Thème : Instrumentation et suivi d’un groupe électrogène ...

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org

Instrumentation et suivi d’un groupe électrogène

fonctionnant en bicarburation dans la commune de Barsalogho

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU

MASTER D’INGENIERIE ENERGIE

OPTION : GENIE ENERGETIQUE ET ENEGIE RENOUVELABLE

------------------------------------------------------------------

Présenté et soutenu publiquement le 18/10/2013 par

Emmanuel NJAKOU NOULALA

Travaux dirigés par : Dr. Sayon SIDIBE (LBEB)

Dr. François PINTA (CIRAD/2IE, LBEB)

CENTRE COMMUN DE RECHERCHE ENERGIE ET HABITAT DURABLE (CCR-EHD)

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr. Daniel YAMEGUEU

Membres et correcteurs : Ing. Madieumbé GAYE

Dr. Sayon SIDIBE

Dr. François PINTA

Promotion [2012/2013]

Thème : Instrumentation et suivi d’un groupe électrogène fonctionnant en bicarburation dans la commune de Barsalogho 2013

II NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Dédicace

A L’éternel DIEU tout puissant sans qui rien n’est possible.

A mon père M. NOULALA Josué.

A ma mère Mme NOULALA Anne.

A mes frères et sœurs, CHOULA Alvine, NGANYO Stéphane, LOWE

NOULALA Daniel.


III NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Remerciement Je tiens à remercier ici toutes ces personnes qui m’ont soutenu de près ou de loin dans le cadre de ce

travail, à savoir :

- Dr Joël BLIN, pour m’avoir ouvert les portes du laboratoire LBEB.

- Dr Sayon SIDIBE et Dr François PINTA pour les conseils et l’encadrement.

- M. Boris JAVEAU, M. Barthelemy SEMDE et tout le personnel de l’Association Impulsion pour

m’avoir accueilli au sein de leur structure.

- M. Bruno PECHINE et M. Eric NANTEAU pour les conseils et la formation apportée sur

l’instrumentation et le suivi des GE.

- M. ODILON et tout le personnel du LBEB pour leurs conseils.

- Toute ma famille, cousins oncles et tantes.

- Toute la famille WETHE pour leur hospitalité et tout leur soutien inconditionnel.

- Mes Amis Bertrand DONFACK, Decroly DJOUMBISSI, Alfred TALOM.

- Mes collègues stagiaires du CCREHD : Ahmed LIMAN, Franck ONDO, Brahim ABDALA,

Catherine SONFACK, Amadou TALL, Aristide DEJAN, Jalilou ZAKANE, Ted DOSSA, Manu

SESHIE.

- Toute la promotion master Energie 2011/2013


IV NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Résumé La preuve de l’utilisation des huiles végétales pures (HVP) comme carburant dans les moteurs Diesel a

déjà été faite en laboratoire. Mais malheureusement, il manque énormément de données pour un

fonctionnement de longue durée et en site réel des moteurs Diésel, avec comme carburant les HVP.

Le document suivant traite du fonctionnement à longue durée et en site réel, de groupes électrogènes

utilisant comme carburant l’huile de Jatropha, dans le cadre d’un projet d’électrification rural. Cette

étude a été effectuée au Burkina Faso, dans la commune de Barsalogho et au sein de l’Association

Impulsion. Dans le cadre de cette étude, deux méthodes d’utilisation des HVP seront étudiées, à

savoir : la bicarburation et le mélange. Deux groupes électrogènes (GE) seront utilisés dans le cadre de

ces essais, à savoir :

- Un GE de marque GARENI d’une puissance de 65 kVA, et possédant son propre système de

bicarburation livré par le constructeur.

- Un GE de marque SDMO d’une puissance de 65 kVA.

Il sera effectué un essai de 139h de fonctionnement en bicarburation sur le GE de marque GARENI et

un essai de 55 h en mélange sur le GE de marque SDMO.

Lors de ces essais, du gazole et de l’huile de Jatropha seront utilisés comme carburant.

Par comparaison à l’usage traditionnel de gasoil seul, les essais de fonctionnement au mélange

HVP/gasoil (30/70%), on observe une augmentation de 15% de la consommation spécifique, ainsi

qu’une diminution du rendement énergétique de 11%.

Afin de détecter les sources des différentes pannes observées lors des essais, les paramètres physico-

chimiques des HVP (acidité, taux de sédiment,…) ont été analysés. Ces résultats ont permis de

recommander une meilleure filtration des particules et la correction de l’acidité (neutralisation).

Mots clés : Huile de Jatropha, caractéristiques huile Jatropha, Groupe électrogène, essai longue durée.


V NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Abstract Demonstrate the use of HVP as fuel in diesel engines has already been made in the laboratory.

Unfortunately, it lacks a lot of data for long-term operation and actual site of Diesel engines with fuel as

the HVP.

The following paper discusses the operation and long-term real site generators using fuel as Jatropha

oil as part of a rural electrification project. This study was conducted in Burkina Faso, in the commune of

Barsalogho and in the Association Impulsion. In this study, two methods of using the HVP will be

studied, namely: bi-carburation and mixing. Two GE will be used in these trials, namely:

- A GE brand GARENI a power of 65 kVA, with its own system of bi-carburation delivered by the

manufacturer.

- A GE brand name SDMO a power of 65 kVA.

It will be made a test 139h of operation bi on GE brand GARENI and test 55 h mixed on GE SDMO

brand.

During these tests, diesel and Jatropha oil will be used as fuel.

Compared to the traditional use of diesel fuel alone, the test for the functioning in a mixture HVP / diesel

(30/70%), there was a 15% increase in specific fuel consumption, and a decrease in efficiency of 11%.

To detect causes of different breakdown observed during the test, physicochemical parameters HVP

(acidity levels of sediment ...) were analyzed. These results were used to recommend a better particle

filtration and correction of acidity (neutralization).

Keywords: Jatropha oil, Jatropha oil characteristics, Generator, long-term trial.


VI NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Liste des abréviations 2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement.

CIRAD: Centre International de Recherche Agronomique et de Développement

CO: Monoxyde de Carbone

CO2 : Dioxyde de Carbone

Cs : Consommation spécifique

HC : Hydrocarbure

HVP : Huile Végétale Pures

Is : Indice de saponification

KVA : Kilo volt ampère

KVAr : Kilo volt ampère réactif

KW : Kilo Watt

LBEB : Laboratoire Biomasse Energie et Biocarburant

Mcarb : Masse de carburant

NOX: Oxydes d’azote

P : Puissance

PCI : Pouvoir Calorifique Inférieur

ppm : Partie par million

Q : Puissance réactive

TOR : Tout ou rien


VII NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie


VIII NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Sommaire Dédicace .................................................................................................................................................. II

Remerciement ......................................................................................................................................... III

Résumé ................................................................................................................................................... IV

Abstract .................................................................................................................................................... V

Liste des abréviations ............................................................................................................................. VI

Sommaire .............................................................................................................................................. VIII

Liste de tableaux ..................................................................................................................................... XI

Liste de figures ....................................................................................................................................... XII

1. Introduction ...................................................................................................................................... 1

1.1. Contexte et enjeux ................................................................................................................... 1

1.2. Objectifs de l’étude................................................................................................................... 1

CHAPITRE 1 : Présentation de l’Association Impulsion ........................................................................... 2

1. Généralité sur l’Association Impulsion ............................................................................................. 2

2. Unité d’extraction de l’huile végétale ................................................................................................ 2

3. Centrale électrique de Barsalogho ................................................................................................... 4

CHAPITRE 2 : Synthèse bibliographique ................................................................................................. 6

1. Les huiles végétales ......................................................................................................................... 6

2. Influences liées à l’utilisation des huiles dans les moteurs diesels ................................................... 6

2.1. Influence de la viscosité de l’huile ............................................................................................ 6

2.2. Influence des paramètres chimiques de l’huile......................................................................... 7

3. Solutions aux problèmes d’utilisation des huiles végétales dans des moteurs diesels .................... 8

3.1. Mélange des huiles végétales avec le gazole à des proportions différentes ............................ 8

3.2. Modifications des chambres de combustion ............................................................................ 8

3.3. Adaptation type « bicarburation » sur les moteurs ................................................................... 8

4. Quelques essais d’endurance d’HVP dans les moteurs diesels comme carburant .......................... 9

4.1. Moteur à injection directe ......................................................................................................... 9

4.2. Moteur à injection indirect ...................................................................................................... 11

CHAPITRE 3 : Méthodologie ................................................................................................................. 13

CHAPITRE 4 : Instrumentation du groupe électrogène .......................................................................... 14

1. Etablissement du tableau de liste de voie ...................................................................................... 14


IX NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

2. Choix du matériel nécessaire à l’instrumentation ........................................................................... 15

3. Raccordement et installation des différentes composantes de notre instrumentation .................... 16

3. Programmation des différentes composantes de notre instrumentation ........................................ 17

4. Effectuer la recette de notre instrumentation ................................................................................. 17

CHAPITRE 5 : Utilisation des HVP dans les groupes électrogènes ....................................................... 18

1. Matériels et méthode ...................................................................................................................... 18

1.1. Méthodes ............................................................................................................................... 18

1.2. Matériels ................................................................................................................................ 19

2. Résultats et discussions ................................................................................................................. 20

2.1. Détermination des conditions d’essais ................................................................................... 20

2.2. Utilisation d’HVP comme carburant à Barsalogho .................................................................. 23

CHAPITRE 6 : Caractérisation des paramètres physico-chimiques de l’échantillon d’huile de Jatropha

de l’Association Impulsion à Barsalogho ................................................................................................ 31


1.1. Méthodes ............................................................................................................................... 31

1.2. Matériels ................................................................................................................................ 33


2.1. Huile de Jatropha (Hj11a) ...................................................................................................... 33

CHAPITRE 7 : Application de quelques solutions proposées pour améliorer la qualité de HVP ............ 36


1.1. Méthodes ............................................................................................................................... 36

1.2. Matériels ................................................................................................................................ 36


3. Conclusions ................................................................................................................................... 38

4. Perspectives .................................................................................................................................. 39

Références bibliographiques .................................................................................................................. 41

Annexes ................................................................................................................................................ xliv

Annexe 1 : Moteur diesel ..................................................................................................................... iii

Annexe 2 : Proposition d’un plan de maintenance et d’exploitation de la centrale de GOUDOUCE .... ix

Annexe 3 : Programmation des différentes composantes de notre instrumentation ...................... xxxiv

Annexe 4 : Programme d’essais détaillé .............................................................................................. xl


X NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 5 : Instrumentation ............................................................................................................... xlvi

Annexe 6 : Proposition d’un processus de neutralisation ...................................................................... li

Annexe 7 : Exemple de filtre 10 microns pour filtration de sécurité ..................................................... liv

Annexe 7 : Raccordement et installation des différentes composantes de notre instrumentation ....... lvi


XI NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Liste de tableaux Tableau 1 : Liste de voie de mesure 15

Tableau 2 : Caractéristique du moteur 20

Tableau 3 : Données électriques moyennes durant les éssais 22

Tableau 4 : Paramètres fondamentales pour une bonne HVP carburant (S.S. Sidibe, 2010) 33

Tableau 5 : Résultats d'analyse des huiles de Jatropha 33

Tableau 6 : Résultats de l'analyse de l'huile de Balanites après l'application de la solution 1 37

Tableau 7: Tableau comparatif entre le moteur diesel et le moteur à essence (Sovanna, 2004) iv


XII NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Liste de figures Figure 1 : Processus de production d'huile 2

Figure 2 : Concasseuse 3

Figure 3 : La presse 3

Figure 4 : Le filtre à plaque 4

Figure 5 : Bidon de stockage 4

Figure 6 : Centrale électrique du marché 5

Figure 7 : Centrale électrique de Goudouce 5

Figure 8 : Evolution de la viscosité en fonction de la température 6

Figure 10 : Gaz rejeté avec T>500°C, 7

Figure 9 : Gaz rejeté avec T<500°C, 7

Figure 11 : Délai d’inflammation en fonction du carburant : a) T<500°C et b) T>500°C 7

Figure 12 : a)Conception CAO des modifications. b) Exemple de réalisation. c) Piston modifié 8

Figure 13 : Principe de la bicarburation 9

Figure 14 : Méthodologie du travail 13

Figure 15 : les différentes étapes de notre instrumentation 14

Figure 21: câblage du coffret pour acquisition de données 16

Figure 22 : instrumentation du groupe électrogène 16

Figure 23 : Groupe électrogène SDMO de 65 kVa Erreur ! Signet non défini. Figure 24 : Evolution de la puissance active dans le temps 20

Figure 25 : Pourcentage de charge du groupe dans le temps 21

Figure 26 : Evolution de la charge tout au long des essais 22

Figure 27 : Evolution de la température ambiante dans le temps 23

Figure 28 : Pompe à injection rotative 24

Figure 29 : Groupe électrogène GARENI 65 kVa 25

Figure 30 : Seau utilisé pour l'appoint de carburant Erreur ! Signet non défini. Figure 31 : Consommation spécifique en fonction de la charge 26

Figure 32 : Rendement énergétique du groupe en fonction de la charge 26

Figure 33 : Consommation spécifique pour un pourcentage de charge du groupe égale à 10% 27

Figure 34 : Rendement pour un pourcentage de charge du groupe égale à 10% 28

Figure 35 : Fuite d'huile de lubrification à travers les orifices du moteur 29

Figure 36 : Filtre à plaque et presse à vis 37

Figure 37 : Rudolf Diesel iii

Figure 38 : Vue d'un moteur diesel v

Figure 39 : Injection directe Figure 40 : La chambre de tourbillon d'air vi

Figure 41 : Moteur à chambre de précombustion vii

Figure 42 : Chambre de turbulence "Ricardo" vii

Figure 43 : Chambre Saurer et Système "Lanova" viii

Figure 44 : interface pour configuration TRIAD xxxv

Figure 45 : Fenêtre d'entrée de produit xxxv


XIII NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 46 : Diagramme de Fresnel xxxvi

Figure 47 : Exemple d'affichage des mesures en instantanées sous forme numérique (droite) et sous

forme de galvanomètre xxxvi

Figure 48 : interface de visualisation (gauche) et de programmation (droite) des voies de l'E. Reader

xxxviii

Figure 49 : Affichage de mesures instantanées sous forme de courbe xxxviii

Figure 50 : Alimentation d'énergie et raccordement d'autobus de l'E. Reader xxxix

Figure 51 : Tableau de liste de voies xliv

Figure 52 : Chaine de mesure (Nanteau, 2013) xlvi

Figure 53 : Raccordement capteur passif et actif (Nanteau, 2013) xlviii

Figure 54 : Processus de neutralisation li

Figure 55 : Schéma prototype du matériel à mettre à place pour la neutralisation de l'HVP lii

Figure 56 : Filtre gravitaire liv

Figure 57 : filtre à cartouche (gauche) ; cartouche de filtre (droite) lv

Figure 16 : Sonde Pt100 lvi

Figure 17 : Chaine de mesure Pt100 lvi

Figure 18 : Chaine de mesure thermocouple lvii

Figure 19 : chaine de mesure débitmètre lvii

Figure 20 : Chaine de mesure TRIAD 2 lviii

Figure 21: câblage du coffret pour acquisition de données lviii

Figure 22 : instrumentation du groupe électrogène lix


1 NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Introduction

1. Contexte et enjeux La plupart des projets biocarburant en Afrique sont en filière de proximité. Ce sont des projets qui ont

pour but le développement des zones rurales à travers l’accès à l’énergie. L’utilisation d’huiles

végétales pures dans des moteurs diesels stationnaires (groupe électrogène, force motrice, pompage-

irrigation, …) est, du fait de sa simplicité de mise en œuvre, la voie la plus développée. Cependant cela

nécessite une adaptation des moteurs diesels. Un kit de bicarburation permet le fonctionnement du

moteur à l’huile végétale pure une fois que celui-ci a atteint son régime de fonctionnement à haute

charge, limitant les problèmes d’alimentation en carburant et de combustion rencontrés à faible régime

lorsque le moteur est froid.

Il a été démontré en laboratoire que les moteurs diesels peuvent fonctionner avec les HVP soit en

mélange avec le fuel ou directement comme carburant. Aujourd’hui, on manque de recul par rapport

aux tests de longue durée d’une part et en site réel d’autre part. Il est prévu dans le cadre du projet

financé par l’Union Européenne de faire des tests de longue durée pour accumuler les données sur les

problèmes éventuellement rencontrés.

Le site de Barsalogho à 145 km au Nord-est de Ouagadougou (Burkina Faso) a été identifié pour la

réalisation des essais d’endurance de fonctionnement de groupe électrogène avec un HVP.

L’Association Burkinabé « Impulsion » y est implantée et travaille à la fois dans la production de

l’électricité et l’adduction en eau. « Impulsion » dispose de deux centrales thermiques équipées

chacune respectivement de 2 groupes de 220 kVA et 65 kVA, en fonctionnement continus. Chacun de

ces groupes possèdent 3 départs alimentant la ville de Barsalogho. L’Association « Impulsion » a déjà

prévu dans le cadre de leur développement de faire fonctionner leurs centrales avec l’huile végétale,

donc « Impulsion » est directement intéressé par les résultats des différents essais.

2. Objectifs de l’étude Le présent travail a pour but de recueillir et analyser des données longues durées, et en site réel pour

moteur diesel fonctionnent en bicarburation et en mélange à 30% d’HVP.

De façons spécifiques, il s’agit :

- Instrumenter les moteurs et Interpréter les données,

- Recherche des causes des pannes et problèmes,

- De proposer et mettre en place la solution d’utilisation de HVP la mieux adaptée pour le moteur

(bicarburation, mélange, …).



CHAPITRE 1 : Présentation de l’Association Impulsion Dans ce chapitre, nous présenterons la structure d’accueil « Association Impulsion » où nous avons

effectué le stage. Nous y présenterons aussi le processus de transformation des graines en huile, ainsi

que les différentes centrales thermiques se trouvant dans le village de Barsalogho.

1. Généralité sur l’Association Impulsion Impulsion, est une association burkinabé créée en 2004.

Elle a pour mission de développer des activités économiques à visée sociale.

Impulsion travaille sur deux axes :

Equiper la population rurale en services de base (éducation, eau, soins de santé, électricité,

….) et mettre en place des systèmes de gestion efficients de ceux-ci.

Accompagner et viabiliser des projets à caractère rémunérateur.

Un des effets recherché à long terme, est une plus grande indépendance des populations bénéficiaires

et donc une diminution de leur vulnérabilité. Pourquoi ? Pour assurer la durabilité d’infrastructures

d’utilité publique telles que la distribution d’eau et la distribution d’électricité. Il est nécessaire de mettre

en place un système de gestion économique efficient, basé notamment sur une contribution financière

minimale des bénéficiaires. Or, en zones rurales, les ressources financières et le travail rémunéré sont

extrêmement rares et limités.

2. Unité d’extraction de l’huile végétale L’association Impulsion possède en son sein une petite unité de production d’huile végétale. Jusqu’en

juin 2013, elle ne produisait que de l’huile de Jatropha, mais vu la difficulté de se procurer les graines

de Jatropha sur le marché, elle s’est lancée dans la production de l’huile de balanites.

Graines

PressageMoteur indien

Filtration

Stockage

- Nettoyage

- Séchage

Presse

Filtre à plaque

Bidon de 200L

Concassage

Concasseur

Figure 1 : Processus de production d'huile



Nettoyage

Cette phase constitue la première étape de production d’HVP. Elle consiste à un tamisage des graines

et au besoin un tri manuel et dépulpage.

Séchage

Après le nettoyage, les graines sont séchées au soleil afin de diminuer au maximum leur humidité.

Concassage

Cette étape ne s’applique qu’aux graines de Balanites. Car, il faut noter que contrairement aux graines

de Jatropha, les graines de Balanites possèdent une coque très solide impossible à broyer par la

presse.

