurs d’énergie et les
régulateurs ne seront plus nécessaires. Durant toute la journée nos installations fonctionneront avec le
solaire (Si nous avons un niveau d’ensoleillement conséquent et la nuit notre système fonctionnera
avec le réseau CIE).
Nous garantissons avec ce système hybride, la continuité de notre installation solaire. Nous signalons
que ce principe est celui mis en application en Europe et les systèmes autonomes sont très souvent mis
en œuvre dans des régions non desservis par le réseau électrique. Nous retiendrons cette installation
pour l’approvisionnement énergétique des luminaires de l’entreprise Albédo. Le schéma unifilaire de
l’installation se présente ainsi :
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Figure 13 : Configuration Unifilaire de l’installation (Projet Flexy Energy) [5]
IX.2- CLIMATISATION HYBRIDE
La climatisation hybride répond au même principe de fonctionnement qu’un système
photovoltaïque hybride. En effet les climatiseurs hybrides combines l’énergie solaire photovoltaïque et
l’énergie fournie par la Compagnie Ivoirienne Electricité.
Le fournisseur contacté, EFFICIENT ENGINEERING CONSULTING GROUP (EECG), basé en Côte
d’Ivoire nous propose un système qui fonctionnera à 40% avec l’énergie de la CIE et 60 % avec
l’énergie solaire. Les différents coûts d’acquisition sont les suivants :
1 CV à 455 000 F CFA
1,5 CV à 535 000 F CFA
2 CV à 640 000 F CFA
3 CV à 770 000 F CFA
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Remarque 1 :
La climatisation hybride est une technologie qui peut considérablement réduire la
consommation énergétique d’un bâtiment, en effet la climatisation dans notre cas de figure représente
65% de la consommation énergétique totale de l’entreprise.
Installer des climatiseurs hybrides sera un gain énergétique conséquent. Notre scénario
d’investissement nous donne les résultats suivants, nous prendrons comme base les prix fournir par
EECG, avec 40% d’économie réalisée.
L’entreprise Albédo compte au total Huit (8) climatiseurs dont la composition est la suivante :
- 1 split de 5 CV qui sera remplacé par deux splits de 3 CV
- 1 splits de 3 CV
- 4 splits de 2 CV
- 2 splits de 1,5 CV
Nous obtenons comme coût total d’investissement pour l’a chat de des différents splits :
Tableau 19 : Coût d’acquisition de climatiseurs hybrides
Coût total investissement achat de split : 5 940 000 FCFA.
Remarque 2 :
Bien que réalisant des économies énergétiques conséquentes, des tests avérés n’ont pas encore
démontré la performance de cette technologie. En effet, il serait souhaitable de pouvoir faire une étude
comparative entre les systèmes classiques de climatisation et la climatisation hybride avec de réelles
installations. Aussi la durée de vie des systèmes de climatisation hybride de notre fournisseur est
inconnue, ce qui rend difficile la détermination du temps de retour sur investissement.
Désignation split Quantité Prix
1,5 CV 2 1 070 000
2 CV 4 2 560 000
3 CV 3 2 310 000
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IX.3-MONTAGE D’UN PROTOTYPE DE CENTRALE HYBRIDE SOLAIRE PV / CIE SANS BATTERIE DE
STOCKAGE
Objectifs : Alimenter les luminaires de l’entreprise Albédo par un système photovoltaïque
hybride.
Deux scénarios seront présentés :
- un coût d’investissement avec les installations existantes, c’est à dire une installation qui va
assurer l’alimentation des luminaires déjà installés
- un coût d’investissement avec l’amélioration des installations
Nous obtenons comme résultats :
- Coût panneau photovoltaïque 2,5 $/Wc
- Coût onduleur SUNNY BOY 3300 W, 1471 €
Localisation du projet& caractéristiques du champ PV
Les panneaux seront implantés sur la toiture de l’entreprise Albédo comme indiqué ci-dessous :
Figure 14: Surface d’implantation des panneaux photovoltaïques, surface total 300 m2
Tableau 20 : Caractéristiques du champ PV (départ usine)
Consommation Journalière (Wh) 33696
Puissance unitaire module (Wc) 200 165
Puissance calculée 12 164 12 164
Nombre total Mod. 61 74
Puissance réelle a installer (Wc) 12 200 12 200
Coût unitaire Wc (FCFA) 1 250 1 250
Coût total (FCFA) 15 204 700 15 204 700
TOTAL SURFACE (m2) 99,6 99,6
Cout/m2 152 600 152 600
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Choix de l’onduleur
La performance d’une installation photovoltaïque dépend aussi de son onduleur. En effet, il
transforme le courant continu généré par les cellules solaires en courant alternatif conforme au
réseau. La qualité de l‘onduleur joue un rôle prépondérant pour le rendement de l’installation
photovoltaïque et c‘est la raison pour laquelle il est considéré comme sa pièce maîtresse. Il est donc
important de choisir un onduleur qui fonctionne de façon optimale avec le générateur solaire et qui
garantit le meilleur rendement.
