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Opportunité utilisation de systèmes de production hybrides
dans les villes et villages sud algérien
ERA Centre des Conventions d’Oran
27-10-2015
Fournisseurs N° de solutions de production D’électricité en Algérie
Dénomination : Amimer Energie Capital : DZD 1,7 Mrd /EUR 17Millions. Date de création : 1989 Forme juridique : SPA
36% Actions : Fonds d'investissement (MPEFII) 64% Actions : Famille Boukheddami
En quelques Chiffres Nombre d’employés : Plus de 1042
Evolution des Effectifs
CA : 8 Milliards DZD Evolution du CA
Après 25 d’existance, Amimer Energie a su capitaliser son expérience à travers ses filiales:
Amimer Power Generation (APG)
AMIMER CONSTRUCTION (AC)
DOCKS INDUSTRIES
SEEM
TRANSFORMATEUR
Amimer Power System (APS)
Un contexte d'opportunités nouvelles
Un système de production hybride est un système combinant deux sources d'énergie (ou davantage) utilisées conjointement, incluant souvent (mais pas nécessairement) une unité de stockage, et raccordé à un réseau de distribution local (mini-réseau).
Les défis
Déséquilibre entre puissance produite et puissance appelée ;
Fonctionnement du groupe électrogène en dehors de son régime nominal ;
Nécessité d’arrêt et de démarrage du groupe GE ;
Interruptions de la production d’énergie lors du passage d’une source à l’autre ce qui constitue un danger pour la sécurité des équipements;
Sous exploitation de la production solaire ;
Classification des systèmes
Configurations
1. Configuration série 2. Configuration commuté 3. Configuration parallèle avec stockage 4. Configuration parallèle sans stockage
Différentes configuration
Système hybride avec connexion série
Système hybride avec commutation
Système hybride avec connexion parallèle
Points-clés sur les avantages et les enjeux des systèmes hybrides
• l'amélioration de la qualité du service, • l'extension de la durée du service aux heures
de faible demande, • la réduction de la consommation de
carburant, • la diminution de l'utilisation du groupe
électrogène.
Facteurs clés de succès hybride PV /diesel
• Choisir l’hybride est rentable quand... – les coûts réels du diesel sont supérieurs à un dollar
par litre, ou la sécurité d’approvisionnement – les conditions locales d’ensoleillement permettent
d’installer un système photovoltaïque (particulièrement rentable à partir de rendements photovoltaïques de 1 500 kWh/kWc)
– la communication intelligente entre le groupe électrogène et l’installation photovoltaïque permet d’adapter l’utilisation du courant photovoltaïque en fonction des besoins
Pourquoi -1- ?
Pourquoi -2- ?
ETUDE DE CAS AVEC LE LOGICIEL DE SIMULATION HOMER
30000
32000
34000
36000
38000
40000
42000
44000
46000
48000
50000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
charge
EVALUATION DU RENDEMENT D'UNE CENTRALE PHOTOVOLTAÏQUE
1. Description du site • Nom du site: Timiaouine, Algérie • Coordonnées: 20° 26' 14.0" N, 01°
48' 38.0" E • Altitude sur mer: 580 m • Inclinaison du plan: 1° • Azimut du plan: 258° ouest • Irradiation annuelle sur le plan: 2398
kWh/m2 • Temperature annuelle moyenne a
2m.: 26.2 °C
2. Description du système PV
• Puissance installée: 1.0 kWp • Type des modules: silicone cristallin
(c-Si) • Type de système: montage fixe,
montage libre • Azimut/inclinaison: 180° (sud) / 30° • Effic. Euro. onduleur: 97.5% • Pertes DC/AC: 5.5% / 1.5% • Disponibilité: 99.0% • Production électrique annuelle
moyenne: 1789 kWh • Rapport moyen de performance:
74.5% Numero du rapport: PV-19764-1510-1 Date: 21 octobre 2015 07:44 (UTC)
Position géographique
Horizon lointain et durée du jour
Trajectoire du soleil sur l'année Variation de la durée du jour
Irradiation globale horizontale et température ambiante
Mois Gh m Gh d
Dh d
T 24