Figure 2 : Concasseuse Pressage

Après nettoyage et séchage, les graines sont pressées. Le pressage s’effectue à l’aide d’une presse et

d’un moteur indien pour l’apport d’énergie. A la suite du pressage, dans un premier temps, de l’huile se

dépose dans le bac de rétention de la presse, et dans un deuxième temps nous récupérons des

tourteaux sur la presse.

.

Figure 3 : La presse



Filtration

L’étape de filtration est une étape très importante, car elle permet de retirer un maximum de résidus de

l’huile extraite. Pour le faire ici, l’HVP est passée dans le filtre à plaque.

Figure 4 : Le filtre à plaque Stockage

Le stockage est la phase finale de la production de l’HVP. Dans le cas de l’association Impulsion, le

stockage se fait dans des bidons de 250 L.

Figure 5 : Bidon de stockage 3. Centrale électrique de Barsalogho

Actuellement, l’Association Impulsion possède 2 centrales électriques, raccordé chacun à un réseau.

La première centrale qui se trouve au grand marché de Barsalogho et qui fonctionne de 08h00 à 13h00

et de 18h00 à 24h00, possède 3 groupes électrogènes :

Un groupe SDMO de 85 kVA actuellement en panne ;

Un groupe de 130 kVA GARENI fonctionnel. Ce groupe n’est pas raccordé au réseau du

marché, mais il est utilisé comme groupe de secours ;



Un groupe SDMO de 220 kVA. C’est ce groupe qui alimente actuellement tout le réseau du

marché et une grande partie de la ville ;

Figure 6 : Centrale électrique du marché La deuxième centrale qui se trouve dans le quartier GOUDOUCE, qui fonctionne de 08h00 à 13h00 et

de 18h00 à 23h00, possède 2 groupes électrogènes :

Un groupe SDMO de 65 kVA. Ce groupe alimente actuellement tout le réseau de GOUDOUCE

(c’est ce groupe sur lequel les essais ont été effectué) ;

Un groupe GARENI de 65 kVA actuellement en panne ;

Figure 7 : Centrale électrique de Goudouce



CHAPITRE 2 : Synthèse bibliographique 1. Les huiles végétales

Les substances à partir desquelles sont produites les huiles sont soit des graines, des amandes ou des

fruits. L’huile est extraite par des procédés plus ou moins complexes dans des usines de trituration ou

des huileries artisanales. En fait, les graines, tous les fruits et toutes les amandes contiennent de l’huile,

mais seuls sont appelés oléagineux ceux qui servent à produire industriellement de l’huile et qui sont

cultivés dans ce but. Parmi les graines de plantes cultivées pour leur huile, les plus connues sont :

l’arachide, le colza, le ricin, le tournesol, le coton et le lin. Quant aux fruits oléagineux et aux amandes,

ils proviennent principalement du cocotier (noix de coco), du palmier à huile, de l’olivier et de la

pourghère. En effet, seules les huiles de coton et de Jatropha sont produites au Burkina Faso ; les

autres sont importées des pays voisins côtiers et européens ou asiatiques. (AGBEZO, 2011)

2. Influences liées à l’utilisation des huiles dans les moteurs diesels Parmi les caractéristiques physico-chimiques particulières des huiles végétales, deux d’entre elles

influencent directement sur le bon fonctionnement des moteurs diesels : la viscosité élevée qui pose

des problèmes d’ordre pratique et la composition chimique en acides gras qui entraîne une chaleur

élevée d’évaporation et ne permet pas une distillation complète des huiles végétales (Rousset, 2009).

2.1. Influence de la viscosité de l’huile La viscosité des huiles est significativement plus élevée que la viscosité des gazoles à température

ambiante ce qui pose des problèmes de pompage et d’écoulement à travers les tuyaux et les filtres.

Mais également une détérioration des caractéristiques du jet injecté dans la chambre du moteur. Dans

la Figure 8, la zone verte figure la zone de viscosité normalisée pour les équipements diesels. Il est à

noter qu’à partir de 83°C l’huile de colza respecte les exigences techniques établies. Un constat

similaire peut être fait pour les autres huiles (sauf le ricin qui nécessite des températures supérieures à

150°C). Les températures de réchauffage à atteindre sont fonction de la viscosité de l’huile ou du

mélange gazole/huile en présence. Par exemple, le mélange 50 % fioul et 50 % colza ne devra être

réchauffé qu’à 62 °C « seulement » (Rousset, 2009).

Figure 8 : Evolution de la viscosité en fonction de la température



L’ajout d’un réchauffeur et d’une pompe dans le circuit d’alimentation permettra de limiter les problèmes

liés à la viscosité des huiles végétales (Rousset, 2009).

2.2. Influence des paramètres chimiques de l’huile Le délai d’inflammation est plus long pour une majorité des huiles quand la température de la chambre

de combustion est inférieure à 500°C. Par ailleurs, la combustion de l’huile, même réchauffée, purifiée

et raffinée, ne s’effectue pas complètement ce qui entraîne des pertes de puissance et de rendement et

des rejets en CO, NOx et HC plus importants que pour le gazole. Il se produit également une

dégradation et un encrassement des nez d’injecteurs, des segments et des cylindres conduisant à des

détériorations mécaniques (Rousset, 2009).

Pour des températures de chambre supérieures à 500°C, il est constaté une nette amélioration du

comportement de l’huile. Le délai d’inflammation est quasi-identique à celui du gazole. La combustion

est complète et les rejets observés peuvent être moins importants que ceux du gazole. Le

fonctionnement est proche du fonctionnement au gazole avec des performances équivalentes et des

rendements globaux parfois meilleurs (Rousset, 2009).

Figure 10 : Gaz rejeté avec T>500°C, (CIRAD) (Rousset, 2009)

Figure 11 : Délai d’inflammation en fonction du carburant : a) T<500°C et b) T>500°C (CIRAD) (Rousset, 2009)

Figure 9 : Gaz rejeté avec T<500°C, (CIRAD) (Rousset, 2009)



3. Solutions aux problèmes d’utilisation des huiles végétales dans des moteurs diesels

3.1. Mélange des huiles végétales avec le gazole à des proportions différentes Il s’agit là d’ajouter une proportion d’huile végétale carburant dans du gazole jusqu’à 30% ; certains

scientifiques pensent qu’il est possible d’aller jusqu’à 50% sans modifications (Yarohoubalé, 2010).

3.2. Modifications des chambres de combustion Si l’on ne veut pas modifier le carburant (estérification par exemple), il est possible d’agir sur les

chambres de combustion afin que les conditions de températures lors du fonctionnement permettent

une combustion complète des huiles végétales. Mais ces modifications doivent respecter simultanément

la conception, l’architecture interne du moteur, les matériaux et les jeux fonctionnels mécaniques. Il faut

alors que les températures maximales atteintes restent raisonnables. Ce type de modifications,

développées au CIRAD depuis 1990, permet toujours l’usage du fioul et du mélange d’huile/fioul sans

pertes de puissance et sans interventions mécaniques supplémentaires. Cet aspect est important et

représente un des avantages forts de cette solution. A tout moment les utilisateurs peuvent remplir le

réservoir indifféremment avec de l’huile et/ou du fioul. Les pistons sont modifiés pour recevoir une

chambre de forme spéciale en acier réfractaire (Yarohoubalé, 2010).

Après 500 heures de fonctionnement à l’huile de colza, le piston est intact ce qui permet d’augmenter la

longévité des pièces du moteur (Yarohoubalé, 2010).

Figure 12 : a)Conception CAO des modifications. b) Exemple de réalisation. c) Piston modifié (Rousset, 2009)

3.3. Adaptation type « bicarburation » sur les moteurs Une autre voie sans modifications internes des moteurs est l’adaptation d’un circuit d’alimentation en

bicarburation. Ce procédé a été mis en place et appliqué par le CIRAD sur des tracteurs, des camions

et des groupes électrogènes. Il consiste à installer un second circuit d’alimentation pour l’huile végétale

pure en parallèle à celui du gazole (Rousset, novembre 2009). Sur ce circuit, on trouve en série :

- un filtre à carburant adapté à l’huile végétale,

- un réchauffeur, pour réduire la viscosité de l’huile et se rapprocher de celle du gazole

- une pompe de circulation et de gavage de la pompe à injection,



- une électrovanne qui permet de basculer d’un carburant à un autre ; c’est-à-dire permettant au

moteur de fonctionner soit au gazole soit à l’HVP (Rousset, 2009).

Figure 13 : Principe de la bicarburation (NOUMOYE, septembre 2010)

L’huile est chauffée par des plaques électriques, par des moyens d’échange de chaleur des circuits de

refroidissement, d’échappement ou par d’autres moyens externes ; en ce qui concerne la bicarburation,

on démarre au gazole puis une fois la température de la chambre suffisamment élevée (75 à 100% de

la charge) on passe à l’HVP ; à l’arrêt du moteur on rebascule au gazole afin de nettoyer le circuit et

brûler les imbrûlés (Yarohoubalé, 2010).

4. Quelques essais d’endurance d’HVP dans les moteurs diesels comme carburant

Les performances à court terme des moteurs diesels non modifiés avec l'utilisation des huiles végétales

peuvent être satisfaisantes, mais des chercheurs ont rencontré des problèmes pendant les essais à

long terme. L'encrassement des nez d'injecteurs peut dégrader l’atomisation du carburant et conduire

aux problèmes de formation de coke, de gommage et de blocage des segments, de dilution de l'huile du

carter et de polymérisation subséquente de l'huile de lubrification. (HAÏDARA, Aout 1996)

4.1. Moteur à injection directe

4.1.1. Dépôts moteurs

Des tests furent menés sur une huile végétale dans un moteur diesel. Cette expérience a utilisé deux

types de mélanges d'huile de lin : 40% d'huile de lin-60% d'huile minérale et 20% d'huile de lin-80%

d’huile minérale. Le test fut mené sur un moteur Lister à 2 cylindres de 16 HP à 1200 rpm. Le moteur a

été adapté avec une pompe Bosch à orifice unique. Les dépôts sur les parties en contact avec le

carburant, et les produits de la combustion ont été comparés pour divers mélanges ; les dépôts sont

plus importants avec les combustibles végétaux qu'avec le gazole. (HAÏDARA, Aout 1996)



Bruwer et coll (BRUWER, 1981) ont testé un mélange à 80% d'huile de tournesol et 20% de gazole

dans un moteur Perkins A4-248. Le test a permis de déterminer si ce mélange, moins visqueux que

l'huile brute de tournesol pouvait éliminer l’encrassement de l'injecteur montré par l'huile de tournesol

100%. Le moteur a été chargé à 70% de sa puissance pendant 200 heures. Les injecteurs se sont

cokéfiés en forme de "trompettes ". En plus, lors du démontage du moteur, il a été trouvé que les

segments se collaient dans les gorges des pistons (gommage). Ceci est dû à l'écoulement de l'huile de

tournesol, mal pulvérisé sur les parois des cylindres quand les nez d'injecteurs sont encrassés.

(HAÏDARA, Aout 1996)

McCutchen (MCCUTCHEN, 1981) a opéré sur un moteur Caterpillar 3306 à divers cycles de charges

avec 100% d'huile brute de soja dégommée. L'huile végétale s'égoutte du pot d'échappement lorsque le

moteur est à l'arrêt. Deux injecteurs furent obturés après 110 heures de marche et des nouveaux

injecteurs ont été montés. Après 130 heures, un piston se fissura et se cassa. Quant à Bacon D colL (BACON, 1981) , ils ont évalué les effets de polymérisation des huiles de tournesol, de coco et du suif

végétal. Ces huiles végétales (pour cette étude) ont été sélectionnées car elles représentent une

échelle de saturation allant de très saturée à hautement insaturée. Les indices d'iode varient de 2 pour

le suif végétal à approximativement 130 pour l'huile de tournesol. Le moteur tournait continuellement à

charge partielle et à vitesse moyenne pendant 2 heures (pour chaque carburant). Des nouveaux

injecteurs ont été montés pour chaque essai. Les résultats des tests montrent que les carburants

saturés telles que l’huile de coco et le suif végétal produisent beaucoup moins d'encrassement des

injecteurs que l'huile insaturée de tournesol. Mais les huiles végétales de haut degré de saturation ne

sont généralement pas adaptées comme combustible diesel parce qu'elles se solidifient à la

température ambiante normale. (HAÏDARA, Aout 1996)

4.1.2. Huile de Lubrification

Bruwer et coll (BRUWER, 1981) ont testé un mélange de 80% d'huile de tournesol-20% de gazole. Le

moteur faisait tourner un dynamomètre chargé à 70% de sa puissance maximale pendant 200 heures.

A la fin de cette période, l'huile de lubrification a été polymérisée à tel point que le carter d'huile a dû

être démonté pour y enlever les boues formées. Avec des nouveaux injecteurs installés, après 100

heures de marche, l'huile de lubrification polymérisait encore. (HAÏDARA, Aout 1996)

Durant un test fait par McCutchen (MCCUTCHEN, 1981), sur 100% d'huile brute dégommée, la dilution

de l'huile de lubrification a approché 20% après 110 heures de marche. En effet, l'huile polymérisée

avait recouvert les passages d'huile de graissage et les sièges de soupapes. Quick et coll. (QUICK,

1981) ont rapporté que dans un moteur testé avec une huile brute de tournesol dégommée, l'huile de

lubrification a été contaminée et partiellement gelée après seulement 87 heures de marche. (HAÏDARA,

Aout 1996)



4.1.3. Usure du moteur

Galloway (GALLOWAY, 1981) a utilisé l'huile brute d'arachide pour des tests à long terme d'un moteur

non modifié. L'analyse de l'huile de lubrification indique des taux d'usure élevés (l'huile de lubrification

contenant beaucoup d'éléments métalliques). L'effet de l'usure sur la pompe d'injection et des injecteurs

a été également évalué lors d'un deuxième test. En effet, après modification des nez d'injecteurs, l'effet

de la polymérisation thermique et les éléments métalliques dans l'huile de lubrification ont diminué. Des

tests effectués par un atelier d'injection diesel ont montré que la pompe d'injection n'a subi aucune

usure anormale. (HAÏDARA, Aout 1996)

4.2. Moteur à injection indirect

4.2.1. Dépôts moteurs

Peterson (PETERSON, 1981) ont effectué des essais à long terme sur un moteur a refroidissement par

eau, à précombustion, avec des injecteurs a téton. Trois essais sur chaque moteur avaient été faits. Les

2 moteurs ont été d'abord testés avec du gazole pour l'obtention des informations de base

(caractéristiques de puissance, couple ...). D'autres tests ont été effectués avec 100% d'huile de

carthame (linoléique) et un mélange de 70% d'huile de colza -30% de gazole. Un des moteurs a ensuite

tourné avec le même mélange auquel 150 ppm de dispersant (Dupont FOA-2) a été ajouté (comme additif). Les moteurs tournaient à pleine charge de carburant pour une charge de freinage allant de

pleine charge à vide, à des intervalles de temps de 15 minutes. Les deux moteurs ont tourné pendant

850 heures chacun à l'huile de carthame, pendant 830 heures au gazole, 850 heures au mélange

d'huile de colza et de gazole. Comparativement aux mélanges de carburants, l'huile de carthame

produit beaucoup plus de dépôts dans les chambres de combustion et sur les nez d'injecteurs. Le

moteur qui tournait à l'huile de carthame a eu deux segments de compression coincés après les 2 tests.

Peterson (PETERSON, 1981) rapportent que le gommage des segments, l'épaississement de l'huile de

graissage, le gommage des injecteurs observés lors de l'utilisation de l'huile de carthame ne sont pas

présents lors de l’utilisation ses mélanges avec le gazole. (HAÏDARA, Aout 1996)

D'autres chercheurs ont effectué des tests d'endurance sur un tracteur Deutz tourné par un moteur

diesel Deutz F3L912W avec de l'huile de tournesol dégommée Hawkins (HAWKINS, 1983). Le moteur

a tourné pendant 1800 heures à charge cyclique. Lors du démontage, le moteur était cependant très

propre, en particulier les passages des collecteurs. Le fabricant du moteur, Klockner-Humbolt-Deutz (de

Cologne en Allemagne) a décidé après ce test, d'étendre la garantie sur ses moteurs à injection

indirecte même s'ils fonctionnent aux huiles végétales dégommées. (HAÏDARA, Aout 1996)

Des essais effectués sur 2 moteurs Hatz à injection indirecte Haïdara (HAÏDARA, 1983) ont démontré

une bonne tenue lors de l'utilisation de l'huile brute de poughère. L'un des moteurs faisait tourner un

moulin ; il démarre au gazole et 5 à 10 minutes plus tard, à l'aide d'un robinet by-pass, l'alimentation en

carburant est mise sur le réservoir d'huile de pourghère. Lors de l'arrêt du moteur, l'alimentation est

remise sur le réservoir de gazole durant 5 à 10 minutes. Ce système permet de nettoyer les nez

d'injecteurs en diminuant du même coup tous les dépôts de carbone à l'intérieur de la chambre de



combustion. Après 110 h de marche, l'injecteur ne s'est pas encrassé, mais s'est gommé. Il a dû être

nettoyé au gazole et replacé pour que le moteur puisse redémarrer. Quant au deuxième moteur

(démarrage électrique), il faisait tourner une génératrice de courant et il tournait en tout temps à l'huile

brute de pourghère. Après 180 h de marche, le nez d'injecteur s'était encrassé en forme de "trompette".

(HAÏDARA, Aout 1996)

4.2.2. Huile de lubrification

Après 200 heures de test avec un mélange de 30%/70% d’huile de soja/gazole McCutchen (MCCUTCHEN, 1981), aucun problème de dilution de l'huile de lubrification n'a été constaté.

Cependant, la contamination de l'huile de lubrification se trouve être un problème, même avec des

huiles dégommées et décirées selon les résultats des tests effectués par Yarborough (YARBOROUGH, 1981). Bruwer (BRUWER, 1981) ont démontré quant à eux que si l'huile de tournesol

entre dans le carter moteur, les antioxydants de huile de lubrification se dégradent rapidement, ce qui

cause une polymérisation de l'huile et donc des effets préjudiciables (nuisibles) au moteur. (HAÏDARA,

Aout 1996)

4.2.3. Usure du moteur

Un moteur à préchambre (à aspiration normale), marchant avec un mélange de 30%/70% d'huile brute

de soja dégommée/gazole, révèle qu'il n'y a pas d'usure anormale des segments et des parois du

cylindre après 200 heures d'essais McCutchen (MCCUTCHEN, 1981). Par contre, un moteur turbo-

diesel du même type, fonctionnant au même mélange, révèle une usure importante des segments, des

parois du cylindre et du piston. Quant à Wagner et Peterson (PETERSON, 1981), ils ont démontré

qu'une huile brute de carthame linoléique apporte 2 fois plus d'usure sur un moteur que le gazole. Le

même moteur fonctionnant avec un mélange de 70% d'huile de colza et 30% de gazole n°1, ne montre

aucune usure prématurée. (HAÏDARA, Aout 1996)



CHAPITRE 3 : Méthodologie La méthodologie du présent travail est le suivant :

Formation

(1,5 mois)

Construction du

réseau électrique de

GOUDOUCE

(1,5 mois)

Lancement de la

centrale électrique de

GOUDOUCE

(2 semaines)

Recherche d’une

solution d’utilisation

des HVP dans les

groupes électrogènes

De Barsalogho

(1,5 mois)

Recherche de

solutions suite au

différents problèmes

rencontrés lors du

fonctionnement au

HVP

(2,5 mois)

Instrumentation et suivi des groupes

électrogènes (EDF)

Maintenance des groupes

électrogènes (Dr Sayon SIDIBE)

Pose des poteaux

Tirage de câble

Pose des compteurs dans les familles

Raccordement électrique des familles

Installation électrique dans les familles

Pose du groupe électrogène dans la centrale

de GOUDOUCE

Montage et câblage des armoires de

puissance et de donnée

Raccordement du groupe et des différents

départs à l’armoire de puissance

Instrumentation des groupes de GOUDOUCE

Etc...