L’onduleur choisi pour notre installation est le sunny boy 3300 de marque SMA dont les
caractéristiques sont bien en accord avec les données de sortie de notre champ PV.
Figure 15 : Sunny boy 3300
Tableau 21 : Coût d’investissement pour l’acquisition de l’onduleur SUNNY BOY
Puissance total onduleur de
l’onduleur (W) 12 164 12 164
Puissance unitaire Onduleur Solarmax
3300 S (SUNNY BOY) 3300 3300
Tension onduleur (V) 24 24
Nombre onduleur 4 4
Prix unitaire € 1471 1471
Prix unitaire 964 950 964 950
Coût Total en FCFA 3 556 650 3 556 650
NB: Les câbles et accessoires sont déjà implantés.
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Ainsi on trouve comme coût total du projet : 18 761 350 FCFA
A cela si nous ajoutons le coefficient d’importation du matériel qui est de 1,6 nous obtenons comme
coût définitif : 30 018 200 FCFA
Remarque :
Il est possible d’effectuer notre dimensionnement en tenant compte des mesures de notre audit
énergétique. Dans ce cas de figure nous obtenons les différents coûts ci-dessous :
Tableau 22 : Investissement à réaliser après mesures d’efficacité pour l’acquisition des panneaux
Tableau 23 : Investissement pour l’acquisition des onduleurs
Puissance totale (W) 3 852 3 852
Puissance unitaire Onduleur Solarmax
3000 S (SUNNY BOY) 3300 3300
Tension de l’onduleur (V) 24 24
Quantity of inverter 2 2
Prix unitaire 1471 1471
Coût Total 1 717 1 717
Coût Total en FCFA 2 252 600 2 252 600
En appliquant notre coefficient d’importation de 1,6 nous obtenons comme coût total pour
l’acquisition du matériel : 11 308 000 FCFA.
A cela nous ajoutons le coût d’investissement pour l’acquisition des lampes basse consommation qui
est de 1 908 000 FCFA.
Au total l’investissement total à réaliser est de : 13 216 000 FCFA.
Consommation Journalière (Wh) 12 480
Tension module (V) 24 24
Puissance unitaire Module (W) 200 165
Ensoleillement (kWh) 4,5 4,5
Efficiency INVERTER 0,9 0,9
Nombre total Module 19 23
Puissance réelle à installer (Wc) 3 852 3 852
Coût unitaire Wc (FCFA) 1 250 1 250
Coût total (FCFA) 4 814 900 4 814 900
TOTAL SURFACE (m2) 31,6 31,6
Cout/m2 152 588 152 588
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X- DIFFICULTES ET RECOMMANDATIONS
X.1- DIFFICULTES
Les difficultés auxquelles nous avons fait face sont essentiellement au niveau de la collecte
d’informations fiables. En effet, chaque informations au niveau de la SODEXAM était payante aussi
l’analyse des ces informations montraient une faiblesse dans la fiabilité des informations. Nous avons
comparé ces informations avec d’autres sources d’informations et nous avons constaté une grande
différence entre ces informations. Aussi l’obtention d’informations sur les chiffres d’affaire des
entreprises travaillants dans le domaine est restée sans suite.
X.2- RECOMMANDATIONS
Le secteur des énergies renouvelables est encore à ces débuts en Côte d’Ivoire, de ce fait il est
important de proposer des solutions techniques fonctionnelles aux potentiels clients pour asseoir une
base de confiance.
A la suite d’un entretien avec la responsable de la pharmacie « Saint CLEMENT », qui a pris le risque
d’investir dans un équipement solaire photovoltaïque pour l’alimentation de certaines ampoules et de
sa caisse principale, nous avons pu constater la mauvaise installation qui a été faite.
