Post on 21-Jun-2022
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1 TOSOL, outil de calcul et simulation PV. © Futuraf Technology Solutions, Cameroon, 2020.
OUTIL TOSOL : COMMENT DIMENSIONNER UN FORAGE
SOLAIRE AU FIL DU SOLEIL
1- INTRODUCTION ............................................................................................................................... 2
2- CONFIGURATION EXCEL ET CONVENTIONS DE SAISIE DE DONNEES ............................................ 3
3- PRESENTATION GENERALE DE L’APPLICATION POMPAGE IMMERGE AU FIL DU SOLEIL ............. 4
a) Les Configurations de pompage supportées .............................................................................. 4
b) La démarche de dimensionnement ............................................................................................ 5
4- EXEMPLE DE DIMENSIONNEMENT ................................................................................................. 6
a) Phase 1 : Saisie des données ...................................................................................................... 7
b) Phase 2 : Calculs et Simulation ................................................................................................. 10
c) Phase 3 : Résultats .................................................................................................................... 12
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1- INTRODUCTION
TOSOL est un outil de calcul et simulation des systèmes PV développé au Cameroun par FUTURAF
Technology Solutions.
Il a été conçu pour répondre aux exigences des environnements social, économique et professionnel
des pays d’Afrique Sub-Saharienne. Pour ce, 7 critères de conception ont été définis comme critiques,
présentés ci-dessous.
Le Logiciel a été développé sous Excel afin de faciliter l’ouverture vers d’autres applications Microsoft
(Word, PowerPoint, …), faciliter la prise en main et aussi permettre une personnalisation poussée du
logiciel aux utilisateurs experts par accès aux fonctions VBA implémentées.
Dans la version actuelle, 4 applications sont disponibles :
- Générateur Solaire Off-Grid
- Pompage Immergé au fil du soleil
- Calculateur Solaire et PV
- Visualisations Météo
Données Météo HistoriquesDonnées Mensuelles, limitées
à quelques régions/villes
Données Journalières, limitées
à quelues régions/villes
Données mensuelles
disponibles quelque soit le
lieu
Données journalières
disponibles quelque soit le
lieu
Interface UtilisateurNon Intuitif et demandant trop
d'entrées manuelles
Intuitif, et demandant trop
d'entrées manuelles
Non intuitif, mais ne
demandant pas trop d'entrées
manuelles
Intuitif et ne demandant pas
trop d'entrées manuelles
Pompage d'eauPas de dimensionnement de
pompage
Dimensionnement partiel
(bilans journaliers) de
pompage
Dimensionnement complet
(base horaire) de pompage,
sans inclure le stockage d'eau
Dimensionnement complet
(base horaire) de pompage et
du stockage d'eau
Dimensionnement précis des
batteries
Pas de dimensionnement
batteries
Dimensionnement batteries
sur la base des cofficients de
jours de réserve et DOD
Dimensionnement précis par
simulation historique
Dimensionnement précis par
simulation historique et
estimation de fin de vie
Volet Académique
N'inclut pas d'element de
démarche académique ou
recherche
Peut être utilisé pour les
formations académiques, mais
pas pour la recherche
Niveau d'utilisation pas
accessible à un public en
formation, juste aux
chercheurs
Inclut des éléments de
démarche académique et de
recherche
Utilisatioin des
Panneaux/Onduleurs du
marché
Panneaux ou Onduleurs non
existants dans le logiciel
Quelques panneaux et
onduleurs disponibles, mais
pas de rajout possible
Rajout de panneaux et
onduleurs depuis une base de
données externe
Tous panneaux et onduleurs du
marché configurables dans le
logiciel
Prix d'acquisition en version
complète3000USD et plus 1000USD - 3000USD 100USD - 1000USD 0 - 100USD
Objectifs de
développement
de TOSOL
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Dans ce Tutoriel nous allons voir comment dimensionner un générateur solaire en site isolé a l’aide de
l’outil TOSOL.