Système de bicarburation

Mélange HVP / gazole

Analyse des paramètres physico-chimiques des

HVP

Propositions et applications de mesures

correctives pour les HVP de Barsalogho

Figure 14 : Méthodologie du travail



CHAPITRE 4 : Instrumentation du groupe électrogène Dans l’optique de pouvoir instrumenter le groupe électrogène, une méthodologie bien précise a dû être

respecté, comme nous pouvons l’observer dans la figure suivante :

Etablissement du tableau de

liste de voie

Choix du matériel nécessaire

à l’instrumentation

Raccordement et installation

des différentes composantes

de l’instrumentation

Programmation des

différentes composantes de

l’instrumentation

Faire la recette de notre

instrumentation

Instrumentation

correcte

Validation de

l’instrumentation

NON

OUI

Figure 15 : les différentes étapes de notre instrumentation 1. Etablissement du tableau de liste de voie

L’établissement du tableau de liste de voie constitue la première étape de l’instrumentation.

Il s’agit ici de ressortir l’ensemble des données à enregistrer, ainsi que la plage dans laquelle elles se

trouvent. Après cela, il faut aussi déterminer quel type de capteur est adapté à notre problème, ainsi

que le type de signal qu’il envoie.

Dans ce cas précis, l’instrumentation qui a été mise sur pied, a pour but de relever les paramètres tels

que :

Débit de carburant dans le moteur

Température ambiante et des fumées

Caractéristiques électriques du réseau (courant, tension,…)

L’ensemble des paramètres à relever se retrouvent dans le tableau suivant :



Tableau 1 : Liste de voie de mesure

Ce tableau permettra d’établir la liste des capteurs, des instruments et de la centrale d’acquisition

nécessaire pour notre instrumentation.

2. Choix du matériel nécessaire à l’instrumentation Après avoir établie le tableau de liste de voies, il faut maintenant passer au choix définitif du matériel

nécessaire à l’instrumentation.

Pour la réalisation de l’instrumentation du groupe électrogène, il a fallu faire recours à l’ensemble de

matériels suivants :

- un thermocouple pour la mesure de la température des fumées ;

- Un conditionneur que l’on utilisera pour la mesure de la température des fumées ;

- Une sonde platine PT100, pour la mesure de la température ambiante ;

- Un disjoncteur pour la protection générale des équipements ;

- Un redresseur 230V / 24V pour l’alimentation du e Reader ;

- Deux débitmètres pour relever la quantité de carburant circulant dans les circuits arrivé et retour

du groupe électrogène ;

- Un kit de TRIAD 2 pour la mesure des valeurs électriques ;

- 3 transformateurs de courant pour relever la quantité de courant circulant dans chaque phase

du groupe électrogène ;

- Un e Reader et deux e Bloxx pour l’acquisition des données ;

- Un rouleau de câble électrique pour l’alimentation électrique du coffret ;

- Un rouleau de câble de données pour le câblage des différents éléments de l’instrumentation

se trouvant dans le coffret ;

- Un rouleau de câble thermocouple pour le raccordement du thermocouple au conditionneur ;

- Un coffret électrique où nous avons fixé les principaux éléments de l’instrumentation ;

Nom MesurandePlage de

mesureType capteur conditionneur

etendue

mesure unite signal signal alimentation

voie

temperature

voie

tension

voie

courantTOR

Temperature

fuméetemperature 20-600°C Thermocouple oui 0-600 °C 4-20 oui 1

Temperature

ambiantetemperature 20-50°C Pt100 non 0-100 °C non 1

debit entrée debit 0,5-12 debimetre non l/h oui 1

debit retour debit 0,5-12 debimetre non l/h oui 1

Energie active

et reactiveEnergie

Compteur

energienon

kWh et

kVARhoui 2

Puissance active

par phase

Puissance

active0-70 kW non 0-70 kW 4-20 oui 3

Puissance

réactive global

du groupe

Puissance

reactive0-60 kVAR non 0-60 kVAR 4-20 oui 1

transformateu

r de courant +

TRIAD 2

Tableau liste de voie



3. Raccordement et installation des différentes composantes de notre instrumentation

Après avoir obtenu le matériel nécessaire à l’instrumentation. Il a fallu passés aux raccordements et à

l’installation de ces derniers.

Ce raccordement diffère énormément en fonction de l’instrument.

E Reader

E Bloxx

TRIAD 2

Compteur

d’énergie

Disjoncteur

Redresseur

Figure 16: câblage du coffret pour acquisition de données

Thermocouple pour

la température des

fumée

Débitmètre arrivé

carburant

Débitmètre

retour carburant

Les 3

transformateurs

de courant

Le coffret de

données Figure 17 : instrumentation du groupe électrogène

Pour plus d’informations sur les différents schémas de raccordements, consultez l’annexe 8.



3. Programmation des différentes composantes de notre instrumentation

Dans ce chapitre, il s’agit de présenter les différents éléments qui ont été programmés, ainsi que le type

de signal reçu par ces éléments.

Dans le cadre du projet, deux éléments ont été programmés, à savoir :

- TRIAD 2

- E Reader

Pour plus d’informations sur les différentes étapes de programmations, consulter l’annexe 3.

4. Effectuer la recette de notre instrumentation La recette est une opération de contrôle intégrale des différentes chaines de mesure analogique ou

numérique.

Elle est réalisée par :

- Forçage de valeurs à partir du contrôle-commande en numérique

- Simulation de courant câblé en lieu et place du capteur

Dans le cadre de ce projet, le choix fait a porté sur la simulation de courant câblé en lieu et place du

capteur.

Pour y arriver, il a été utilisé un calibrateur. C’est un appareil permettant d’une part, de simuler les

signaux envoyés par un capteur et d’autre part, de lire les signaux envoyés par différents types de

capteurs.



CHAPITRE 5 : Utilisation des HVP dans les groupes électrogènes 1. Matériels et méthode

Ce chapitre est consacré à tout ce qui concerne les tests et expérimentations effectués tout au long des

essais longues durées. Toutes les informations en relation avec le programme d’essais se retrouvent

dans l’annexe 4.

1.1. Méthodes Comme il a été précisé sur la figure 14 de la partie méthodologie, durant les essais, il a été testé deux

méthodes d’utilisation des HVP comme carburant, à savoir : la bicarburation et le mélange. Durant ces

différents essais, un certain nombre de paramètres devront être relevés.

Afin de déterminer les performances et de ressortir les caractéristiques du moteur lors des essais, les

différents paramètres suivants seront relevés :

Mesure de température, de débit, de puissance active par phase, de puissance réactive

La mesure de ces différents paramètres s’effectue grâce à l’instrumentation. Pour plus d’informations

sur le mode d’acquisition de ces différents paramètres, consulter le sous-titre « Raccordement et

installation des différentes composantes de notre instrumentation ».

Ces différents paramètres sont très importants, car grâce à eux, il sera possible de faire une analyse du

réseau électrique, de calculer l’énergie produite par les GE, et enfin de déterminer les performances du

GE à l’aide des données telles que : consommation spécifique, rendement énergétique.

Détermination de l’énergie active et réactive

Pour déterminer l’énergie active et réactive du groupe électrogène, les relevés de puissance active et

réactive effectués par l’instrumentation seront utilisés dans les formules suivantes :

E active = P active * temps

E réactif = P réactif * temps

E active : Energie active en kWh

E réactif : Energie réactif en kVARh

P active : Puissance active en kW

Détermination du rendement énergétique du moteur

Ce paramètre permet de caractériser les performances du groupe électrogène. Il représente la quantité

d’énergie électrique produite, par unité d’énergie chimique consommée par le groupe électrogène. La

formule de calcul du rendement énergétique du groupe est la suivante :



η = (E active) / (PCI * Mcarb)

PCI : pouvoir calorifique inférieur (KWh/Kg)

Mcarb : masse de carburant (Kg)

E active : Energie active en kWh

Détermination de la consommation spécifique

C’est une caractéristique importante pour un moteur, elle représente la consommation de carburant par

unité de puissance et de temps. Sa détermination s’effectue ici à l’aide de la formule suivante :

Cs = Mcarb / E active

Cs : consommation spécifique (kg/KWh)

Mcarb : masse de carburant (Kg)

E active : énergie active (KWh)

1.2. Matériels Pour la réalisation des essais, l’ensemble de matériels suivants a été mis en œuvre :

- Un groupe électrogène SDMO de 65 kVa ;

- Le matériel d’instrumentation cité ci-dessus dans la partie :

un thermocouple pour la mesure de la température des fumées ;

Un conditionneur que l’on utilisera pour la mesure de la température des fumées ;

Une sonde platine PT100, pour la mesure de la température ambiante ;

Un disjoncteur pour la protection générale des équipements ;

Un redresseur 230V / 24V pour l’alimentation du e Reader ;

Deux débitmètres pour relever la quantité de carburant circulant dans les circuits arrivé

et retour du groupe électrogène ;

Un kit de TRIAD 2 pour la mesure des valeurs électriques ;

3 transformateurs de courant pour relever la quantité de courant circulant dans chaque

phase du groupe électrogène ;

Un e Reader et deux e Bloxx pour l’acquisition des données ;

Un rouleau de câble électrique pour l’alimentation électrique du coffret ;

Un rouleau de câble de données pour le câblage des différents éléments de

l’instrumentation se trouvant dans le coffret ;

Un rouleau de câble thermocouple pour le raccordement du thermocouple au

conditionneur ;

Un coffret électrique où nous avons fixé les principaux éléments de l’instrumentation ;



Les caractéristiques techniques du moteur situé sur GE se trouvent dans le tableau suivant :

Tableau 2 : Caractéristique du moteur

Marque moteur JOHN DEERE

Type moteur Injection direct

Type aspiration Turbo

Réfrigérant air N/A

Nombre de cylindre 4

Disposition des cylindres L

Cylindrée (L) 4,48

Alésage (mm) 106

Course (mm) 127

Taux de compression 17 : 1

Vitesse (RPM) 1500

Vitesse de pistons (m/s) 6,35

Puissance ESP (kW) 70

Classe de régulation (%) +/- 2.5%

BMEP (bar) 11,24

Type de régulation Mécanique

2. Résultats et discussions

2.1. Détermination des conditions d’essais

2.1.1. Etude des courbes de charges du réseau de GOUDOUCE

Courbe de charge journalière

La figure 19 montre l’évolution journalière de la puissance active du moteur de la centrale de Goudouce

sur une journée.

Figure 19 : Evolution de la puissance active dans le temps

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

08

:30

:00

08

:55

:00

09

:20

:00

09

:45

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10

:10

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11

:00

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12

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:39

:00

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:04

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:29

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:54

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20

:19

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20

:44

:00

21

:09

:00

21

:34

:00

21

:59

:00

22

:24

:00

Pu

issa

nce

act

ive

(kW

)

puissance active1 [kW]

Puissance active2 [kW]

Puissance active3 [kW]

Puissance active[kW]

Figure 18 : GE SDMO 65 kVA



Au vu de la courbe précédente, il apparait que le réseau est assez déséquilibré. Car de 8h00 à 13h00,

c’est la phase 3 qui est la plus chargée, ensuite vient la phase 1 et enfin la phase 2, chacune chargée

avec des valeurs moyennes respectives de 2,13 kW, 1,74 kW et 1,44 kW. Par ailleurs, entre 18h00 et

23h00, c’est d’abord la phase 1 qui est la plus chargée, ensuite la phase 3 et enfin la phase 2, chacune

chargée respectivement avec les valeurs moyennes de 3,64 kW, 3,11 kW et 2,04 kW.

De façon générale, il apparait que durant la journée (8h00-13h00), l’appel de puissance moyenne

générale est de 5,32 kW. Tandis qu’en soirée (18h00-23h00), l’appel de puissance moyenne est de

8,79 kW.

Cela s’explique car, la majorité des charges du réseau sont constituées des habitations, or c’est en

soirée que les familles mettent leurs appareils électriques en marches.

Courbe du pourcentage de charge du groupe de façon journalière

La figure suivante, présente l’évolution du pourcentage de charge du GE électrogène lors d’un

fonctionnement sur une journée.

Figure 20 : Pourcentage de charge du groupe dans le temps

La figure précédente montre que le groupe est beaucoup plus chargé entre 18h00 et 23h00, soit une

charge moyenne de 19,58%, pour une puissance moyenne sur le réseau de 8,79 kW. Tandis qu’entre

08h00 et 13h00 le pourcentage de charge moyenne du groupe est de 10,53%, soit une valeur de 5,32

kW.

De la figure 20, il ressort que le GE fonctionne dans une mauvaise plage de pourcentage de charge

(entre 10% et 23,5%), car il faudrait savoir qu’un moteur Diesel fonctionne dans ses conditions

optimales, quand il est au environ de 80% de sa charge maximale (Sovanna, 2004). Le fonctionnement

d’un moteur diesel loin de son point de fonctionnement optimal peut avoir des effets néfastes pour le

moteur.

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

08

:30

:00

08

:55

:00

09

:20

:00

09

:45

:00

10

:10

:00

10

:35

:00

11

:00

:00

11

:25

:00

11

:50

:00

12

:15

:00

18

:39

:00

19

:04

:00

19

:29

:00

19

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:00

20

:19

:00

20

:44

:00

21

:09

:00

21

:34

:00

21

:59

:00

22

:24

:00

Po

urc

en

tage

de

ch

arge

du

mo

teu

r (%

)

pourcentagede charge[%]



Tableau 3 : Données électriques moyennes durant les éssais

Données journalière

Données courant

P1 journalier moyenne (kW) 2,69



P actif journalier moyen (kW) 7,06

Q journalier moyen (kVAR) 6,75

Energie active journalière produite (kWh) 70,85

Evolution de la charge tout au long des essais

La figure 21 présente l’évolution de la charge du réseau de Goudouce tout au long des essais.

Figure 21 : Evolution de la charge tout au long des essais La courbe précédente montre que tout au long des essais, la puissance moyenne des charges du

réseau était de 7,5 kW. Il apparait aussi une légère évolution linéaire de l’appel en charge respectant

l’équation suivante : y = 0,0095x - 386,59.

2.1.2. Etude météorologique du site de GOUDOUCE

La courbe de la figure 22 montre l’évolution de la température ambiante dans la centrale électrique de

Goudouce durant les essais.

y = 0,0095x - 386,59

6,00

6,20

6,40

6,60

6,80

7,00

7,20

7,40

7,60

7,80

8,00

Pu

issa

nce

act

ive

(kW

)

Puissanceactive [kW]

Linéaire(Puissanceactive [kW])



Figure 22 : Evolution de la température ambiante dans le temps La figure précédente montre que la température ambiante durant nos essais change beaucoup. La

température la plus élevée qui est de 40,11 °C, s’observe à 12h30. Tandis que la température la plus

basse qui est de 33,19 °C, s’observe à 8h30. La température moyenne durant la journée (entre 08h00

et 13h00) est de 37,03 °C, tandis qu’en soirée (entre 18h00 et 23h00), cette température est de

34,92°C.

2.2. Utilisation d’HVP comme carburant à Barsalogho Au cour des recherches menées afin de déterminer la méthode la mieux adaptée pour l’utilisation

d’HVP comme carburant, il a été testé deux méthodes à savoir :

- La bicarburation

- Le mélange gazole/HVP

2.2.1. Utilisation d’un système de bicarburation sur les groupes électrogènes des différentes centrales de Barsalogho

Durant la période d’essai d’utilisation d’un système de bicarburation dans les groupes électrogènes de

Barsalogho, il ait apparu 3 principaux problèmes, à savoir :

Dans un premier temps :

Après avoir fait des relevés sur les différents groupes électrogènes en cour de fonctionnement dans les

différentes centrales de Barsalogho un constat a été fait. Il apparait que le groupe électrogène

alimentant la centrale électrique située au marché et le groupe électrogène alimentant le réseau de

Goudouce fonctionnent respectivement en moyenne à 48% et à 25% de leur charge. Ce qui n’est pas

bon, car il n’est pas recommandé qu’un groupe qui doit fonctionner en bicarburation soit chargé à moins

de 70% de sa charge (SIDIBE, 2011). Cela s’explique car, quand un groupe fonctionne en dessous de

son point optimal, généralement la température dans la chambre de combustion est inférieur à 200°C,

32,00

33,00

34,00

35,00

36,00

37,00

38,00

39,00

40,00

41,00

08

:30

:00

08

:52

:00

09

:14

:00

09

:36

:00

09

:58

:00

10

:20

:00

10

:42

:00

11

:04

:00

11

:26

:00

11

:48

:00

12

:10

:00

18

:31

:00

18

:53

:00

19

:15

:00

19

:37

:00

19

:59

:00

20

:21

:00

20

:43

:00

21

:05

:00

21

:27

:00

21

:49

:00

22

:11

:00

Tem

pe

ratu

re a

mb

ian

te (

°C)

Températureambiante [°C]



ce qui est inférieur au point éclair de la plus part des HVP (Point éclair : huile coton 243 °C / gazole 93

°C) (DJENONTIN, 2011).

Dans un deuxième temps :

Il est apparu que tous les groupes électrogènes sur lesquels il était possible de placer le kit de

bicarburation possèdent des pompes à injection rotatives, ce qui n’est pas recommandé pour l’utilisation

d’un système de bicarburation (Oliomobile, 2013).

Effectivement, dans une pompe à injection rotative, il existe un jeu entre le rotor et le stator. Lors du

fonctionnement de la pompe, un film de carburant vient se frotter au stator. Ce cisaillement entraine une

dissipation thermique sur le stator. Cela a pour effet, que lors d’un démarrage à froid, le rotor monte

rapidement en température, mais à cause de la dissipation thermique sur le stator dû au film de

carburant, le stator ne se chauffe pas rapidement. Ceci entraine une grande différence de température

entre le stator et le rotor. Cette différence de température entraine à son tour, une diminution rapide du

jeu entre le stator et le rotor pouvant aller jusqu’à zéro. Une fois que la valeur du jeu atteint zéro, on

observe un grippage de la pompe (Oliomobile, 2013).

Or, vu que la viscosité dynamique des HVP est plus élevée que celle du gazole, cela entraine que, la

dissipation thermique engendrée par le film de carburant sur le stator soit plus grande lors d’un

fonctionnement de la pompe au HVP. De ce fait, il y a donc beaucoup plus de chance que le jeu entre

le stator et le rotor devienne nul entrainant un grippage de la pompe (Oliomobile, 2013).

Figure 23 : Pompe à injection rotative

Dans un troisième temps :

Le groupe GARENI de 65 kVA a été emmené à fonctionner en bicarburation. Il faut noter que ce groupe

est arrivé de chez le constructeur GARENI avec son propre kit de bicarburation. Mais

malheureusement, après seulement 120h de fonctionnement, un certain nombre de problèmes ont

commencé à être observé à savoir :

- De la fumée se dégage par la plus part des orifices du moteur



- Présence d’huile végétale dans le carter moteur, ce qui entraine une augmentation continu du

niveau d’huile dans le carter inférieur

- Présence d’huile dans les fumés d’échappements.

- Une fumée abondante et grasse sortant du pot d’échappement

- Le groupe fait énormément de bruit

- Le moteur surchauffe énormément, surtout quand il fonctionne au gazole

Figure 24 : Groupe électrogène GARENI 65 kVa

Face à tous ces problèmes, la décision a été prise de faire fonctionner le groupe SDMO de 65 kVA, de

la centrale de GOUDOUCE en mélange HVP et gazole.