En effet, 2 ans après la mise en œuvre de son installation, les premières difficultés ont été constatées.
Ces difficultés se sont soldées par un arrêt systématique de son installation, elle est à la suite de cette
aventure plus méfiante sur les technologies vertes et cela se justifie.
Il faut une main d’œuvre qualifiée qui sera capable de pouvoir dimensionner, et réaliser une
installation fonctionnelle. Il est important d’assurer un service après vente de qualité, pour minimiser
les pannes dans les systèmes.
En ce qui concerne l’efficacité énergétique, l’audit énergétique des bâtiments est une véritable
aubaine d’affaire en Côte d’Ivoire. Suite aux délestages récents, les entreprises et les gestionnaires de
bâtiments sont de plus en plus regardant sur leur consommation énergétique, aussi un service qui les
aidera à mieux assurer cette gestion énergétique serait la bienvenue, pour ce faire nous proposons un
ensemble d’équipements pour la réalisation d’un audit.
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CONCLUSION
Le coût d’investissement pour la mise en œuvre d’un système photovoltaïque autonome est
important, ce qui fait que le kWh produit grâce à ce système n’est pas compétitif face au prix du kWh
produit par la Compagnie Ivoirienne d’Electricité (CIE). Pour une ville desservit déjà par le réseau
électrique il n’est pas rentable d’investir dans une alimentation photovoltaïque autonome. Ce cas peut
devenir envisageable si des mesures d’accompagnement sont prises (Subvention des équipements,
exonération de droits de douanes, rachat de l’énergie en excès par la CIE).
Les systèmes hybrides, par contre représente une solution intéressante, ils combinent deux sources
d’énergies le solaire et l’énergie produite par la CIE. Ils occultent au système la complexité des
batteries et permettent une alimentation solaire en continue. Aussi nous avons une grande baisse de
coût d’investissement lorsque la consommation énergétique est réduite.
La climatisation solaire est une bonne alternative à la climatisation classique, car en plus de permettre
100% d’économie sur la climatisation elle améliore le confort pendant les périodes de forte chaleur.
Enfin nous soulignons le volet efficacité énergétique qui doit absolument être pris en compte dans la
conception de toutes installations PV. En effet les panneaux photovoltaïques ayant de faibles
rendements il faudra impérativement les associer à des équipements qui consomment le moins
d’énergie possible. Aussi il est indispensable de réaliser un audit énergétique afin de déterminer les
voies et moyens pour réduire la consommation du local qui recevra les équipements solaires.
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BIBLIOGRAPHIE
[1] Magazine <<TYCOON>>, Dossier spécial Energies Renouvelables IPN Juillet 2010, p57-65
[2] Prof. KOALAGA, Cours conception de système photovoltaïque 2009-2010
[3] Prof. Mohamed Koïta SACKO, Cours de système photovoltaïque 2005
[4] Etude de Faisabilité d’un Programme d'Electrification Rurale Décentralisée en Côte d’Ivoire, Draft
rapport final Novembre 2000, Transénergie.
[5] Daniel YAMEGUEU, Ingénieur Recherche, Projet FEXY-ENERGY, 2009
[6] Hubert Tian massa COULIBALY, Conception et réalisation d’un prototype de climatisation solaire
de 5 kW froid au Burkina Faso, Mémoire de fin d’étude 2010, page17-32
[7]Product list, Wholesale list confidential, African Energy 2010
[8] Product list, SU-KAM Energy 2010
[9] Rapport annuel Service d’Information Energétique de la Cote d’Ivoire 2008, P.14-15
SITES INTERNETS
[10] http://www.energies-renouvelable.com/nouvelle
dossier,fabricant,panneaux,solaire,photovoltaique.html, consulté le 25/06/2010
[11] Dimensionnement d’un système photovoltaïque autonome, 2009 [en ligne] disponible sur
http://www.cipcsp.com/tutorial/dimensionnement-solaire.html, consulté le 28/07/ 2010
[12]IEA SHC Tâche 38, Climatisation / chauffage et réfrigération solaire, Première édition, 01-2009,
Disponible sur http://www.iea-shc.org/task38/highlights/Task38-highlights.pdf
[13] http://bp-solar.com, visité le 15-07-2010
[14] http://www.ines-solaire.com/plandusite.htm#gisements
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LISTE DES ANNEXES
ANNEXE 1: ACTEURS DES ENERGIES RENOUVELABLES
ANNEXE 2: DOSSIER ENERGIES RENOUVELABLES EN COTE D’IVOIRE
ANNEXE 3 : DONNEES SOLAIRE EN COTE D’IVOIRE
ANNEXE 4 : FICHE TECHNIQUE PANNEAUX SOLAIRES PV
ANNEXE 5 : FACTURE ENERGETIQUE ALBEDO
ANNEXE 6 : CRACTERISTIQUE DES DIFFERENTES MACHINES A ABSORPTION
FONCTIONNANT AU COUPLE H2O/LiBr
ANNEXE 7 : PROFORMA SOREPCI
ANNEXE A : PROFORMA SU-KAM
ANNEXE B : PROFORMA SCHOTT SOLAR
ANNEXE C : CARACTERISTIQUE BATTERIE SU-KAM
ANNEXE D : PROFORMA BLDSOLAR
ANNEXE E : PROFORMA AFRICAN ENERGY
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Annexe 1 : Acteurs des énergies renouvelables en Cote d’Ivoire.