2- CONFIGURATION EXCEL ET CONVENTIONS DE SAISIE DE DONNEES
TOSOL encapsule un code VBA important. Avant de lancer une instance de l’application, rassurez-
vous que votre niveau de sécurité permet l’exécution des macro VBA et que le mode d’évaluation des
formules de cellules est « Automatique » (voir les références d’Aide de votre version de MS Excel pour
plus d’information sur comment le faire).
Une fois l’outil ouvert, allez vers l’application ou la feuille de votre choix. Il faut noter ici que toute
saisie de donnée se fait dans les cellules à fond « Blanc » ou « Jaune ». Les autres affichant des
résultats de calcul ou devant être remplit par du code VBA.
Saisies uniquement dans les cellules a fond « Blanc » ou « Jaune »
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3- PRESENTATION GENERALE DE L’APPLICATION POMPAGE IMMERGE AU
FIL DU SOLEIL
a) Les Configurations de pompage supportées
Cette application vous permet de dimensionner le pompage d’un forage solaire selon deux
configurations :
- Configuration avec variateur de vitesse solaire DC-AC : cette configuration est basée sur un
variateur de vitesse solaire (ABB ACS355 Solar, Schneider Altivar312 Solar, …) et une pompe
triphasée standard du marché. Le variateur tire le maximum possible de puissance des
panneaux PV et varie le débit de pompage en fonction de la puissance PV disponible.
- Configuration avec pompe solaire DC à vitesse variable : cette configuration utilise une
pompe à moteur DC à vitesse variable. Une électronique située dans la pompe produit à tout
moment un débit de pompage en fonction de la puissance PV disponible (Gamme SQF de
Grundfoss, Gamme OPTI de Wilo, …).
D’autres configuration plus complexes peuvent aussi être envisagées, nécessitant de la part de
l’utilisateur une connaissance plus approfondie du logiciel afin de mettre en œuvre la
personnalisation via les fonctions VBA implémentées.
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b) La démarche de dimensionnement
Le dimensionnement comprend 3 grandes phases :
- Phase 1 : Saisies des données. Celle-ci se fait en 4 étapes
- Phase 2 : Calculs. Celle-ci se fait en 3 étapes
Localisation
• Entrer les coordonnées Lon/Lat
• Acquérir les donées météo
Panneaux PV
• Sélectionner un Panneau PV de la BD du logiciel ou rajouter un nouveau
• Entrer les paramètres d'installation du panneau
• Définir un facteur fixe de pertes à l'aide de l'assitant integré
Besoin en Eau
• Entrer le besoin journalier en eau sur chaque mois
Puits et Décharge
• Entrer les parametres geometriques du forage
• Entrer les parametres du stockage d'eau
• Un assitant vous aide a predire les pertes de charges
Technologie d'Alimentation
• Entrer la technologie d'alimentation (Variateur DC-AC ou Pompe solaire DC)
• Entrer la plage de tension PV admissible en entree
Sélection Pompe
• Visualiser les pompes et le nombre de panneaux PV recommendees
Simulation sur
l'historique
•Entrer la configuration PV retenue pour la simulation
•Choisir les années et mois voulus pour la simulation
•Lancer la simulation
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- Phase 3 : Résultats. Ils sont en 3 groupes
Si la simulation montre un grand nombre de jours où les réserves en eau sont passées sous le seuil
de charge critique, il faut alors augmenter le volume de réserves et refaire une simulation sur
l’historique pour validation.