2.2.2. Mélange HVP et gazole

Dans le cadre du projet, le choix de la méthode d’utilisation d’HVP dans le GE est porté sur le mélange

70% de gazole et 30% d’HVP.

Durant le fonctionnement en mélange, le groupe SDMO de 65 kVA, ayant un réservoir de 180 L,

consomme en moyenne 23 L de carburant ; soit 16,1 L de gazole et 6,9 L d’HVP ;

Afin d’effectuer une mesure exacte des 16,1 L de gazole et des 6,9 L d’HVP, on se sert d’un seau

graduer.

Il est important de noter que les essais au gazole ont duré 12 jours, soit 120h de fonctionnement et que

les essais au mélange 30%/70%, HVP/Gazole ont duré 5,5 jours soit 55 h de fonctionnement.

2.2.2.1. Consommation spécifique du groupe électrogène lors du fonctionnement en mélange

La figure 25 présente l’évolution de la consommation spécifique du moteur diesel, lors du

fonctionnement au mélange et lors du fonctionnement au gazole.



Figure 25 : Consommation spécifique en fonction de la charge La courbe précédente montre très clairement que pour un pourcentage de charge compris entre

10,27% et 21,51%, la consommation spécifique moyenne en fonctionnement au mélange de 30%

d’HVP et 70% de gazole est supérieure à celui du fonctionnement au gazole simple. Cette différence

est de l’ordre de 0,17 kg/kWh, soit 15% de surconsommation, pour le même pourcentage de charge.

Cette surconsommation s’explique par la viscosité élevée et la faible densité des HVP (S.S. Sidibé,

2009). Elle s’explique aussi parce que le PCI du gazole (45000 kJ/kg) utilisé lors des essais est

supérieur à celui du mélange HVP/gazole (41500 kJ/kg). Ce résultat est confirmé par les travaux déjà

réalisés par B.DE THEUX, qui estime que cette surconsommation de l’huile est comprise entre 15 et

20% de plus que le Gasoil (THEUX, 2004) et par Gilles VAITILLINGOM (Gilles, 2006).

2.2.2.2. Rendement énergétique du groupe électrogène

La figure suivante présente l’évolution du rendement énergétique du moteur diesel en fonction du

pourcentage de charge, lors d’un fonctionnement du moteur au mélange et lors d’un fonctionnement au

gazole.

Figure 26 : Rendement énergétique du groupe en fonction de la charge

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00%

Co

nso

mat

ion

sp

éci

fiq

ue

(k

g/kW

h)

Pourcentage de charge du groupe (%)

consomationspécifiquegazole[kg/kWh]consomationspécifiquemelange[kg/kWh]

9,00%

11,00%

13,00%

15,00%

17,00%

19,00%

21,00%

23,00%

25,00%

5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00%

Re

nd

em

en

t e

ne

rge

tiq

ue

(%

)

Pourcentage de charge du groupe (%)

Rendementénergétiquegazole [%]



La figure 26 montre que pour un pourcentage de charge compris entre 10,27% et 21,51%, le rendement

énergétique en fonctionnement au mélange de 30% d’HVP et 70% de gazole est inférieur à celui du

fonctionnement au gazole simple. Cette différence est de l’ordre de 4%, soit 11% de perte en

rendement, pour le même pourcentage de charge.

Ce résultat peut s’expliquer, car quand un moteur diesel fonctionne à faible charge comme dans le cas

ici présent, la température dans la chambre de combustion est généralement inférieure à 200°C

(DJENONTIN, 2011). Or le point éclair de l’huile de Jatropha est supérieur à 200°C (point éclair de

l’huile de Jatropha : 340°C (ADIKPETO, 2011)), cela entraine une présence d’imbrulé d’HVP, ainsi

qu’un encrassement de la chambre de combustion. Ce carburant qui n’est donc pas brulé, constitue

une réelle perte d’énergie. C’est cette perte qui crée la baisse du rendement énergétique lors du

fonctionnement du moteur au mélange. Il faut aussi noter que, le fait que le PCI de l’huile de Jatropha

soit inférieur à celui du gazole explique aussi en partie le meilleur rendement énergétique du moteur

lors de son fonctionnement au gazole, par rapport à son fonctionnement au mélange (S.S. Sidibé,

2009).

2.2.2.3. Problèmes rencontrés lors du fonctionnement au mélange

Lors du fonctionnement en mélange, un certain nombre de problèmes ont été répertorié, à savoir :

Premièrement :

Après 120h de fonctionnement au gazole, les paramètres tels que le rendement énergétique et la

consommation spécifique n’ont pas changé pour des pourcentages de charges identiques.

Or, après 55h de fonctionnement au mélange, le rendement énergétique n’a cessé de baisser,

indiquant un problème crée par l’huile de Jatropha dans le moteur.

Figure 27 : Consommation spécifique du GE au mélange et au gazole, pour un pourcentage de charge de 10%

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

1 2 3 4 6 7 8 9 10 12

Co

nso

sp

é (

kg/k

Wh

)

numérotation du jour d'essais

Conso spegazole[kg/kWh]

Conso spemelange[kg/kWh]



Il apparait clairement que tout au long des essais au gazole, la consommation spécifique du groupe

pour un pourcentage de charge de 10%, est resté constant autour de 0,55 kg/kWh.

Or, la consommation spécifique du mélange, pour un pourcentage de charge de 10%, n’a pas cessé

d’augmenter, avec une valeur de 0,68 kg/kWh au premier jour des essais au mélange et une valeur de

0,8 kg/kWh au quatrième jour des essais.

Cela s’observe aussi sur l’évolution du rendement énergétique du GE tout au long de nos essais,

comme il est possible de l’observer sur la courbe suivante :

Figure 28 : Consommation spécifique du GE au mélange et au gazole, pour un pourcentage de charge de 10%

Tout au long des essais au gazole, le rendement énergétique du groupe pour un pourcentage de

charge de 10%, est resté constant autour de 14%.

Or, le rendement énergétique du GE au mélange, pour un pourcentage de charge de 10%, n’a pas

cessé de diminuer, avec une valeur de 12,9% au premier jour des essais au mélange et une valeur de

10,8% au quatrième jour des essais.

Cette baisse du rendement énergétique et cette augmentation de la consommation spécifique du

moteur, tout au long des essais pour un fonctionnement du moteur au mélange, indique clairement que

le carburant qui quitte le réservoir du moteur est de moins en moins brulé afin de produire de l’énergie

électrique. Ce qui veut dire que le mélange gazole/HVP fini sa course à un endroit autre que la chambre

de combustion du moteur.

Ce constat sera vérifié, comme vous pourrez l’observer dans la suite du document.

10,00%

11,00%

12,00%

13,00%

14,00%

15,00%

1 2 3 4 6 7 8 9 10 12

Re

nd

em

en

t d

u g

rou

pe

(%

)

numérotation du jour d'essais

Rendementavecgazole [%]

Rendementavecmelange[%]



Deuxièmement :

Au cinquième jour des essais au mélange, de l’huile végétale a commencé à apparaitre dans le carter

moteur et une grande quantité de fumée bleu s’échappe des tuyaux d’échappements.

Cette observation prouve ici que les segments de notre moteur sont usés. Vu que la consommation

spécifique n’a pas cessé d’augmenter au mélange pour un pourcentage de charge de 10% du GE, il

apparait ici qu’il y a certainement un paramètre de l’huile de Jatropha qui ronge continuellement les

segments du moteur.

Ce phénomène arrive ici, car lors d’un fonctionnement du moteur au mélange, il arrive souvent que la

tête d’injecteur s’encrasse, entrainant ainsi une pulvérisation du mélange sur les parois de la chambre à

combustion. Vu que lors des essais, le moteur fonctionnait à faible charge, une partie de l’huile de

Jatropha n’a pas été brullée. Ces imbrulés vont s’écouler le long de la paroi de la chambre de

combustion jusqu’à atteindre les segments, et comme il a été dit précédemment, cette huile va ronger

progressivement les segments, jusqu’à se frayer un chemin vers le carter moteur (HAÏDARA, Aout

1996).

Troisièmement :

Après 55 heures de fonctionnement, le moteur s’est arrêté, et de l’huile de lubrification a commencé à

s’échapper de plusieurs orifices du groupe.

Figure 29 : Fuite d'huile de lubrification à travers les orifices du moteur Les fuites d’huiles de lubrification observées s’expliquent parce que, tel qu’il a été constaté

précédemment, de l’huile végétale se retrouve dans le carter moteur. Cette HVP va donc s’ajouter à

l’huile de lubrification déjà présente dans le carter moteur. Cela va entrainer un débordement de la

quantité limite d’huile de lubrification nécessaire pour le bon fonctionnement du moteur. Ce

débordement va donc entrainer l’engorgement des différents circuits de circulation de l’huile de

lubrification par le mélange huile de Jatropha et huile moteur. C’est cet engorgement des circuits de

circulation de l’huile moteur qui entraine les différentes fuites.



Il faut noter que les résultats de plusieurs études telles que celles de Bruwer et coll (BRUWER, 1981)

présentent les mêmes problèmes rencontrés lors de nos essais (gommage des segments, présence

d’HVP dans le carter moteur et polymérisation de l’huile de lubrification), à une différence près que c’est

après 200h qu’ils ont commencé à observer ces problèmes avec un mélange d’huile de

tournesol/gazole à 80%/20%.

Face à cela, des analyses sur l’huile de Jatropha utilisée pour les essais ont été menées.



CHAPITRE 6 : Caractérisation des paramètres physico-chimiques de l’échantillon d’huile de Jatropha de l’Association Impulsion à

Barsalogho Les essais de fonctionnement à longue durée avec comme carburant un mélange 30%/70%, huile de

Jatropha/gazole ont causé un arrêt du moteur après seulement 55h de fonctionnement à Barsalogho.

Cette arrêt prématuré du moteur, accompagné de nombreuses pannes (présence abondante d’huile de

Jatropha dans le carter moteur, diminution continuelle du rendement énergétique du groupe

électrogène, fuite de l’huile de lubrification par divers orifices), ont soulevé un certain nombre de

questions sur la qualité de l’huile utilisée pour les essais.

Dans le but de répondre à ces questions, un certain nombre d’analyses seront effectuées sur l’huile de

Jatropha utilisée pour les essais.

Afin de réaliser ces divers tests, un échantillon d’huile de Jatropha a été récupéré au niveau de

Barsalogho à savoir :

Une ancienne huile de Jatropha (Hj11a) : c’est l’huile de Jatropha qui a effectivement été utilisé

durant les précédents essais à Barsalogho. Il est important de noter qu’il ne reste environ que

550L de cette huile

Trois caractéristiques ont été déterminées pour cet échantillon :

Teneur en sédiment

Indice d’acidité

Séparation de phase gazole/HVP

Ces différents tests permettront de déterminer la qualité de l’huile de Jatropha, de ressortir les

différentes causes de l’arrêt du groupe électrogène et surtout, de prendre des mesures afin que cela ne

se reproduise.

1. Matériels et méthode

1.1. Méthodes

1.1.1. Echantillonnages

Un échantillon d’huile de Jatropha a été prélevé à Barsalogho et analysé au laboratoire du LBEB du 2iE

durant les mois de juin – Juillet 2013.

Hj11a :

C’est l’huile de Jatropha qui a effectivement été utilisée durant les précédents essais à Barsalogho. Il

faut noter que le stockage de cette huile se fait dans des gros bidons plastiques de 250L. Ces bidons



sont entreposés dans les différentes centrales de production d’électricité de Barsalogho, ce qui n’est

pas bon. Car ces bidons sont soumis à de grosses variations de température et au rayonnement du

soleil.

Il faut aussi noter que l’échantillon prélevé a été stocké dans un bidon de 1,5L.

1.1.2. Paramètres à analyser

Les différents tests seront effectués selon les différents protocoles établis par le laboratoire LBEB.

Après avoir effectué ces différents tests, la norme DIN 51605 servira de base afin de vérifier la qualité

de nos différentes HVP.

Pour déterminer la qualité des différentes HVP, les divers tests qui seront effectués sont les suivants :

- L’acidité

Egalement appelée valeur acide, elle indique le contenu en acides gras libres, ce qui permet de déduire

le degré de raffinement et du vieillissement de l’huile. Les acides gras libres mènent à la corrosion du

moteur, à des dépôts, et contribuent au vieillissement de l’huile. Il peut y avoir des interactions avec les

particules basiques dans l’huile du moteur, avec les risques et conséquences que cela implique pour le

fonctionnement du moteur. L’acidité est influencée par les microorganismes et leurs enzymes et par

l’eau contenue dans l’huile (ABIDI, 2011).

- Teneur en sédiment

Ce paramètre est l’un des plus importants pour une utilisation carburant de l’huile. Cette mesure permet

de déterminer la pureté de l’huile ainsi que l’efficacité du processus de filtration de l’unité de production.

Une contamination trop importante conduira à un colmatage prématuré des filtres du moteur, à un

encrassement du circuit de carburant et peut avoir un effet abrasif sur certains organes sensibles

(pompe, injecteurs) (Fort, 2011).

- Test de séparation de phase du mélange

Ce paramètre permet tout simplement de vérifier la séparation de phase entre deux carburants après

une durée d’au moins 3 semaines dans ce cas.

- PRÉ-NORME DIN 51605

Tous les paramètres de la norme ne doivent pas être systématiquement analysés en production d’huile

carburant, car nombre d’entre eux sont par nature déjà conformes à celle-ci. Il faut pratiquer une

analyse d’huile avec au moins les facteurs ci-dessous :



Tableau 4 : Paramètres fondamentales pour une bonne HVP carburant (S.S. Sidibe, 2010)

Propriétés/teneurs Unités Maxi méthode d'analyse Teneur en particules mg/kg 24 (24ppm) DIN EN 12662

Acidité mg KOH/g 2.0 DIN EN 14104

Teneur en Phosphore mg/kg 12 (12ppm) DIN EN 14107

Teneur en eau % masse 0,075 (0,075ppm) DIN EN ISO 12937

1.2. Matériels Pour la réalisation les analyses, la liste de matériel suivante sera utilisée :

- Hotte aspirante

- Erlenmeyer et/ou bécher de 250ml

- Pipettes graduées de 10ml et de 20ml

- Eprouvette ou cylindre de 500ml

- Burette à robinet de 10ml ou plus de capacité, graduée à 0.05ml

- Agitateur magnétique et barreaux aimantées

- Balance analytique

- Etuve

- Dessiccateur

- Trompe à vide ou à eau

- Entonnoir filtrant en verre borosilicaté avec plaque filtrante intégrée

2. Résultats et discussions

2.1. Huile de Jatropha (Hj11a) Résultats :

Tableau 5 : Résultats d'analyse des huiles de Jatropha

Paramètre testé Unité Huile de Jatropha

ancien DIN 51605 (juin

2005)

N° échantillon - Hj11a -

Teneur en sédiment Ppm 403,01 max 24

Indice d'acidité mg KOH/g 10,97 Max 2

Séparation de phase HVP/Gazole,

30%/70%, après 3 semaines

Aucune séparation

après 3 semaines -



Analyse des paramètres du tableau précédent :

Teneur en sédiment : Il apparait clairement ici que le taux de sédiment de l’huile de Jatropha utilisé

pour les essais est très élevé par rapport à la norme en vigueur. Ceci indique un problème de filtration

des HVP par « l’Association Impulsion ».

Ce problème pourrait être dû à une mauvaise utilisation du filtre présent à Barsalogho.

Une HVP contenant beaucoup de sédiments peut causer énormément de problèmes à savoir,

encrassement des nez d’injecteurs, de la pompe d’injection, colmatage des filtres (Fort, 2011).

Indice d’acidité : l’acidité de l’échantillon d’huile de Jatropha dépasse largement la valeur limite de 2

mg KOH/g.

Cela est dû à l’ancienneté de cette huile, car il faut noter que l’huile de Jatropha analysé ici a été

produite depuis 3 ans.

Cette forte acidité de l’huile de Jatropha pourrait être à l’origine de l’usure des segments du monteur.

Car, comme il a été dit précédemment, une huile trop acide, s’avère corrosive pour le moteur (ABIDI,

2011).

Test de séparation de phase entre l’HVP/gazole à 30%/70% : Trois semaines après le mélange

gazole/HVP, les 2 carburants ne se séparent pas. Ce qui veut dire que les problèmes observés lors des

essais au mélange HVP/gazole ne sont pas dû à une séparation du gazole et de l’huile de Jatropha

dans le réservoir du GE.

Recommandations :

Les mesures proposées afin d’améliorer la qualité des huiles de Jatropha sont les suivantes :

- Afin de diminuer le taux de sédiment, les recommandations sont les suivantes :

Nettoyer les toiles filtrantes du filtre à plaque seulement quand il est trop colmaté ou

quand la pression est très élevée. En effet, le colmatage partiel favorise la qualité de

l’épuration de l’huile en retenant d’avantage de sédiments et de très petites dimensions

(dimensions inférieures à la maille de la toile).

Utiliser un filtre de sécurité (filtre à poche par gravité, ou filtre à cartouche de maille

maximum 10 μm), pour filtrer une seconde fois l’HVP (voir annexe 7) avant son

stockage.

Ne pas racler le fond des bidons de stockage

- Afin de diminuer l’acidité, il est recommandé de :



Effectuer une neutralisation qui sert à éliminer ces composés susceptibles d’accélérer

l’oxydation de l’huile. Elle se fait par ajout de soude caustique, suivie d'un lavage à

l'eau et d'un séchage et enfin les dernières étapes sont une décantation et une

centrifugation (voir annexe 6).



CHAPITRE 7 : Application de quelques solutions proposées pour améliorer la qualité de HVP

Après avoir effectué l’analyse de l’huile de Jatropha se trouvant à Barsalogho, un certain nombre de

propositions ont été faites afin de réhabiliter cette HVP.

Dans le cadre du projet, il a été possible d’essayer les solutions proposées suivantes :

- Solution 1 : Nettoyer les toiles filtrantes du filtre à plaque seulement quand il est trop colmaté ou

quand la pression est très élevée. En effet, le colmatage partiel favorise la qualité de l’épuration

de l’huile en retenant davantage de sédiments et de très petites dimensions (dimensions

inférieures à la maille de la toile).

- Solution 2 : Effectuer une neutralisation qui sert à éliminer ces composés susceptibles

d’accélérer l’oxydation de l’huile. Elle se fait par ajout de soude caustique, suivie d'un lavage à

l'eau et d'un séchage et enfin les dernières étapes sont une décantation et une centrifugation

(voir annexe 6).

Il faut noter qu’après avoir appliqué chacune de ces solutions, ce n’est que la solution 1 qui a

correctement marché. C’est pour cela qu’il ne sera présenté que les résultats liés à la solution 1.

1. Matériels et méthode

1.1. Méthodes Pour arriver à appliquer la solution 1 présenté ci-dessus, tout d’abord, il est placé 12 toiles propres au

niveau du filtre à plaque (ces toiles sont placées en série entre les plaques du filtre). Après avoir

récupéré l'huile de balanites (Hb13a) se trouvant dans 2 bidons de 20L et nettoyé le bac de rétention à

huile de la presse, les 40L d'huile de balanites ont été vidé dans le bac de rétention d'huile de la presse

d'Impulsion. Suite à cela, le moteur indien a été mis en marche afin d’actionner la presse et par la

même occasion la pompe mécanique située sur la presse. Une fois la pompe mise en marche, elle a

pompé l'HVP vers le filtre à plaque, où les 40 L d’huile de Balanites ont été récupéré.

Nous avons répété cette opération 3 fois.

Les huiles de balanites obtenues après le premier, deuxième et troisième passage dans le filtre se

nomment respectivement Hb13b, Hb13c et Hb13d.