Dénomination Domaines
d’intervention
Situation
géographique
Téléphones Boites Postales E-mail des
responsables
STEL-CI Solaire
Indénié -7 Rue
des sambas,
Abidjan-
Plateau
20 22 78 79
01 BP 6631
Abidjan 01
NOA Trading Solaire
8, rue Paris-
Village,
Plateau
ABIDJAN
20 21 65 62
01 BP 8300
ABIDJAN 01
SOLAR
POWER
TECHNICS
Solaire Yopougon
Figayo
23 50 99 55
48 30 71 72
05 48 88 10
solarpowertechnics@ya
hoo.fr
GROUPE
A.M.E.N.R
SARL /
S.I.P.E.S
Solaire,
Eolienne Riviera 3
22 43 95 75
07 45 03 31
01 BP 52
Abidjan 01
INGEVALOR
GROUP
Solaire,
éolienne,
Biomasse,
géothermique,
hydraulique
Ancien
Cocody,
pharmacie
lycée
technique, Imm
Centre AZUR,
2ème
E
22 44 62 40
22 44 10 96
Fax : 22 44
62 53
IVOIRE
SOLAIRE
ENERGIE
Solaire II Plateux 7
ème
tranche, vers la
pharmacie de la
7ème
Tranche
22 00 86 02
Fax : 22 42
43 60
Cel : 02 73
93 77
www.ivoiresolaire.com
TD Continental Solaire II plateaux
Aghien
22 42 92 27
05 85 94 57 [email protected]
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Annexe 2 : Dossier énergies renouvelables en Côte d’Ivoire<<Magazine TYCOON>>
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RC N°
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Annexe 3 : Données solaires en Cote d’Ivoire à Abidjan
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ANNEXE 4 : FICHE TECHNIQUE PANNEAUX PV
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Annexe 5 : Facture énergétique de l’entreprise Albédo
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Annexe 6 : Caractéristique des différentes machines à absorption fonctionnant au couple H2O/LiBr
Tableau 3 : Machines à absorption
Constructeur YAZAKI EAW SONNENKLIMA CLIMATEWELL ROTARTICA
Modèle WFC-SC5 WegracalSE 15 Suninverse 10 ClimateWell
CW10
045 et 045V
Technologie Absorption Absorption Absorption Absorption Absorption
Couple H2O/LiBr H2O/LiBr H2O/LiBr H2O/LiCl H2O/LiBr
Puissance froid
(kW)
17,5 15 10 10 4,5
Températures
chaudes
88/83 90/80 75/65 83/ - 90/85
Températures
de
refroidissement
31/35 30/35 27/35 30/ - 30/35
Températures
d’eau glacée
12,5/7 17/11 18/15 - /15 13/10
COP 0,7 0,77 0,77 0,68 0,67
Dimensions
(W*D*H)
0,6*0,8*1,94 1,75*0,76*1,75 1,13*0,8*1,96 1,2*0,8*1,6 1,09*0,76*1,15
Poids 420 660 550 875 290
Consommation
électrique (w)
72 300 120 170 400------045
1100----045V
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Annexe 7 : Proforma SOREPCI