4- EXEMPLE DE DIMENSIONNEMENT
Camp Familial en zone rurale :
- Besoin Journalier en saison sèche : 3000litres par jour
- Besoin Journalier en saison pluvieuse : 2000 litres par jour
- Forage de 70m avec tubage 120mm
- Longueur totale de tuyauterie 32mm : 100m
- Bâche d’eau à installer sur un plateau béton de 6m
- Longitude : 11.501degE
- Latitude : 3.844degN
Dans la page Accueil, cliquez sur le lien Pompage Solaire Immerge au Fil du Soleil
Résumé
• Pompe Selectionee
• Configurations PV recommendee et choisie pour la simulation
• Détails de validation de l'installation et du stockage d'eau
Production Journalière
• Production d'eau moyenne sur le jour le plus ensoleillé moyen
• Production d'eau moyenne sur le jour le moins ensoleillé moyen
Production Annuelle
• Production journalières moyenne totale des panneaux PV sur l'année
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a) Phase 1 : Saisie des données
Etape 1 : Entrez les coordonnées Lon/Lat et importez les données météo (Irradiations et
Températures) depuis le serveur NASA Power Data ou depuis un fichier *.tosol.
Etape 2 : Choisissez un panneau dans la BD du logiciel pour le projet. Si votre fournisseur dispose d’un
panneau ne figurant pas dans la BD du logiciel, entrez-le à l’aide de la commande Nouveau Panneau.
Dans cet exemple nous prenons le panneau Poly 327Wc SunPower disponible chez notre fournisseur.
Déterminez à l’aide de l’assistant le rendement du système pour le projet en cliquant sur Assistant
Rendement. Ici nous allons changer juste deux paramètres.
- Technologie de fixation du point de fonctionnement : MPPT
- Pertes de conversion DC-AC a l’onduleur : 5% (Valeur liée à une pompe solaire DC-DC)
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Etape 3 : Entrez les données de consommations mensuelles. Un assistant permet de donner quelques
recommandations sur les consommations journalières.
Etape 4 : Entrez les données géométriques du forage et du stockage.
Le logiciel demande d’entrer un volume stockage initial, qui sera raffiné manuellement après la
validation par simulation historique.
Ce volume initial dépend principalement de la nature du climat : les zones fortement pluvieuses
comme Douala par exemple demandent plus de stockage
Dans cet exemple pour utilisation résidentielle nous prendrons prendre un stockage 3 fois le besoin
journalier, soit deux bâches de 5000litres. Un assistant vous aide à évaluer les pertes de charges.
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b) Phase 2 : Calculs et Simulation
Cliquez sur Calculer. La fenêtre de Calcul va s’ouvrir, et nécessiter 3 étapes.
Etape 1 : Définissez la technologie d’alimentation : Variateur DC-DC (Pompe Solaire DC au fil du soleil)
ou Variateur DC-AC (Variateur de vitesse DC-AC solaire). Entrez la plage de tension PV admise en entrée
du variateur. Par exemple
Etape 2 : Visualiser les pompes possibles pour l’installation ainsi que le nombre de Panneaux PV
recommandés pour chacune des pompes. La section tutoriel inclue dans le logiciel décrit comment
rajouter des pompes à la base de données locale du logiciel.
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Etape 3 : Simulation historique de validation. Ici vous devez définir la configuration PV, les années et
mois concernés par la simulation, puis le seuil du volume de réserves qui devra déclencher une
condition « Rupture d’Eau ». Ensuite cliquez sur Simuler pour lancer la Simulation.
La Simulation se fait par pas de 30mins sur chacun des jours des années et mois choisis, et est par
conséquent assez longue. Certains logiciels construisent pour cela une année synthétique. Mais pour
un souci de fiabilité nous avons choisi dans TOSOL de le faire sur l’historique.
A la fin des calculs, la fenêtre affiche le nombre de jours sur chaque année où la condition « Rupture
d’Eau » a été déclenchée.
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La simulation a répondu à la question : « Si les conditions météo de 2012, 2013 et 2014 se répétaient
à l’identique, l’installation telle qu’on la dimensionnée aurait-elle donnée satisfaction ? ». Et la
réponse ici est « Oui à 100% ». A la fin cliquez sur Terminer pour écrire les résultats.
c) Phase 3 : Résultats
3 Groupes de Résultats sont disponibles, tel que décrit au paragraphe 3.
Groupe 1 : Résumé
Groupe 2 : Productions Journalières
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Groupe 3 : Productions Annuelles