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