1.2. Matériels Pour la réalisation de la solution 1, la liste de matériel utilisée est la suivante :

- Presse à vis

- Filtre à plaque

- Moteur Indien

- Matériel d’analyse des paramètres physico-chimiques des HVP



Toiles filtrantes

Bac de rétention d’huile

Pompe à piston

Figure 30 : Filtre à plaque et presse à vis

2. Résultats et discussions Résultats :

Tableau 6 : Résultats de l'analyse de l'huile de Balanites après l'application de la solution 1

Paramètre testé

Unité huile de balanites (initiale)

huile de balanites

(passage 1)

huile de balanites

(passage 2)

huile de balanites

(passage 3)

DIN 51605 (juin 2005)

N° échantillon - Hb13a Hb13b Hb13c Hb13d -

Teneur en

sédiment Ppm 729,2 674,42 502.31 429,61 max 24

Analyse des paramètres du tableau précédent :

Comme prévu, après chaque passage de l’huile de Balanites dans le filtre à plaque, le taux de sédiment

n’a fait que diminuer. La valeur du taux de sédiment est passée d’une valeur initiale de 729,2 ppm à

429,61 ppm pour le denier passage. Malgré cette évolution, il apparait très clairement que l’on n’est loin

de la valeur recommandée par la norme, à savoir 24 ppm.



Conclusion et Perspectives

Conclusion Le travail mené au cours du stage avait pour but principale de recueillir des données pour un

fonctionnement d’un groupe électrogène sur une longue durée, à l’HVP.

Les résultats obtenus ont permis d’établir un certain nombre de conclusions sur les performances et les

problèmes engendrés lors de l’utilisation des HVP comme carburant dans les GE, à savoir :

Premièrement :

Lors d’un fonctionnement au mélange 30%/70% huile de Jatropha / Gazole, on observe une

surconsommation de 15% durant la marche du GE à l’huile de Jatropha par rapport à la marche au

gazole.

Cela se confirme par une perte d’efficacité de 11% lors du fonctionnement du GE au mélange, par

rapport au fonctionnement au gazole

Deuxièmement :

Durant le fonctionnement au mélange 30%/70% huile de Jatropha / Gazole, des problèmes sont

apparus :

- Diminution du rendement énergétique tout au long des essais pour un pourcentage de charge

du GE, de 10%

- Présence d’HVP dans le carter moteur et émission abondante de fumée bleu après 50h de

fonctionnement à l’HVP

- Écoulement de l’huile de lubrification par divers orifices et arrêt du moteur après 55h de

fonctionnement

Troisièmement :

Le contexte de Barsalogho n’est pas adapté pour un fonctionnement en bicarburation des GE, pour les

raisons suivantes :

- Tous les groupes électrogènes en fonctionnement à Barsalogho fonctionnent à moins de 70%

de leur charge soit 48% pour la centrale électrique placée au marché et 25% pour la centrale

placée dans le quartier de GOUDOUCE.

- Tous les groupes électrogènes possèdent une pompe d’injection rotative.

Quatrièmement :

Durant le fonctionnement du GE GARENI de 65 KVA en bicarburation, le moteur a connu un grand

nombre de problèmes, à savoir :



- De la fumée se dégage par la plupart des orifices du moteur ;

- Présence d’huile végétale dans le carter moteur, ce qui entraine une augmentation continu du

niveau d’huile dans le carter inférieur ;

- Présence d’huile dans les fumés d’échappements ;

- Une fumée abondante et grasse sortant du pot d’échappement ;

- Le groupe fait énormément de bruit ;

- Le moteur surchauffe énormément, surtout quand il fonctionne au gazole ;

- Arrêt du GE après 139 h de fonctionnement.

Cinquièmement :

La qualité de l’huile végétale présente actuellement à Barsalogho n’est pas suffisante pour une

utilisation comme carburant. L’huile doit être mieux filtrée et neutralisée comme préconisé au chapitre 6.

Sixièmement :

Les groupes électrogènes utilisés pour l’électrification du village de Barsalogho, ne sont pas utilisés

dans des conditions optimales de fonctionnement et devraient être davantage chargés.

Perspectives Tout au long des travaux effectués durant le stage, il a été relevé un certain nombre de problèmes

constituants des obstacles à l’aboutissement du projet. Dans le but de surmonter ces problèmes, les

mesures suivantes doivent être prises :

Premièrement :

De façon générale, il apparait que l’huile de Jatropha utilisée pour les essais n’est pas de qualité

requise pour une utilisation comme carburant. Afin de remédier à cela, il faudrait :

- Diminuer le taux de sédiment, par les opérations suivantes :

Nettoyer les toiles filtrantes du filtre à plaque seulement quand il est trop colmaté ou

quand la pression est très élevée. En effet, le colmatage partiel favorise la qualité de

l’épuration de l’huile en retenant d’avantage de sédiments et de très petites dimensions

(dimensions inférieures à la maille de la toile).

Utiliser un filtre de sécurité (filtre à poche par gravité, ou filtre à cartouche de maille

maximum 10 μm), pour filtrer une seconde fois l’HVP (voir annexe 7) avant son

stockage.

- Diminuer l’acidité, grâce aux opérations suivantes :



Effectuer une neutralisation qui sert à éliminer ces composés susceptibles d’accélérer

l’oxydation de l’huile. Elle se fait par ajout de soude caustique, suivie d'un lavage à

l'eau et d'un séchage et enfin les dernières étapes sont une décantation et une

centrifugation (voir annexe 6).

Deuxièmement :

Vu que les groupes électrogènes en fonctionnement à Barsalogho, ne marche pas dans leur plage de

fonctionnement optimale, il faudrait trouver des solutions afin de remédier à ce problème. Dans ces

optiques, 2 solutions sont proposées :

- L’Association Impulsion pourrait interconnecter les 2 réseaux électriques présents à

Barsalogho, afin que toutes les charges du village Barsalogho soient comblées par le GE de

marque SDMO et de puissance 120 kVA, situé dans la zone du marché de Barsalogho.

- L’Association Impulsion pourrait aussi s’équiper de 2 petits GE de 20 kVA et 50 kVA devant

alimenter respectivement les centrales de Goudouce et du marché, entre 08h00 et 13h00. Et à

l’aide d’un système de basculement, les 2 centrales pourront utiliser les GE de 120 KVA SDMO

et 65 kVA SDMO déjà présents à Barsalogho entre 18h00 et 24h00, pour alimenter

respectivement la centrale située au marché et la centrale située dans le quartier de Goudouce.

Troisièmement :

Vu que la plus part des GE présents à Barsalogho possèdent des pompes à injection rotative, ainsi que

des moteurs à injection direct, il faudrait que lors des prochains achats de GE, l’Association Impulsion

s’équipe de GE possédant des moteurs à injection indirect et des pompes à ligne, car elles sont moins

coûteuses que les pompes à piston.



Références bibliographiques

ABIDI Tarek (2011) Production, extraction et analyse de diverses huiles végétales en tant que

combustibles alternatifs [En ligne] // Chanvre Info. - Chanvre Info, 01 janvier 2011. - 03 juillet 2012. -

http://www.chanvre-info.ch/info/fr/Production-extraction-et-analyse.html.

ADIKPETO Patrick Fernandez D. (2011) Mise en place de tests technico-économiques sur la plate-

forme biocarburant : de la production à l'utilisation de l’huile de Jatropha dans un moteur [Rapport]. -

Ouagadougou : [s.n.], 2011. P.115.

Adoum (2010) Conception et caractérsation d'un Kit de bicarburation. Mémoire 2iE Ouagadougou

[Rapport]. - Juin 2010. P.68.

AGBEZO Dodji (2011) adaptation d’un moteur diesel a l’utilisation d’huile vegetale pure (hvp) comme

carburant : application au prototype « flexy energy ». [rapport]. - ouagadougou : memoire pour

l’obtention du master specialise genie electrique, energetique et energies renouvelables (MSGEEER).

option : genie energetique et energies renouvelables (GEER), 2011. P.63.

BACON D. M., P. BREAR, 1. D. MONCRIEFF et K. L. WALKER (1981) The use of vegetable oils in

straight and modijied fom as diesel engine fires [Revue]. - [s.l.] : Beyond the Energy Crisis, 1981. - Vol.

3, p. 1525-1 533.

BRUWER J. J. (1981) Sunfrower oil and esters ar tractorfuels [Rapport]. - 1981.

DJENONTIN Tindo Sébastien (2011) Généralités sur les huiles végétales pures comme carburant

[Section] // Généralités sur les huiles végétales pures comme carburant. - Ouagadougou : [s.n.], 2011.

Fort Etienne (2013) Propriétés physico-chimiques de l'HVP [En ligne] // Alter'énergies. - Alter'énergies,

11 11 2011. - 08 07 2013. -

GALLOWAY D. J (1981) Vegetable ozls and mimal fas as diesel filel [Revue]. - [s.l.] : Proceedinos fiom

the Australia Amicultural Engineering Societv National Conference on Fuels from Crops., 1981.

Gilles Vaitilingom Utilisations énergétiques de l’huile de coton [Rapport]. - 2006.

HAÏDARA Aliou Ousmane (1996) VALORISATION D'UNE HUILE VEGETALE TROPICALE : L'HUILE

DE POUGHERE. - Aout 1996. P.135.

HAÏDARA (1983) Utilisation de l'huile brute de pourghère dans les moteurs Hatz [Rapport]. - Bamako-

Mali : Mémoire de fin d'études de l'Ecole Nationale d'Ingénieurs, 1983.P.85.

HAWKINS C. S., J. FULS et F. J. C. HUGO (1981) Engine durability tests with sunflower oil in an

Incürect Injection Diesel Engine [Revue]. - [s.l.] : Society of Automative Engineers, 1983. Paper

831357.



ITERG - Expertise Lipides, Corps gras(2013) La technologie des corps gras [En ligne] // ITERG -

Expertise Lipides, Corps gras. - ITERG, 2012. - 11 07 2013.

Les huiles végétales pures, de la graine au pot d’échappement, un carburant vert, [Ouvrage]. - octobre

2005.

MARTINEZ DE VEDIA (1944) Vegetable oils as diesel fuels, [Revue]. - [s.l.] : Diesel Powerand Diesel

Transportation, 1944. - 12 : Vol. 2.

MCCUTCHEN (1981) Vegetabie ozl crr diesel fuel - Soybean oïl [Revue]. - [s.l.] : In Beyond the Energy

Crisis, 1981. - Vol. 3, p. 1679-1 686.

Nanteau B. Péchiné et E. (2013) Formation :«suivi moteur biocarburant in-situ» [Ouvrage]. - 2013.

NOUMOYE William FOTSEU (2010) POSSIBILITES D’UTILISATION DE L’HUILE DE JATROPHA

DANS LES MOTEURS DIESELS DU CERCLE DE KITA [Rapport]. - septembre 2010. P.104.

Oliomobile (2013) Appendice I : Rupture de pompes d'injection [En ligne] // Oliomobile. - 2013. - 11

Septembre 2013. - www.Oliomobile.org/documents/appendice_I.

PETERSON C. L., D. L. AULD, B. L. BETTIS, K. N. HAWLEY et G. L. WAGNER (1981) Safflower oil

and rape seed oil as fuel [Revue]. - [s.l.] : Proceedings of Regional Workshops on Alcohol and

VenetabIe Oil as Alternative Fuels, 1981. p. 276-285.

PETERSON C. L., T. L. WAGNER et D. L. AULD (1981) Performance tesring of vegetable oil

substitutes for diesel fuel [Revue]. - [s.l.] : Arnerican Society of Agriculture Engineers, 1981. p. 276-285.

QUICK G. R., B. T. WILSON et P. J. WOODMORE Developments in use of vegetabie oils as fuelfor

diesel engines, Studies on injector Coking [Revue]. - [s.l.] : National Conference on Fuels corn Croos,

1981. - 81020. ASAE Paper no 81-3578.

Rousset Patrick (2009) ,Guide technique pour une utilisation énergétique des huiles [Ouvrage]. -

novembre 2009. P.

S.S. Sidibé, J. Blin (2009) Huiles végétales pures comme carburant dans le moteur diesel. Etat de

connaissance [Revue]. - Ouagadougou : [s.n.], 2009.

S.S. Sidibe J. Blin, G. Vaitilingom, Y. Azoumah (2010) Use of crude filtered vegetable oil as a fuel in

diesel engines state of the art: Literature review [Revue]. - Ouagadougou : Renewable and Sustainable

Energy P.2748–2759.

SIDIBE Dr Sayon (2011) Cours de Biomasse énergie : transformation par voie mécanique [Ouvrage]. -

2011. P.42.

Sovanna PAN (2004) PARTICULARITES DU MOTEUR DIESEL [Ouvrage]. - 2004. P.35.

THEUX B. DE (2004) Utilisation de l’huile de palme comme combustible dans les moteurs diese

[Rapport]. Travaux de fin d'étude année académique 2003/2004



YARBOROUGH C. M., W. A LEPON et C. R ENGLER (1981) Compression igniton performance using

sunfower seed oil [Revue]. - [s.l.] : American Society of Agricultural Engineers, 1981. ASAE Paper no

82-36 13.

Yarohoubalé BONI (2010) ETUDE DE FAISABILITE D’UTILISATION DE L’HUILE PADEMA

[Rapport]. - 2010. P.74.

Webographie :

http://www.alterenergies.org/doku.php?id=alterenergies:info:hvp_proprietes_physico_chimiques.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Capteur#Caract.C3.A9ristiques [En ligne] // wikipedia. - 29 mars 2013.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Instrumentation_(science) [En ligne] // wikipedia. - 29 mars 2013.

http://lamecaniquepourlesnuls.blogspot.com/2010/05/la-generalite-du-moteur-

diesel.htmlhttp://lamecaniquepourlesnuls.blogspot.com/2010/05/la-generalite-du-moteur-diesel.html [En

ligne] // la mécanique de la base a la haute technicité. - 01 avril 2013.

http://iterg.com/spip.php?page=itergCont&id_article=40.



Annexes


iii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 1 : Moteur diesel 1. Généralité sur les moteurs

L'ingénieur allemand Rudolf Diesel éminent

spécialiste de la thermodynamique, entre

1893 et 1897, a inventé le moteur Diesel en

continuant le principe des travaux de Beau de

Rochas et Lenoir un moteur à combustion

interne dont l'allumage n'est pas commandé

mais spontané, par phénomène d'auto

inflammation. Il n'a donc pas besoin de

bougies d'allumage (htt133).

Cela est possible grâce à un très fort taux de

compression (rapport volumétrique) d'environ 14:1 à 25:1, permettant d'obtenir une température de 700

à 900 °C. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées dans les moteurs routiers pour permettre

le démarrage du moteur à froid en augmentant la température de la chambre de combustion (htt133).

Le moteur Diesel a été conçu au départ pour fonctionner au charbon pulvérisé, cependant, suite aux

problèmes d'usure dus aux résidus de combustion, Rudolf Diesel est passé aux carburants liquides,

comme le fioul ou les huiles végétales. Finalement, le fioul a été préféré car moins coûteux et se

pulvérisant mieux du fait d'une viscosité inférieure. C'est le Français Lucien-Eugène Inchauspé (1867-

1930) qui, en 1924, en inventant la pompe à injection, en fit un moteur performant (htt133).

Les moteurs Diesel fonctionnent habituellement au gazole, au fioul lourd ou aux huiles végétales ou

minérales. Ils peuvent aussi bien être à deux temps (surtout sur les diesels de navire, avec

suralimentation par compresseur et injection pneumatique) qu'à quatre temps. Ce type de moteur à taux

de compression élevé a connu une expansion rapide en automobile en Europe à partir de la fin des

années 1980 lorsque la suralimentation par turbocompresseur en a notablement amélioré les

performances (le Premier moteur diesel utiliser par Peugeot a été sur la 404 dans les années 70)

(htt133).

La différence essentielle entre un moteur du type diesel et un moteur à essence réside dans le mode

d'inflammation du carburant et de la caractéristique d'auto inflammation de celui-ci (Sovanna, 2004).

Si dans une masse d'air suffisamment comprimée pour que sa température atteigne une valeur

déterminée, on introduit un combustible finement pulvérisé, la combustion se déclenche par auto-

inflammation (Sovanna, 2004).

Le phénomène d'auto-inflammation résulte lui-même :

- d'une part, d'un rapport volumétrique très élevé : 16/1 à 24/1;

Figure 31 : Rudolf Diesel (htt133)


iv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

- d'autre part, de la haute température engendrée par ce rapport ≅ 600ºC (Sovanna, 2004).

Tableau 7: Tableau comparatif entre le moteur diesel et le moteur à essence (Sovanna, 2004)

Temps du cycle Fonctions assurées

dans le moteur diesel

Organes en

fonctionnement

Fonctions

assurées dans le

moteur à essence

Organes en

fonctionnement

1. Admission Aspiration d'air Soupapes

d'admission

Aspiration d'un

mélange air-

essence préparé et

dosé par un

carburateur ou un

système d'injection

essence

Soupapes

d'admission

Carburateur ou

injecteurs

2. Compression

Très forte 20 à 30 bars

compression de l'air

d’où échauffement à

600°C environ. Rapport

volumétrique de 16/1 à

24/1

Compression du

mélange 8 à 12

bars d'où

échauffement à

300ºC environ.

Rapport

volumétrique 5/1 à

11/1

En fin de course

de compression

Injection sous forte

pression (100 à 300

bars) du combustible

qui s'enflamme

spontanément au

contact de l'air

surchauffé

Pompe

d'injection

Injecteur

Allumage du

mélange par

étincelle électrique

à la bougie

Allumeur ou

magnéto et

bougies

d'allumage

3. Combustion

ou explosion Combustion et détente

Combustion et

détente

4. Echappement Evacuation des gaz

brûlés

Soupapes

d'échappement

Evacuation des

gaz brûlés

Soupapes

d'échappement


v NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 32 : Vue d'un moteur diesel

Les moteurs diesel sont classés selon le type d'injection et de chambre de combustion qui les équipent

(Sovanna, 2004).

Deux grandes familles de types de combustion existent (Sovanna, 2004) :

- L'injection directe, qui désigne tous les procédés ne comportant pas de fractionnement de la

chambre de combustion (l'injecteur pulvérise le combustible directement dans la chambre

principale du cylindre) (Sovanna, 2004).

- L'injection indirecte, regroupant les différentes solutions de chambres de combustion divisées

(l'injecteur pulvérise le combustible dans une chambre auxiliaire où a lieu le début de

combustion), les gaz rejoignant ensuite la chambre de combustion principale à travers un

passage ou des canaux de liaison (Sovanna, 2004).

2. Moteur à injection direct

Deux techniques de combustion sont employées (Sovanna, 2004) :

Par énergie des jets d'injecteur : utilisé dans les gros moteurs lents, l'injecteur central

comporte de 6 à 8 trous, pulvérise le combustible (tarage de 200 à 350 bars) à la circonférence

de la chambre de combustion de grand diamètre et peu profonde du piston. Le système

fonctionne sans tourbillon d'air (swirl), mais exige une grande précision du positionnement de

l'injecteur (à proximité de la chambre) et un excès d'air très important (Sovanna, 2004).


vi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Par mouvement tourbillonnant de l'air (swirl) : c'est le procédé le plus utilisé sur tous les

moteurs modernes, le mouvement tourbillonnant de l'air est amorcé par la forme du conduit

d'admission la chambre de combustion dans le piston est plus réduite, et comporte une forme

variable selon le constructeur, en perpétuelle évolution en fonction de la normalisation

antipollution, afin d'améliorer sans cesse l'homogénéité du mélange air-combustible. L'injecteur

utilisé est du type à trous multiples (3 à 6) (Sovanna, 2004).