janv. 156 5.04 1.52 15.7
févr. 167 5.95 1.87 18.7
mars 208 6.70 2.32 22.6
avril 218 7.25 2.67 26.7
mai 225 7.25 2.97 30.7
juin 205 6.82 3.26 33.7
juil. 214 6.89 3.21 33.8
août 204 6.59 2.98 33.5
sept. 188 6.26 2.69 32.2
oct. 182 5.87 2.22 27.4
nov. 159 5.30 1.70 21.1
déc. 148 4.78 1.45 17.3
année 2272 6.23 2.41 26.2
Irradiation globale dans le plan
Mois Gi m
Gi d Di d Ri d Sh loss
janv. 209 6.74 1.81 0.04 0.1
févr. 203 7.24 2.12 0.05 0.1
mars 223 7.21 2.45 0.06 0.1
avril 208 6.94 2.61 0.06 0.1
mai 197 6.34 2.73 0.06 0.2
juin 173 5.77 2.91 0.06 0.2
juil. 184 5.94 2.90 0.06 0.2
août 189 6.11 2.83 0.06 0.2
sept. 192 6.38 2.71 0.05 0.2
oct. 210 6.76 2.42 0.05 0.1
nov. 206 6.86 1.99 0.04 0.1
déc. 204 6.58 1.74 0.04 0.1
année 2398 6.57 2.44 0.05 0.2
Production électrique PV au début de l'exploitation
Mois Es m Es d
Et m
E share
PR
janv. 164 5.30 164 9.2 78.5 févr. 156 5.57 156 8.7 76.9 mars 168 5.41 168 9.4 75.0 avril 154 5.12 154 8.6 73.6 mai 143 4.61 143 8.0 72.6 juin 125 4.15 125 7.0 71.8 juil. 133 4.28 133 7.4 71.9 août 137 4.41 137 7.6 72.1 sept. 139 4.63 139 7.8 72.3 oct. 155 5.00 155 8.7 73.8 nov. 157 5.24 157 8.8 76.3 déc. 159 5.14 159 8.9 78.1 année 1789 4.90 1789 100.0 74.5
Pertes du système et efficacité
Conversion pas à pas Energie produite
Pertes d'énergie
Pertes d'énergie
Efficacité
[kWh/kWp] [kWh/kWp]
[%] [partiel %][cumul. %]
2. Irrad. globale compte tenu de l'horizon lointain
2398 -4 -0.2 99.8 99.8
3. Irrad. globale compte tenu des pertes par reflexion
2333 -64 -2.7 97.3 97.2
4. Pertes dans les modules (DC) 1991 -342 -14.7 85.3 82.9
5. Autres pertes DC 1882 -110 -5.5 94.5 78.4
6. Onduleurs (DC/AC conversion) 1835 -47 -2.5 97.5 76.4
7. Pertes transformateur et câblage AC 1807 -28 -1.5 98.5 75.3
8. Disponibilité compte tenu des pertes 1789 -18 -1.0 99.0 74.5
Performance totale du système 1789 -612 -25.5 - 74.5
Etapes de conversion des données
1. La production initiale aux Conditions Test Standard (STC) est considérée, 2. Pertes d'irradiance globale dans le plan dues à l'horizon proche et lointain, 3. Proportion de l'irradiation globale réfléchie par la surface des panneaux PV
(verre standard), 4. Pertes dans les modules dues à la conversion du rayonnement en courant
continu (DC); déviation du rendement des modules par rapport à STC, 5. Pertes DC: cette étape prend en compte les effets intégrés des différences entre
modules, des pertes de chaleurs des connexions et câbles, de la poussière, de la neige, du givre et des ombrages réciproques des modules PV,
6. Cette étape prend en compte l'efficacité euro de l'onduleur de façon à estimer les pertes moyennes de l'onduleur,
7. Les pertes dans la section AC et transformateur (si applicable) dépendent de l'architecture du système,
8. Le paramètre de disponibilité tient compte des pertes dues aux arrêts pour cause de maintenance et de pannes.
Le mix d’énergie hybride
Diesel seul • Puissance de 5 MW avec
2x2000 kW et un groupe de 1000 kw
• Charge minimale 30 % • Consommation 423 litre par
heure
Diesel +PV • Puissance PV=1.3xpic de
charge/nbre heure ensoleillement.
• Ensoleillement : 1802 [kWh/kWp]
• Production equivalent: 2 703 000,00 litres gasoil
Prix subventionné : 36 760 800,00 Prix marché mondial : 318 954 0 00,00 DZD
Le mix d’énergie hybride
Diesel seul • 3 kw/litre • Prix subventionnés en
Algérie : 50 000 kwh /jour • 230 000,00 DA
Diesel +PV • Prix PV pour kW crête : 200 000 da Total PV : 1 200 000 000,00 • 1 journée de
consommation = 1.1 kW construit.
• 6000 jours = approximativement 16 ans??
Le mix d’énergie hybride
Diesel seul au prix mondial • 3 kW/litre • Prix subventionnés en
Algérie : 50 000 kWh /jour • 2300 000,00 DA
Diesel +PV • Prix PV pour kW crête : 200 000 da • 1 journée de
consommation = 11 kW construit PV.