Figure 33 : Injection directe (Sovanna, 2004) Figure 34 : La chambre de tourbillon d'air (Sovanna, 2004)

Le principe de fonctionnement est le suivant (Sovanna, 2004) :

Pendant l'admission, l'air pénètre dans le cylindre par la volute d'admission. Elle lui imprime un

mouvement tourbillonnant très intense, créant un cyclone qui se poursuit pendant la compression

(Sovanna, 2004).

En fin de compression, l'injecteur introduit le combustible dans la chambre sphérique du piston. Le jet

très court est dirigé sur la paroi, et s'étale sur elle en un film mince. Les fines gouttelettes qui forment un

brouillard autour de ce jet s'oxydent et amorcent la combustion (Sovanna, 2004).

Ce début de combustion s'effectuant avec une faible quantité de combustible, le cognement est éliminé.

Le reste du combustible étalé en film mince s'évapore lentement, permettant aux vapeurs de se

mélanger à l'air à l'air tourbillonnant (Sovanna, 2004).


vii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

3. Moteur à injection indirect 3.1. Moteurs à chambre de précombustion

L'injecteur du type à téton est placé sur la culasse et dans une cavité non refroidie appelée

"préchambre". Elle communique avec le haut du cylindre par un ou plusieurs orifices de passage

restreint, et représente entre 20 et 30% du volume de compression (Sovanna, 2004).

Le combustible injecté dans cette préchambre commence

à brûler puisqu'elle contient de l'air préalablement

comprimé et élévation de pression résultant de cette

précombustion expulse le mélange vers le cylindre où la

combustion se poursuit. Cette combustion étagée assure

un fonctionnement moins bruyant car les pressions

d'injection sont modérées (100 à 150 bars) et le rapport

volumétrique varie de 12/1 à 15/1 (Sovanna, 2004).

Le démarrage s'opère généralement à l'aide d'une bougie

de préchauffage car le taux de compression adopté ne

permet pas de porter l'air ambiant à une température

suffisante lorsque la culasse est froide (Sovanna, 2004)

3.2. Moteurs à chambre de turbulente

Ce dispositif est une variante du précédent : la chambre

de turbulence représente la presque totalité du volume de

la chambre de combustion. Cette préchambre

communique avec le cylindre par un orifice de large

section de forme tronconique; comme dans le cas

précédent, l'injecteur débouche dans la chambre

(Sovanna, 2004).

Pour ces moteurs, le rapport volumétrique est compris

entre 15/1 et 18/1, et la pression d'injection est de 110 à

130 bars (Sovanna, 2004).

3.3. Moteurs à chambre d'air

La réserve d'air communique avec le cylindre par un orifice important mais l'injecteur est placé en

dehors de cette chambre et il est disposé de façon telle que le jet de combustible vient à la rencontre de

l'air comprimé qui sort de la chambre (Sovanna, 2004).

Il en résulte une grande souplesse de fonctionnement car un brassage énergique de l'air et du

combustible favorise la combustion (Sovanna, 2004).

Figure 35 : Moteur à chambre de précombustion (Sovanna, 2004)

Figure 36 : Chambre de turbulence "Ricardo" (Sovanna, 2004)


viii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Ces systèmes ont été abandonnés depuis plusieurs années.

Figure 37 : Chambre Saurer et Système "Lanova" (Sovanna, 2004)


ix NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 2 : Proposition d’un plan de maintenance et d’exploitation de la centrale de GOUDOUCE

1. Proposition d’un plan d’exploitation 1.1. PRINCIPE

Les activités d’exploitation peuvent globalement être regroupées en deux catégories :

Le contrôle des équipements de la centrale

La conduite et la supervision de ces équipements

1.1.1. Le contrôle des équipements

Tout opérateur doit à tout moment être capable de connaître l’état de l’équipement de la centrale :

- En service

- En arrêt normal (Réserve de marche)

- Indisponible (en cas de panne ou de maintenance préventive)

1.1.2. La conduite et la supervision

Tout opérateur doit pouvoir :

- Démarrer localement ou à distance les équipements de la centrale thermique

- Suivre le comportement en service des équipements

- Détecter de manière sensorielle et sonore les anomalies

- Analyse des paramètres de fonctionnement

Chacune de ces activités doivent être reportées en permanence afin de :

- Permettre aux différents membres de la centrale qui se succèdent d’avoir une idée

suffisamment précise du comportement récent d’un équipement

- Procéder à l’analyse comportementale des équipements afin de détecter si possible avant

panne, toute défaillance pouvant survenir

- Réaliser l’analyse des performances de la centrale

1.2. Description des supports de reporting

Pour pouvoir assurer le bon fonctionnement de la centrale ainsi que la cohésion entre les différents

services, un certain nombre de supports doivent être mis sur pied et exploités par tous les différents

membres actifs de la centrale.

Parmi ces différents supports, nous pouvons citer :

Le registre de la central

Registre d’intervention

Les fiches de relevés journalières


x NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

1.2.1. Registre de la central

Dans ce registre, le responsable de la central devra marquer de façon chronologique, toutes les

activités et anomalies survenues durant le quart (8h00 : appoint d’huile dans le moteur, 9h00 : appoint

d’eau dans le radiateur…)

Ce registre se divise en deux parties :

- La partie chronologique des activités et anomalies de la central

- Les activités et les anomalies dans la central

A la fin de la journée, le responsable en place à la central, devra noter :

- L’énergie produite durant la journée

- La quantité de carburant consommée durant la journée

- La quantité de carburant restante

1.2.2. Fiche de relevés journaliers

Cette fiche est d’une importance primordiale pour le bon fonctionnement de la centrale. Ella permet aux

personnels de la centrale, de relever les caractéristiques des groupes durant le fonctionnement. Elle

permet de renseigner le personnel d’exploitation sur le niveau de réserve des éléments essentiels de la

centrale tel que :

- Le niveau de carburant dans les réservoirs moteur

Elles permettront aussi de déceler d’éventuels problèmes, à l’aide des caractéristiques suivantes :

- Intensité de courant dans chaque phase

- Tension entre phases

- Tension entre phase et neutre

- Fréquence

- Facteur de puissance

- Température (moteur, ambiance, eau et huile)

- Heure de démarrage et d’arrêt moteur

- Appoint d’huile

- Appoint de carburant

- Energie produite

- Appoint d’eau

- Observation du responsable en place de la central

Ces relevés journaliers doivent s’effectuer toutes les heures.


xi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

CENTRALE THERMIQUE DE BARSALOGHO

Heure démarrage

Heure d’arrêt

heures Date ......./……/………. Groupe …..KVA

I1 I2 I3 N U1-2 U1-3 U2-3 Fréquence

A A A A V V V Hz

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

00:00

Consommation journalière en carburants Gasoil L L HVP

Consommation de 08h00 à 13h00 (L)

Consommation de 08h00 à 13h00 (L)

Consommation total (L)

Appoint d’huile (L)


xii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Observation du chef de quart

(tout incident, vidange, anomalie, fuites, bruit anormal…)

Heures Descriptions Chef de quart

Nom Visa

Energie active produite

Index compteur énergie 08h00 (kWh)




Energie total produite (kWh)


xiii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

1.2.3. Registre d’intervention

Chaque problème répertorié dans le registre de la central ou détecté au travers de la fiche de relevée

au cour de la journée, devra faire l’objet d’une programmation d’intervention. Ce registre permettra donc

au chef de la central de programmé une intervention liée au problème détecté et de déterminer si oui

ou non le problème a été résolu.

Ce registre se divise en deux parties :

- Les différentes interventions devant intervenir au cour de la journée

- Résultats de l’intervention

1.3. Plan de sécurité dans la centrale

La sécurité est l’une des valeurs les plus importantes pour le travail dans une centrale thermique. Les

employés de la centrale thermique doivent toujours placer la sécurité en tête dans toutes les activités à

mener. C’est pour cela que nous préconisons le travail basé sur le principe se STOP (Sécurité au

Travail par Observation Prévention). Mis au point par la société « DU PNT » et qui prône l’idée selon

laquelle « Tous les accidents de travail et toutes les maladies professionnelles peuvent être évités ».

Toutes les personnes travaillant dans la centrale doivent recevoir un briefing de sécurité pour leurs

permettre de maîtriser l’ensemble des règles de sécurité du site.

Tous travaux à exécuter dans la centrale nécessite un ensemble d’équipements de sécurité prévus

pour chaque membre de la centrale. Ces équipements appelés communément EPI (Equipement de

Protection Individuel) sont constitués de :

- Casque de sécurité

- Lunette de sécurité

- Bouchon d’oreilles

- Blouse de travail

- Chaussure de sécurité

- Gand de protection

Pour éviter toute intrusion dans la centrale, il est prévu que la centrale soit entièrement entourée d’une

banderole fluorescente. Des panneaux d’affiches de sécurité doivent être placés un peu partout dans la

centrale:


xiv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Identification

des Risques

Amiante

Biologiques

Amibes

Explosion

Anoxie

Locaux Accès libre

Locaux Accès Réglementé

Bruit

Incendie

Matières inflammables

Travaux Points Chauds

a


xv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Identification

des Risques

Electrique

Thermique

Chutes

Chimique

Manutention Mécanique et Manuelle

Noyade


xvi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Identification

des Risques

Matériel sous pression

Autres

1.4. Service de la centrale thermique

La centrale thermique a à sa tête le chef de la centrale thermique et il est appuyé par trois techniciens.

Au cour d’un service dans la centrale thermique, nous avons un des exploitants qui reste constamment

en poste dans la centrale et de temps en temps si le besoin s’en fait ressentir, le chef de la centrale est

emmené à venir en centrale.

Les exploitants (ceux qui travaillent dans le service de la centrale thermique) travaillent tous les jours de

la semaine.

Les horaires de service sont les suivantes :

- 07h00 à 13h00.

- 18h00 à 21h00.

1.4.1. Déroulement d’un service

Le déroulement d’un service doit se passer selon un canevas bien précis, afin de s’assurer qu’à

l’arrivée de tout membre de l’équipe de la centrale, ce dernier puisse prendre l’entière connaissance de

l’état de la centrale avant de commencer ces investigations.

Ce canevas comporte les éléments chronologiques suivants :

07h00 : Port des EPI

07h10 : Nettoyage de la centrale

07h25 : Concertation entre les membres de l’équipe de la centrale

Situation des installations

Programme de fonctionnement

Travaux en cours


xvii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Sécurité et environnement

07h35 : Visites conjointes des installations

Moteur Vérification du niveau d'huile

Refroidissement Contrôle du niveau d’eau

Alimentation Contrôle du niveau du carburant

Electricité Vérification de la charge de la batterie

07h55 : Consigner dans le registre de la centrale (journal de bord) l’ensemble de la situation

observée.

08h00 : Démarrage groupe électrogène

1.4.2. La ronde dans le site des installations

La ronde dans le site est une opération très importante pour le bon fonctionnent de la centrale, car c’est

grâce à elle que l’on découvre le vrai état de la centrale. Pendant la ronde, l’exploitant mène plusieurs

actions qui sont les suivantes :

Actions de contrôle : L’exploitant contrôle le niveau d’eau dans les radiateurs, niveau huile

carter moteur. Niveau des réservoirs de carburant, de déchet et le niveau de tension des

batteries etc.

Action de relevé : L’exploitant remplie la fiche de relevée journalière

Action corrective : Un exploitant fait la maintenance de premier niveau lors de la ronde, il est

appelé à effectuer certaines petites réparations si nécessaire ; étanchéité des fuites dans les

machines, le nettoyage de sa zone de travail si nécessaire.

Cette ronde doit s’effectuer à un intervalle régulier d’une heure, dès la mise en marche des groupes

électrogènes de la centrale.

1.4.3. Fonctionnement de la centrale

Pour un bon fonctionnement de la centrale, l’opérateur a besoin de bien faire certaines opérations,

telles que : le démarrage des groupes disponibles, le fonctionnement, l’arrêt volontaire, l’arrêt d’urgence

ou par défaut.

Démarrage (Groupe disponibles) Demande faite suivant les besoins du réseau.

Contrôle : Batteries ; Niveau huile, eau et carburant

Etat des alarmes : Pas d’ordre d’arrêt sur défaut et/ou volontaire

Poster un agent dans la salle des machines

Démarrage du moteur : vitesse stabilisée (ajustée si nécessaire)


xviii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Fonctionnement Tension et fréquence stabilisée (ajustée si nécessaire)

Prise progressive de charge (ajuster tension et fréquence)

Effectuer les taches préconisées relevés des paramètres de fonctionnement et faire les

rondes auprès des installations

Arrêt volontaire

Demande suivant les besoins du réseau

Décharger le groupe de manière progressive

Ouverture du disjoncteur et découplage

D’excitation de l’alternateur

Arrêt du moteur

Arrêt de certains auxiliaires

Arrêt d’urgence Pendent le fonctionnement on peut avoir le feu au niveau du groupe Chercher le défaut Y remédier si possible

Tous ces évènements sont à consigner dans le cahier de quart

2. Proposition d’un plan de maintenance

Un moteur comprend de nombreuses pièces et organes mécaniques. Celles-ci travaillent en frottement

tout en étant soumis à des températures et des pressions élevées.

La durée de vie d’un moteur est bien sur conditionnée par le soin apporté lors de l’élaboration et la

fabrication de celui-ci par le constructeur, mais aussi par les soins que son propriétaire voudra bien lui

accorder.

Le remplacement de certaines pièces d’usure comme les courroies ou consommables, comme l’huile

du moteur ou de l’inverseur sont prévisibles.

Certains manuels livrés avec le moteur sont très détaillés, d’autres sont succincts pour ne pas dire

sommaires. Si vous ne possédez pas le manuel du moteur, vous trouverez dans ce chapitre un tableau

indiquant les différents points à contrôler, les échéances des opérations à effectuer ainsi que les fiches

de travail concernant les diverses opérations décrites à travers le tableau aux caractéristiques

spécifiques du moteur concerné.

2.1. Outillage nécessaire à l’entretien du moteur

Une règle importante à ne pas oublier : choisir toujours des outils de qualité, évidement plus onéreux,

mais combien plus fiables.

L’outillage nécessaire à la maintenance d’un moteur se regroupe généralement en trois groupes :


xix NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Outillage courant

- Clés à ouverture fixe : plates, mixtes ou à pipes

- Tournevis : prévoyez au moins 2 tournevis à lame plate et deux tournevis à tête

cruciforme.

- Pinces : universelle, coupante ou étaux, chacune a une utilité bien spécifique.

- Maillet et Marteau : brutal, mais indispensable

Outils spécifiques

- Boite de douilles et le jeu de cales

- Multimètre

- Clé dynamométrique

Produits et accessoires utiles

- Bombe de produit hydrofuge (type DW 40)

- Graisse

- Huile en burette

- Ruban adhésif étanche (autovulcanissant)

- Chiffons et savon liquide

2.2. Tableaux des opérations d’entretien

Ce tableau permet aux membres de la centrale thermique de connaitre les différents types

d’interventions pouvant être effectuées sur groupes électrogènes, ainsi que la période à laquelle il faut

les effectuer.

Pour prendre connaissance du tableau des opérations d’entretien, voir le tableau suivant :


xx NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Tous les joursVisite des

50 heures

Visite des

200 heures

Visite des

500 heures

Visite des

3500 heures

vérification du calorifugeage

contrôle du niveau

vidange d'huile inverseur

contrôle du presse étoupe

contrôle de l'alignement de l'abre

vérification des commandes à distance, graissage, réglage

vérification du serrage des boulons de fixation du moteur

vérifier l'état mécanique du régulateur et ajuster la tringle d'accélération de puissance

vérification du fonctionnement des différentes protections

Remplacement du calorifugeage endommagé

vérification de la ligne d'échappement (collier, durit, pot mélangeur)

vérifier l'état de la tête du distributeur d'allumage

vérifier l'état des bougies, régler l'écartement des électrodes

vérifier l'état de toute l'installation, isolation et agrafage des câbles, état des connections (serrage)

verifier le serrage du circuit de puissance alternateur/réseau

inspection complète du tableau de distribution

Inverseur réducteur

Installation

réglage du point d'injection

vérifier le contact et l'état des câbles d'allumage

vérifier le colmatage du filtre à carburant et à air

vérification de la charge de la batterie

contrôle de la tension de la courroie

echange de la courroie

contrôle du niveau de l'électrolyte de la batterie

Electricité

vérification des connections

echange des balais de l'alternateur

echange des balais du démarreur

vérifier l'état des câbles de régulation de puissance

vérifier le fonctionnement correct de l'ensemble de régulation de puissance

vérifier la préssion d'huile moteur

contrôler la stabilité du moteur

vérifier les fuites de carburant

Remise en état de la pompe à eau

contrôle thermostat

néttoyage de l'échangeur

contrôle des fuites et réglage des durites

remplacement du liquide de refroidissement

purge du cicuit

Alimentation

contrôle du niveau du carburant

Echange des éléments filtrants

vérification et réglage des injecteurs

contrôle de la température de fonctionnement

nettoyage du filtre à eau

vidange du circuit d'eau (echangeur)

contrôle des anodes

Vérification du niveau d'huile

vidange d'huile moteur

vérifier le niveau de pollution dans les fumées. Ajuster si nécessaire

contrôle du niveau d'eau

remplacement du filtre à huile

nettoyage de la gatte moteur

verification et réglage éventuel de culbuteurs

nettoyage du filtre à air

examen couleur fumée d'échappement

mesurer et relever le jeu des soupapes d'échappement

Refroidissement

mésurer les niveaux de température dans le circuit primaire et secondaire de l'échangeur

Opérations d'entretiens Vérifications

Moteur

contrôle visuel des fuites d'huile


xxi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

2.3. Caractérisation des différentes visites à effectuer sur groupes électrogènes

Les différentes opérations citées précédemment se regroupent en différentes visites que l’équipe de

maintenance effectuera sur les groupes.

De façon générale, nous avons répertorié les différentes visites suivantes :

Visite journalière

Visite des 50 heures



Dans la suite de notre présentation, vous pouvez trouver de façon détaillé les différentes opérations à

mener lors de ces visites :

Visite journalière

Moteur



Refroidissement

contrôle du niveau d’eau contrôle de la température de fonctionnement

Alimentation


Electricité



Moteur

mesurer les niveaux de température dans le circuit primaire et secondaire de l'échangeur

vérifier la pression d'huile moteur




Refroidissement


xxii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

nettoyage du filtre à eau contrôle du niveau d’eau contrôle de la température de fonctionnement

Alimentation


Electricité





Moteur




vérification et réglage éventuel de culbuteurs









Refroidissement





contrôle du niveau d’eau


Alimentation




xxiii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie



Electricité










contrôle du niveau

Installation

contrôle de la presse étoupe






Moteur















xxiv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Refroidissement

vidange du circuit d'eau (échangeur)

Remise en état de la pompe à eau

nettoyage de l'échangeur





contrôle du niveau d’eau


Alimentation







Electricité

échange de la courroie











contrôle du niveau

Installation





xxv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie






Moteur

remplacement du liquide de refroidissement

purge du circuit














Refroidissement

vidange du circuit d'eau (échangeur) Remise en état de la pompe à eau nettoyage de l'échangeur contrôle des anodes contrôle thermostat contrôle des fuites et réglage des durites nettoyage du filtre à eau contrôle du niveau d’eau contrôle de la température de fonctionnement

Alimentation





xxvi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie




Electricité

échange des balais de l'alternateur

échange des balais du démarreur

vérifier l'état de toute l'installation, isolation et agrafage des câbles, état des connections

(serrage)

vérifier le serrage du circuit de puissance alternateur/réseau

inspection complète du tableau de distribution

échange de la courroie











contrôle du niveau

Installation

contrôle de l'alignement de l'arbre

vérification du fonctionnement des différentes protections







2.4. Planning des opérations de maintenances au cour de l’année 2013

Il s’agit ici, de proposer un programme précis des jours ou les interventions de maintenances devront

s’effectuer sur le groupe électrogène.


xxvii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

2.5. Support de reporting

Pour assurer le suivi quotidien des moteurs ainsi que la maitrise des différentes modifications apportées

à ces derniers, il est important que chaque groupe électrogène possède son propre cahier de

maintenance. Dans ce cahier, sera noté les différentes modifications apportées à ces derniers lors des

opérations de maintenance.

2.6. Plan de détection et de gestion des pannes

Au cour de la vie d’un groupe électrogène, il arrive très souvent que celui-ci connaisse de nombreuses

pannes. Si ces pannes ne savent pas être décelées et réparées dans les plus brefs délais, elles

peuvent conduire à l’arrêt total du groupe.

Date des

opération

Visite des

50 heures

Visite des

200 heures

Visite des

500 heures

Visite des

3500 heures

06/04/2013

12/04/2013

18/04/2013

24/04/2013

30/04/2013

06/05/2013

12/05/2013

18/05/2013

24/05/2013

30/05/2013

05/06/2013

11/06/2013

17/06/2013

23/06/2013

29/06/2013

05/07/2013

11/07/2013

17/07/2013

23/07/2013

29/07/2013

04/08/2013

10/08/2013

16/08/2013

22/08/2013

28/08/2013

03/09/2013

09/09/2013

15/09/2013

21/09/2013

27/09/2013

03/10/2013

09/10/2013

15/10/2013

21/10/2013

27/10/2013

02/11/2013

08/11/2013

14/11/2013

20/11/2013

26/11/2013

02/12/2013

08/12/2013

14/12/2013

20/12/2013

26/12/2013


xxviii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Afin d’éviter ce genre de situation, nous proposons aux travers des tableaux suivants, un plan de

détection et de gestion des différentes pannes pouvant survenir dans la vie d’un groupe électrogène.

Type d'anomalie Numéros associes ne démarre pas et fume noir 4, 14, 18, 11

ne démarre pas et fume blanc 10, 17, 11, 16

ne démarre pas et ne fume pas 1, 3, 6, 8, 9

démarre puis s'arrête 3, 5, 6

manque de puissance 3, 7, 9, 18, 19, 20

a des ratés 6, 23, 3, 18, 25, 40

n'atteint pas son régime max 27, 28, 29, 7, 2, 36, 37, 38, 33, 34

cale en embrayant 27, 28, 23, 23, 37, 38

vibre et cogne 63, 64, 35, 66, 65, 84, 85, 86

chauffe 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52

consomme de l'eau 53, 54, 41, 16, 55

fume blanc 56, 16

fume bleu 27, 58, 59, 60, 9, 61

fume noir 5, 20, 2, 18, 11, 24, 9, 62, 33, 37, 31,

34

consomme exagérément 5, 19, 18, 11, 24, 9, 20, 22, 33, 24

consomme de l'huile 73, 27, 4, 74

la pression d'huile est insuffisante 28, 67, 68, 61, 69, 70, 71, 72

le moteur vibre une fois embrayé 63, 65, 64, 66, 85, 86, 84

le voyant de charge reste allumé 75, 76, 77, 78

le démarreur n'entraîne pas le moteur 13, 12, 80, 79

Numéro causes Remèdes

1 réservoir vide Faites le plein en carburant, purgez

le circuit d'alimentation

2 carburant de mauvaise qualité

vidangez le réservoir, utilisez un

carburant conforme aux exigences

du constructeur

3 filtre à carburant colmaté changez les filtres, purgez le circuit

d'alimentation

4 filtre à air colmaté (phénomène de pompage dans le

cylindre) remplacez la cartouche du filtre à air

5 filtre à air colmaté changez la cartouche du filtre à air

6 présence d'air dans le circuit d'alimentation vérifiez l'étanchéité, purgez le circuit

d'alimentation


xxix NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

7 commande d'accélération mal réglée réglez le câble de commande

8 l'arrêt moteur reste enclenché

vérifiez le circuit d'arrêt et le

fonctionnement de l'électroaimant,

agissez éventuellement directement

sur la pompe d'injection

9 compression insuffisante contrôlez l'état des soupapes, de la

segmentation, du joint de culasse

10 préchauffage défectueux vérifiez le circuit électrique, les

bougies de préchauffage

11 calage de pompe contrôlez, réglez le calage de la

pompe d'injection

12 batterie insuffisamment chargée rechargez la batterie

13 cosse de batterie sale ou desserrée nettoyez les bornes et les cosses de

la batterie. Serrez.

14 vitesse de rotation de démarrage insuffisante vérifiez la batterie, le circuit

électrique, la qualité de l'huile moteur

15 démarreur défectueux déposez, contrôlez, révisez le

démarreur

16 joint de culasse claqué changez le joint de culasse, vérifiez

le circuit de refroidissement

17 pas de surcharge au démarrage vérifiez la commande, réglez-là si

nécessaire

18 injecteur défectueux déposez l'injecteur, réglez ou

changez si nécessaire

19 pompe d'injection déréglée faites contrôlez la pompe par un

centre agréé

20 échappement partiellement colmaté vérifiez le circuit d'échappement

21 température de fonctionnement du moteur trop

élevée vérifiez le circuit de refroidissement

22 température de fonctionnement du moteur trop

basse

vérifiez le circuit de refroidissement

(thermostat)

23 ralenti trop bas réglez le régime de ralenti

24 soupapes déréglées réglez les soupapes

25 piston grippé ou segment gommés vérifiez les compressions, remettez

en route le moteur

26 pompe d'injection défectueuse faites contrôler la pompe par un

centre agréé

27 niveau d'huile trop élevé rétablissez le niveau


xxx NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

28 viscosité d'huile inappropriée

vidangez, utilisez une huile dont

l'indice de viscosité est préconisé par

le constructeur

29 mauvaise ventilation de cale contrôlez puis rétablissez l'aération

du compartiment moteur

32 rapport de réduction inapproprié utilisez un rapport de réduction

approprié

33 carène sale nettoyage de la carène

34 moteur trop chargé déchargez le moteur

36 mise à l'air libre du réservoir colmatée contrôlez la mise à l'air libre

37 presse étoupe trop serré réglez le presse étoupe

39 décompresseur ouvert ou mal réglé fermez ou réglez le compresseur

40 défaut d'étanchéité aux soupapes (soupape grillées,

siège détériorés)

déposez, puis remettez la culasse en

conformité

41 fuite aux joints de culasse

déposez la culasse, changez les

joints, contrôlez le circuit de

refroidissement

42

segmentation usée (segments gommées ou cassés,

dégazage important au reniflard ou au niveau du

bouchon de remplissage d'huile)

remettez le moteur en conformité

43 bielle coulée remettez le moteur en conformité

44 vanne d'eau fermée ouvrez la vanne d'eau

45 filtre à eau colmaté nettoyez le filtre

46 débit d'eau insuffisant contrôlez le circuit de refroidissement

(pompe, thermostat…)

47 tuyauterie pincée changez la tuyauterie

48 courroie de pompe à eau détendu ou cassée retendez ou remplacez la courroie

49 chambre d’eau colmatée nettoyez le bloc, détartrez les

chambres d'eau

50 faisceau d'échangeur colmaté déposez, nettoyez le faisceau de

l'échangeur

51 pompe de circulation défectueuse changez la pompe de circulation

52 thermostat défectueux contrôlez, changez le thermostat

53 bouchon du vase d'expansion ou de l'échangeur

défectueux contrôlez le tarage du bouchon

54 fuite diverse aux durits contrôlez l'étanchéité du circuit de

refroidissement

55 étanchéité défectueuse du faisceau de l'échangeur déposez l'échangeur, faites contrôlez

par une mise sous pression


xxxi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

56 vaporisation de l'eau de refroidissement dans le

coude ou le pot mélangeur contrôlez le circuit d'eau (entartrage)

57 trop d'avance à l'injection contrôler, réglez le calage de la

pompe d'injection

58 usure des guides de soupape changez les guides, révisez les

culasses

59 combustion incomplète, avance à l'injection

insuffisante réglez l'avance à l'injection

60 usure des cylindres et de la segmentation remettez le moteur en conformité

61 clapet de régulation de pression d'huile d'défectueux contrôlez la pression d'huile. Réglez

si nécessaire

62 excès de combustible

vérifiez la surcharge, la butée de

débit maximum, le régulateur.

Consultez un spécialiste des

équipements d'injection

63 silent bloc desserré resserrez le silent bloc, contrôlez

l'alignement de l'arbre d'hélice

64 jeu sur la chaise arrière contrôlez le jeu, vérifiez la bonne

fixation de la chaise

65 jeu sur le palier arrière de la ligne d'arbre changez la bague hydrolube

67 manque d'huile dans le carter rétablir le niveau

68 capteur de pression d'huile défectueux remplacez le capteur

69 filtre à huile colmaté changez le filtre

70 crépine d'aspiration colmatée déposez, nettoyez la crépine

71 pompe à huile usagée remplacez la pompe à huile

72 jeu important dans les coussinets de bielle et la ligne

d'arbre remettez le moteur en conformité

73 fuite d'huile vérifiez l'étanchéité, changez le

joints, contrôlez les plans de joints

74 moteur usé (guides de soupape, segmentation) remettez le moteur en conformité

75 connections défectueuses rétablir les connections

76 rupture de la courroie d'entrainement de l'alternateur remplacez la courroie

77 régulation défectueux contrôlez la tension de régulation.

Changez le régulateur si nécessaire.

78 alternateur défectueux déposez, contrôlez, révisez

l'alternateur

79 charbons de démarreur collés ou usés révisez le démarreur

80 mauvaises masse contrôlez la ligne du circuit de

démarrage, particulièrement les


xxxii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

masses moteur

81 tourteau d'accouplement desserré, vis pointeau ou

goupille cisaillée

resserrez le tourteau, contrôlez la vis

pointeau ou goupille

84 arbre tordu vérifiez la ligne d'arbre, changez

l'arbre, alignez le moteur avec l'arbre

85 anode d'arbre desserrée refixez l'anode

87 réglage de la commande d'inverseur défectueuse réglez la commande

88 l'inverseur platine révisez l'inverseur (changez les

cônes ou les disques)


xxxiii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

remplacer le contacteur

réparer ou ressouder

Le pignon n'avance pas lorque le contact est mis

resserer

réparer, resserrer ou remplacer les cables

remplacer

remplacer

réparer ou remplacer

Tableau de diagnostique de pannes d'alternateur

Remèdes

remplacer

remplacer

remplacer

le démarreur ne s'arrête pas quand le moteur est démarré et le circuit de commande coupé

le pignon s'engage sur la couronne mais le démarreur n'entraine pas

le pignon est engagé et le démareur tourne, mais le moteur n'est pas entrainé

contacteur

relais magnétique relais défectueux

remplacer

vérifier le montage

remplacer

nettoyer

vérifier et remplacer si besoin

Problèmes Causes

Faisceau

contacteur

démarreur

contact défectueux

cosses de batterie ou de contacteur enlevées ou désserrées

contacteur défectueux

cosses d'enroulement ou de charbon desserer

démarreur

collecteur sale

enroulement ou induit défectueux

mauvais montage du démarreur

mauvais engagement pignon couronne

charbons usés ou ressorts défectueux

contacts piqués ou défectueuxrelais magnétique

câble batterie, relais magnétique ou masse coupésou cosses desserrées

ressort de torsion déformé

embrayage pignon défectueux

le plongeur ne coulisse pas ou bobine hors service

les rampes sont endommagées, le pignon ne peut pas se déplacer

le démarreur tourne à pleine vitesse avant que le pignon s'engage sur la couronne

relais magnétique

démarreur

démarreur

faisceau

remplacer le contacteur

Pas de charge

faisceau

alternateur

régulateur

câbles coupés, court-cuitées ou débranchés

enroulement coupé, court-circuité ou la masse, isolement des bornes défaillant, diode défectuese

transistor de régulation défaillant

réparer ou remplacer

remplacer ou réparer

remplacer le régulateur

Charge de batterie insuffisante, décharge rapide

faisceau câble s coupés ou desserrés, section ou longueur de câbles inconrrecte réparer et remplacer

remplacer

nettoyer et pollir

retendre

réparer

remplacer

remplacer

batterie surchargée

Batterie

régulateur

niveau électrolyte bas ou électrolyte incorrect

transistor défectueux

ajouter de l'eau distillée, vérifier la densité, remplacer

remplacer le régulateur

alternateur

bague de balai sale

courroie détendue

mauvais contact des balais

diode défectueuse

enroulement de stator en cout-circuit ; une phase de stator coupée

enroulement de rotor en court-circuit


xxxiv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 3 : Programmation des différentes composantes de notre instrumentation 1. Programmation du TRIAD 2

Le TRIAD 2 est un Convertisseur numérique programmable ayant 1 à 4 sorties analogiques.

Il est généralement utilisé pour effectuer des analyses de réseau, car il a la possibilité de renseigner

sur des valeurs tel que : I, V, U, F, FP, P, Q, S, cosϕ, ϕ, ϕu, ϕv, tanϕ …

Sa programmation s’effectue à l’aide du logiciel TRIADJUST 2.

Cette programmation comporte 4 étapes consécutives, à savoir :

Configuration

Diagnostique

Visualisation

Enregistrement

Configuration

La configuration du TRIAD suit un canevas précis, qui se présente comme suit :

Etape1 : Configuration des entrées et sorties

Il s’agit ici de signaler au logiciel les éléments suivants :

- Quel type de TRIAD, nous allons configurer ;

- Quel type de câblage électrique nous avons choisi pour notre TRIAD ;

- Quel type de communication nous utiliserons pour dialoguer avec le TRIAD ;

- Quel temps de réponse désirons nous ;

Dans le cadre de notre projet, nous avons utilisé un TRIAD T304 à 4 soties. Pour ce qui concerne le

mode câblage choisi, nous avons opté pour un réseau 3-Ph Unbalanced 4 wires suivi d’un diagramme

de connexion TD234.

Nous avons configuré nos 4 voies de soties afin qu’elles nous renvoient les données suivantes :

- Channel 1 : Puissance active phase 1



- Channel 4 : Puissance réactive global du groupe électrogène

En ce qui concerne le mode de communication, nous avons choisi un mode de communication avec

ordinateur à l’aide d’un câble à tête optique. Le temps de réponse utilisé lors de nos expérimentations

est de 200 ms.


xxxv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 38 : interface pour configuration TRIAD

Etape 2 : Diagnostic

Dans cette partie, nous sommes emmenés à visualiser le fonctionnement (correcte ou incorrect), à

l’aide de la fenêtre d’entrée de produit des grandeurs de tension, de courant et d’ordre des phases du

TRIAD 2 ;

Figure 39 : Fenêtre d'entrée de produit

Nous pouvons aussi observer l’ensemble de ces grandeurs à l’aide du diagramme de Fresnel.


xxxvi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 40 : Diagramme de Fresnel

Etape 3 : Visualisation

Dans cette partie, nous avons été emmené à visualiser l’ensemble des valeurs que nous renvoie le

logiciel.

Ce logiciel nous propose deux façons de visualiser nos résultats, que sont :

- Mesures instantanées affiche en permanence, sous forme de tableau, les informations lues

sur leTriad2, avec ou sans enregistrement.

- Galvanomètres affiche en permanence, sous forme de galvanomètres définis par l’utilisateur,

les informations lues sur leTriad2.

Figure 41 : Exemple d'affichage des mesures en instantanées sous forme numérique (droite) et sous forme de galvanomètre

Etape 3 : Enregistrement

Dans le cas de notre projet l’enregistrement des données s’effectue à l’aide de notre centrale

d’acquisition de données.

2. Programmation e Reader


xxxvi

i

NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Le Data Acquisition Module e.reader est un enregistreur de données, utilisé pour la technologie

d'essai industrielle et expérimentale, particulièrement pour la mesure multicanale des signaux

électriques des données thermiques ou mécaniques aux bancs d'essai et aux emplacements d'essai.

L’E. Reader fournit les avantages d'une structure à distance et en même temps d'une précision élevée,

dynamique et flexible. Il possède aussi une fonctionnalité de PAC (contrôleur programmable

d'automation). Il possède huit entrées analogiques aussi bien que la possibilité de définir les

combinaisons qui commandent les calculs et l'enregistrement de données de fonctionnalités,

d'ordonnancement mathématiques

L'unité fournit six entrées numériques configurables et des sorties pour des seuils, alarmes, tarant, le

déclenchement, et deux transmettent par relais des sorties aussi bien qu'une mémoire de 128 Méga

octet, qui peut être divisée en mémoire de différentes profondeurs, taux de notation et états de

déclenchement. En plus ce module a une interface RS485 slave pour relier de manière additionnelle le

E. Reader (module d'expansion) ou modules de e.bloxx et un Ethernet connectent.

La programmation du e Reader s’effectue à l’aide du logiciel Test commander.

Cette programmation suit un certain nombre d’étape que nous allons détailler dans la suite de notre

travail.

Etape 1 : Programmation des entrées du e Reader

Dans le cas de notre projet, nous avons eu à programmer 6 entrées analogiques et 2 entrées

numériques.

La répartition des voies se présentent comme suit :

- Voie analogique 2 : Puissance active phase 1



- Voie analogique 7 : Puissance réactive global

- Voie analogique 8 : Température des fumées

- Voie analogique 6 : Température ambiante

- Voie numérique 1 : Débit entré carburant

- Voie numérique 2 : Débit retour carburant


xxxvi

ii

NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 42 : interface de visualisation (gauche) et de programmation (droite) des voies de l'E. Reader

Etape 2 : Visualisation

La visualisation des valeurs en instantanées à l’aide de l’E. Reader s’effectue de deux manières :

- Visualisation des valeurs de façon numérique

- Visualisation des données sous forme de courbe

Figure 43 : Affichage de mesures instantanées sous forme de courbe

Etape 3 : Enregistrement

L’enregistrement des données s’effectue ici de deux façons :

- Soit en utilisant une clé USB que l’on connecte au E. Reader à la fin de notre essais ;

- Soit en connectant notre PC au E. Reader à l’aide d’un câble Ethernet ;


xxxix NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 44 : Alimentation d'énergie et raccordement d'autobus de l'E. Reader


xl NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 4 : Programme d’essais détaillé

PROGRAMME D'ESSAIS DETAILLE

INSTRUMENTATION ET SUIVI D’UN GROUPE ELECTROGENE

FONCTIONNANT EN BICARBURATION DANS LA COMMUNE DE BARSALOGHO

Référence du PED

Matériel en essai

Constructeur

Responsable du projet

Nature des essais :

Établissement d'un Rapport d'essais

Mise à disposition du matériel

Dates prévisionnelles des essais

Lieux des essais

Responsable des essais

Groupe électrogène de la centrale thermique de GOUDOUCE

SDMO

Dr. Sayon SIDIBE, Dr François PINTA

instrumentation et suivi d’un groupe électrogène fonctionnant en

bicarburation dans la commune de BARSALOGHO

OUI NON

15/01/2013

du 15/03/2013 au 30/05/2013

GOUDOUCE, BARSALOGHO

Dr. Sayon SIDIBE

Rédacteur : Emmanuel NJAKOU NOULALA

Vérification : Dr. Sayon SIDIBE (Responsable des essais)


xli NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

1. CONTEXTE DE L’ETUDE :

La plupart des projets biocarburant en Afrique sont en filière de proximité. Ce sont des projets qui ont

pour but le développement des zones rurales à travers l’accès à l’énergie. L’utilisation d’huiles

végétales pures dans des moteurs diesels stationnaires (groupe électrogène, force motrice, pompage-

irrigation, …) est, du fait de sa simplicité de mise en œuvre, la voie la plus développée. Cependant cela

nécessite une adaptation des moteurs diesels. Un kit de bicarburation permet le fonctionnement du

moteur à l’huile végétale pure une fois que celui-ci a atteint son régime de fonctionnement à haute

charge, limitant les problèmes d’alimentation en carburant et de combustion rencontrés à faible régime

lorsque le moteur est froid.