• 6000 jours = approximativement 1.6 ans
Le mix d’énergie hybride Diesel seul au prix mondial • 3 - 4 kw/litre • Prix subventionnés en
Algérie : 50 000 kwh /jour • 2300 000,00 DA
consommation la journée
Diesel +PV • Taux intégration du PV dans
les systèmes hybrides est de: 30 à 60 % ( SMA, DHYBRDE…)
• Amortissement pour 1 litre de fioul à 1$ : à 3 ans
PV
Diesel: 2MW 100%
Puissance PV 0 2MW
Puissance Diesel 2MW 2,5MW
Consommation gasoil /AN
57 661 824,00 36 519 155,20
Production diesel kWh pour une année
10 512 000,00 6 412 320
Production PV 0 4 204 800
Cout investissement
182 000 000,00 822 567 800,00
Couts KWh (LCOE) 23,00 DZD /kWh 21DZD /kWh
PV Diesel :2MW
PV
Diesel: 2MW 100%
Puissance PV 0 2MW
Puissance Diesel 2MW 2,5MW
Consommation gasoil /AN
576 618 240,00 365 191 550,20
Production diesel kWh pour une année
10 512 000,00 6 412 320
Production PV 0 4 204 800
Cout investissement
182 000 000,00 822 567 800,00
Couts KWh (LCOE) 43 DZD /kWh 19 DZD/KWH
PV Diesel :2MW
Cout gasoil subventionné
Cout gasoil moyenne mondiale
Profil de consommation des villes et villages de l’extrème sud
• la charge de consommation en électricité des ménages suit des cycles journaliers.
• La climatisation domine les cycles de charge, de sorte que les
• pics sont au moment le plus chaud de la journée.
Caractéristiques des sites et des villes de l’extrème sud
• Pic de consommation pendant les périodes de chaleur du essentiellement aux consommation des climatiseurs
• Pic pendant la journée • Distances éloignement pour interconnexion
aux réseaux • Couts et difficultés alimentation en gasoil
ROI
Conception inadéquate
ROI >6ans
Framework et matrice de conception Amimer
• Dimensionnement des panneaux
• Profil de production
• Contrôleur intelligent • SYNCHRONISATION
• Conditions météo • Ensoleillement • Profil de
consommation
• Mode opératoire • Conception /Flexibilité • Maintenance
diesel Site
PV CONFIGURATION
Structure de coût type d'un système hybride PV-diesel
PV Données irradiation du site Ombrages Technologies PV /onduleur Conception de la ferme
Configuration du système Configuration de base Amélioration des composants
Economie Durée de vie des sources Taux d’interets Cout du combustible Inflation…
Charges et production Spécifications du GE Configurations Profile de charges Mode opératoire Modes d’exploitation
Configuration PV Configuration Diesel
Mix PV /Diesel
Modèle du système hybride : 1. S’aligne à la demande 2. Optimisation dans le
dimensionnement des composants.
3. Rentabilité A. Niveau d’integration élévé : 1. Modélisation de la Charge de
réseau 2. Analyse des besoins BoP
Mode opératoires de la centrale
Modes et planning de
maintenances
procédures
Optimisation de la conception du système Composant Recommandation
Conception
Capacité du champ PV Permettant de fournir plus de 20% de la demande journalière en année 1
Puissance du groupe électrogène diesel
Permettant d’assurer la pointe de demande, en haute saison, à l'année 5
Capacité du parc de batteries
En fonction de l’excès de production journalière solaire à stocker (en année 1), et de la quantité d'énergie requise durant les heures de faible demande (en année 5)
Onduleur multifonctionnel Caractéristiques du
composant redresseur
Régulation de charge permettant d’allonger la durée de vie du parc de batteries
Dimensionnement du composant onduleur (puissance nominale)
En fonction de la demande (puissance appelée) aux périodes où la production solaire est insuffisante et aux périodes où la demande est trop faible pour une utilisation performante du groupe électrogène (en haute saison, en année 5)
Exploitation
Exploitation du groupe électrogène diesel
Autant que possible : pas d’utilisation avec un facteur de charge inférieur à 40%
Exploitation des batteries Optimiser la durée de vie du parc de batteries
Outils de conception
• Les outils logiciels peuvent être divisés en quatre groupes : • 1. les outils de dimensionnement, qui calculent les dimensions du système sur la
base des • données entrées (la demande et les données climatiques, ainsi que les
composants du système), • 2. les outils de simulation, qui utilisent les données entrées (la demande et les
données • climatiques, ainsi que les composants et la configuration du système) pour simuler
le • comportement du système sur une période donnée, • 3. les outils de recherche, avec un degré élevé de flexibilité et hautement de
configurables pour • permettre une simulation complète de différent systèmes à des fins de recherche
et, enfin, • 4. des outils de conception de mini-réseaux, qui assistent la conception du réseau
de distribution • du mini-réseau électrique
Notre méthode: un Accompagnement complet Avant Projet
Notre méthode: réalisation des projets
Objet du projet: centrale électrique hybride modulaire déplaçable au Tchad Configuration: hybride Diesel/Solaire Puissance Totale: 66 MW Site: -N’djamena: 30 MW / 90KV en cours de réalisation -Moundou: 10MW / 15KV 2016 -Abeche: 10MW / 15KV 2017 -Sarh: 10MW / 15KV 2017 -Am Timan: 2MW / 15KV 2016 -Masro: 2MW / 20KV 2016 -Lai: 2MW / 20kV 2016
Réalisations et Perspectives Amimer Energie
Nous vous remercions de votre attention