Il a été démontré en laboratoire que les moteurs diesels peuvent fonctionner avec les HVP soit en

mélange avec le fuel ou directement comme carburant. Aujourd’hui, on manque de recul par rapport à

des tests à longue durée d’une part et sur le terrain d’autre part. Il est prévu dans le cadre du projet

Union Européenne de faire des tests de longue durée pour accumuler les données sur les problèmes

éventuellement rencontrés.

Le site de Barsalogho à 145 km au Nord-est de Ouagadougou (Burkina Faso) a été identifié pour la

réalisation des essais d’endurance de fonctionnement de groupe électrogène avec un HVP.

L’Association Burkinabé « Impulsion » y est implantée et travaille à la fois dans la production de

l’électricité et l’adduction en eau. « Impulsion » dispose de deux centrales thermiques équipées

chacune respectivement de 2 groupes de 220 kVA et 65 kVA, en fonctionnement continus. Chacun de

ses groupes possèdent 3 départs alimentant la ville de Barsalogho. Impulsion a déjà prévu dans le

cadre de leur développement de faire fonctionner leurs centrales avec l’huile végétale, donc

« Impulsion » est directement intéressé par les résultats et cela permet de faire une synergie entre les

différentes approches.

2. SECURITE : Il est rappelé à tous les intervenants que les consignes générales de sécurité (port des EPI, conditions

d’accès...) doivent s’appliquer en toutes circonstances.

En complément, les consignes spécifiques aux essais à réaliser sont mentionnées ci-dessous. Elles

sont déterminées par le (s) Responsable(s) d’Essais en concertation avec les divers interlocuteurs lors

de la phase d’instruction de l’essai.

Consigne(s) de sécurité à respecter :

Voir liste de consigne de sécurité à respecter en annexe.

Existence d’une consigne de sécurité particulière annexée au PED

OUI : voir annexe(s)

NON


xlii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

ENVIRONNEMENT :

Sauf cas particuliers convenus par le Laboratoire, le matériel testé reste la propriété du LBEB après les

essais. Ce dernier doit récupérer le matériel dans les meilleurs délais. Le Laboratoire n’est pas

responsable de l’élimination et du recyclage des matériels testés.

Dans le cadre du respect des exigences réglementaires et normatives, le LBEB,

demande que tout produit solide, liquide (huiles, solvants, etc.) ou gazeux, soient

impérativement accompagnés de sa fiche de données de sécurité

demande que soit transmis aux responsables de la centrale thermique de GOUDOUCE et des

intervenants, au minimum quinze jours avant le début des essais, les fiches de données de

sécurité des produits.

demande que les quantités de produits utilisées pour les essais (SF6, huiles...) soient

clairement identifiées.

demande aux intervenants de respecter et d’appliquer, en toutes circonstances, les consignes

générales d’environnement.

Existence d’une consigne d’environnement particulière annexée au PED

OUI : voir annexe(s)

NON

3. DOCUMENTS DE REFERENCE :

Document Normatif Principal

Manuel d’utilisation et d’entretien des groupes électrogènes SDMO.

4. DESIGNATION DES ESSAIS : 4.1. Objectifs des essais :

Le présent travail a pour but de travailler sur :

l’installation du kit de bicarburation « 2iE » ; d’instrumenter un groupe électrogène ; de proposer un plan de suivi quotidien d’un groupe électrogène ; d’interpréter les résultats de l’instrumentation ;

4.2. Spécification des essais :


xliii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Dans le cadre de son optimisation, le groupe électrogène de la centrale thermique de GOUDOUCE

subira des essais d’endurances repartis :

PHASE N° 1 : Essai de référence au gazole PHASE N° 2 : Essai au mélange Gazole/Huile de Jatropha aux pourcentages 70%/30%

4.3. Mode opératoire:

Le mode opératoire est le même pour la phase N°1 et la phase N°2. Il se définit comme suit :

Faire un état des lieux rapide de la zone de travail et des machines tournantes (sécurité, niveau d’huile, niveau de carburant, etc.).

Remplir le (s) réservoir (s) de carburant (GO et HVP).

Vérifier le niveau d’huile de lubrification et d’eau de refroidissement.

Vérifié que les disjoncteurs du coffret de puissance de la centrale thermique sont ouverts.

Démarrer le groupe électrogène en suivant le protocole définit dans le Manuel d’utilisation et

d’entretien des groupes électrogènes SDMO

Fermer les disjoncteurs du coffret de puissance de la centrale thermique.

Commencer l’acquisition de données aux fils de l’évolution des charges du réseau

Ouverture des disjoncteurs du coffret de puissance

Arrêt du groupe électrogène à la fin des essais.

4.4 Planning des essais:

Toutes les phases des essais se feront en suivant les phases d’alimentation du réseau de

GOUDOUCE. Il faut noter que le réseau de GOUDOUCE est alimenté de 08h00 à 13h00 et de 18h00 à

23h00, soit 10h de fonctionnements par jour.

Les essais au gazole s’étaleront du 11/05/2013 au 21/05/2013. Soit 12 jours pour 120h de

fonctionnement.

Les essais au mélange s’étaleront du 12/05/2013 au 28/05/2013. Soit 5,5 jours pour 55h de

fonctionnement.


xliv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

5. LISTE DES VOIES DE MESURES SUR CENTRALE D’ACQUISITION :

Figure 45 : Tableau de liste de voies

Nom MesurandePlage de

mesureType capteur conditionneur

etendue

mesure unite signal signal alimentation

voie

temperature

voie

tension

voie

courantTOR

Temperature

fuméetemperature 20-600°C Thermocouple oui 0-600 °C 4-20 oui 1

Temperature

ambiantetemperature 20-50°C Pt100 non 0-100 °C non 1

debit entrée debit 0,5-12 debimetre non l/h oui 1

debit retour debit 0,5-12 debimetre non l/h oui 1

Energie active

et reactiveEnergie

Compteur

energienon

kWh et

kVARhoui 2

Puissance active

par phase

Puissance

active0-70 kW non 0-70 kW 4-20 oui 3

Puissance

réactive global

du groupe

Puissance

reactive0-60 kVAR non 0-60 kVAR 4-20 oui 1

transformateu

r de courant +

TRIAD 2

Tableau liste de voie


xlv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

6. LISTE DES DONNEES COMPLEMENTAIRES :

Analyse d’huile végétale pure (HVP) :

Le moteur du groupe électrogène n’étant pas conçu pour fonctionner avec du biocarburant, il sera alors

important de déterminer les diverses tolérances possibles dans la qualité du biocarburant, ainsi que

dans ses conditions de variation pour les différents essais.

Les critères permettant de définir la stabilité et la qualité du biocarburant en entrée du moteur sont :

Le PCI pour les différents mélanges fioul / biocarburant et de l’huile seule La viscosité du mélange ou de l’huile seule en fonction de la température.

7. TYPE DE RESTITUTIONS DES ESSAIS : 7.1. Support de restitution :

Afin de permettre une meilleure analyse et interprétations des données, il faut prévoir un type de

restitution adapté (tableau, histogramme, secteurs, nuages de points, etc.)

7.2. Type de documents :

La restitution des données sera présentée dans un rapport d’essai détaillé :

Reprend les éléments du programme d’essai détaillé (PED). Ajoute les éléments, conditions, évènements survenus durant les essais,

En cas de modifications par rapport au programme d’essai, on peut ajouter des photos

descriptives,

Présente les résultats selon le type et la mise en forme validés par le programme d’essai

détaillé,

En cas de non atteinte des objectifs, détailler les raisons des incidents survenus.


xlvi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 5 : Instrumentation En sciences, l’instrumentation est une technique de mise en œuvre d’instruments de mesure,

d’actionneurs, de capteurs, de régulateurs, en vue de créer un système d’acquisition de données ou de

commander (htt131).

1. Généralités

L’instrumentation est utilisée dans divers domaines et secteurs d’activités (industrie, recherche et

développement, universités, etc.) (htt131).

Elle va par exemple permettre :

D’automatiser ;

De faire des tests sur des produits ;

D’observer des phénomènes ;

De simuler des vieillissements ;

De faire des contrôles qualité ;

D’alerter ou de surveiller (htt131) ;

La chaine d’instrumentation se constitue de la manière suivante :

Figure 46 : Chaine de mesure (Nanteau, 2013)

2. Conditionneur

Le conditionneur va devoir convertir la grandeur électrique en sortie du capteur en une tension dont

l'amplitude ou la fréquence reflète l'évolution temporelle de la grandeur physique. Cependant, on devra

aussi compenser l'effet des grandeurs influentes (exemple : tenir compte du champ magnétique

terrestre pour un magnétomètre). Enfin, il faudra mettre à niveau et filtrer le signal pour pouvoir

l'exploiter (exemple : filtre anti-repliement avant un convertisseur analogique-numérique). La mise en

œuvre du conditionneur fait largement appel à l'électronique analogique (htt131).


xlvii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

3. Capteurs

Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur

utilisable, tel qu'une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité ou la déviation d'une

aiguille. On fait souvent (à tort) la confusion entre capteur et transducteur : le capteur est au minimum

constitué d'un transducteur (htt132).

Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface

entre un processus physique et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est

un appareil autonome se suffisant à lui-même, disposant d'un affichage ou d'un système de stockage

des données. Le capteur, lui, en est dépourvu (htt132).

Les capteurs sont les éléments de base des systèmes d'acquisition de données. Leur mise en œuvre

est du domaine de l'instrumentation (htt132).

3.1. Classification des capteurs 3.1.1. Classification par apport énergétique

Dans cette classification, on distingue deux grandes familles de capteurs (htt132) :

Capteur passifs : Ils ont besoin dans la plupart des cas d'apport d'énergie extérieure pour

fonctionner (exemples : thermistance, photorésistance, potentiomètre, jauge d’extensométrie

appelée aussi jauge de contrainte…). Ce sont des capteurs modélisables par une impédance.

Une variation du phénomène physique étudié (mesuré) engendre une variation de l'impédance.

Il faut leur appliquer une tension pour obtenir un signal de sortie (htt132).

Capteur actif : On parle de capteur actif lorsque le phénomène physique qui est utilisé pour la

détermination du mesurande effectue directement la transformation en grandeur électrique.

C'est la loi physique elle-même qui relie mesurande et grandeur électrique de sortie (htt132).

Un capteur actif fonctionne assez souvent en électromoteur et dans ce cas, la grandeur de

sortie est une différence de potentiel (htt132).

Le nombre des lois physiques permettant une telle transformation est évidemment limité, on

peut donc recenser facilement les capteurs actifs (dont le nombre est fini). Toutefois, les

domaines d'application sont eux très étendus (htt132).


xlviii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 47 : Raccordement capteur passif et actif (Nanteau, 2013)

3.1.2. Classification par type de sortie

Les capteurs et leurs conditionneurs peuvent aussi faire l'objet d'une classification par type de sortie

(htt132)

Capteurs analogiques

La sortie est une grandeur électrique dont la valeur est proportionnelle à la grandeur physique mesurée

par le capteur. La sortie peut prendre une infinité de valeurs continues. Le signal des capteurs

analogiques peut être du type (htt132) :

- sortie tension ;

- sortie courant ;

- règle graduée, cadran, jauge (avec une aiguille ou un fluide) ;

- etc (htt132).

Quelques capteurs analogiques typiques :

- capteur à jauge de contrainte ;

- LVDT ;

- Thermocouple (htt132) ;

Capteurs numériques

La sortie est une séquence d'états logiques qui, en se suivant, forment un nombre. La sortie peut

prendre une infinité de valeurs discrètes. Le signal des capteurs numériques peut être du type (htt132):

- train d'impulsions, avec un nombre précis d'impulsions ou avec une fréquence précise ;

- code numérique binaire ;

- bus de terrain ;

- etc (htt132).


xlix NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Quelques capteurs numériques typiques :

- capteurs incrémentaux ;

- codeurs absolus (htt132).

Capteurs logiques

Ou capteurs TOR. La sortie est un état logique que l'on note 1 ou 0. La sortie peut prendre ces deux

valeurs. Le signal des capteurs logiques peut être du type (htt132):

- courant présent/absent dans un circuit ;

- potentiel, souvent 5 V/10 V ;

- DEL allumée/éteinte ;

- signal pneumatique (pression normale/forte pression) ;

- etc (htt132).

Quelques capteurs logiques typiques :

- capteurs de fin de course ;

- capteurs de rupture d'un faisceau lumineux ;

- divers capteurs de position (htt132).

3.1.3. Type de détection

La classification suivant le type de détection est la suivante :

- détection avec contact (le capteur doit entrer en contact physique avec un phénomène pour le

détecter);

- détection sans contact (le capteur détecte le phénomène à proximité de celui-ci) (htt132).

3.2. Caractérisation des capteurs

On caractérise un capteur selon plusieurs critères dont les plus courants sont :

- la grandeur physique observée ;

- son étendue de mesure (gamme de mesure);

- sa sensibilité ;

- sa résolution ;

- sa précision ;

- sa reproductibilité ;

- sa linéarité ;

- son temps de réponse ;

- sa bande passante ;

- son hystérésis ;

- sa gamme de température d'utilisation (htt132).


l NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Remarque : pour utiliser un capteur dans les meilleures conditions, il est souvent utile de pratiquer un

étalonnage et de connaître les incertitudes de mesure relatives à celui-ci (htt132).

3.3. Principes physiques courants exploités par les capteurs

Le fonctionnement d’un capteur est basé sur un principe physique. Ces principes physiques sont divers

et varient en fonction du travail à effectuer (htt132).

Parmi ces principes physiques, nous pouvons citer :

- variation de capacité

- variation d'inductance

- variation de résistance

- effet Hall

- l'induction

- l'effet Faraday

- effet photoélectrique

- dilatation, déformation

- piézo-électricité

- effet Doppler

- principe de la corde vibrante (htt132)

4. Exploitation du signal

Enfin, il faut concevoir le système qui va rendre utile le signal. Ce sera souvent un ordinateur avec une

carte d'acquisition. On pourra alors créer un instrument virtuel (avec LabVIEW par exemple) qui pourra

afficher la grandeur et l'enregistrer sur le disque. Ce peut être aussi un affichage à DEL ou à aiguille

(analogique) (htt131).

Par ailleurs, il existe également un moyen d'étalonner le capteur via le logiciel de traitement des

données (type LabVIEW) par le biais de commandes informatiques envoyées dans le langage de

l'instrument de mesure (en général du BASIC, mais certains constructeurs développent de plus en plus

leur propre langage de communication avec leurs instruments), et ce après chaque mesure,

garantissant ainsi une précision plus importante (htt131).


li NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 6 : Proposition d’un processus de neutralisation 1. Généralités sur la neutralisation

La neutralisation est un processus qui permet essentiellement d’éliminer les acides gras libres par

transformation en savons et séparation, ainsi que divers composés résiduels (phospholipides,

composés de nature protéique, etc.).

Le procédé traditionnel comprend les phases suivantes : addition d’une solution de soude, mélange,

séparation par centrifugation, lavages à l’eau, séparation puis séchage sous vide.

Le procédé génère des pâtes de neutralisation (qui peuvent être valorisées en savonnerie, lipochimie

…) et des eaux de lavage qu’il faut prétraiter avant rejet. La quantité de soude à employer est calculée

à partir de l’acidité de l’huile exprimée le plus souvent en acidité oléique ou palmitique. (ITERG -

Expertise Lipides, Corps gras, 2012)

2. Proposition d’un processus de neutralisation applicable à Barsalogho

Avant tout, nous devons noter que vue la petite quantité d’huile à neutraliser, nous nous passerons

d’une centrifuge.

La neutralisation se fera selon le processus suivant :

Chauffer 200L d’HVP entre 50°C

et 60°CPréparer une solution de soude Chauffer 20L d’eau jusqu’à

90°C

Asperger par petite dose la solution de soude sur l’HVP pendant 10 à 15 mn

Verser l’eau chaude dans les solutions d’HVP et de soude. Puis laisser au

repos pendant 1h

Extraire les déchets formés aux pond de la solution

Chauffer toute la solution jusqu’à la total disparition des traces d’eau

Laisser refroidir

Figure 48 : Processus de neutralisation Comme nous pouvons l’observer sur la figure précédente, la neutralisation s’effectue en plusieurs

étapes, à savoir :


lii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Etape 1 : Préparation des réactifs

Après avoir déterminée l’indice d’acidité de l’huile carburant qui se donne en mg KOH/g huile, nous

serons en mesure de calculer la quantité de soude dont nous aurons besoin, tout simplement en

multipliant l’indice d’acidité par la masse d’huile végétale à traiter.

Parallèlement, à l’aide d’un récipient métallique de 250L monté sur quatre pieds et équipé d’un robinet à

sa base (voir figure suivante), nous allons chauffer 200L d’HVP entre 50°C et 60°C. En même temps,

nous allons aussi chauffer 20L d’eau jusqu’à 90°C.

HVP, SOUDE ET

EAU

DECHETS

VANNE

PIEDS

FU DE 250L

Figure 49 : Schéma prototype du matériel à mettre à place pour la neutralisation de l'HVP Etape 2 : Mélange des différents réactifs

Une fois que nos réactifs sont prêts, nous allons dans un premier temps asperger à petite dose la

solution de soude tout en remuant l’ensemble, de façon à bien homogénéiser la solution.

Après cela, nous verserons l’eau chaude dans le récipient, et pour finir nous laisserons tout l’ensemble

au repos pendant une heure afin de permettre le dépôt des particules au fond de la cuve.

Etape 3 : Extraction des déchets

Le dépôt au fond de la cuve est évacué en ouvrant la vanne placée à la base de notre récipient jusqu’à

la totale disparition des déchets.


liii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Etape 4 : Séchage et refroidissement

La cuve est chauffée à sa base de manière à évaporer progressivement toute l’eau présente dans

l’HVP.

Après cela nous laisserons tout simplement l’HVP se refroidir en prenant soin de couvrir pour éviter la

contamination par des poussières.


liv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Annexe 7 : Exemple de filtre 10 microns pour filtration de sécurité Après avoir filtré et/ou décanté l’huile carburant, il est nécessaire de prévoir une filtration de sécurité

afin de garantir l’alimentation des moteurs avec une huile conforme en matière de teneur en sédiments.

Deux solutions simples et économiques ont été recensées :

- Filtre à poche 10 micron (filtre de gravitaire)

- Filtre à cartouche 10 micron

1. Filtre à poche 10 micron

Filtre très facile à l’utilisation et à la mise en œuvre, il ressemble tout simplement à un sac en tissu par

lequel nous faisons passer de façon gravitaire notre HVP.

Figure 50 : Filtre gravitaire Il faut noter ici que ce genre de filtre peut être utilisé à plusieurs reprises, il suffit juste de le laver.

Sur le marché son prix est d’environ 10 000 FCFA.

2. Filtre à cartouche

Ce type de filtre est un peu plus complexe à l’utilisation. Dans ce cas, il faudrait mettre un système en

amont du filtre pour pomper l’HVP vers l’entrée de ce dernier. Il s’avère aussi un peu plus cher à

l’exploitation que le filtre à poche, car il faut remplacer les cartouches de temps en temps.


lv NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 51 : filtre à cartouche (gauche) ; cartouche de filtre (droite)

Le prix de ce type de filtre à 2 compartiments est d’environ 30 000 FCFA.


lvi NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Figure 52 : Sonde Pt100

Annexe 7 : Raccordement et installation des différentes composantes de notre instrumentation

1. Raccordement du Pt100 au e Reader

Le Pt100 est utilisé ici pour mesurer la température ambiante. Elle

prend ses valeurs au-dessus de notre coffret de mesure. Pour y arriver,

nous avons dû percer des trous sur notre coffret, pour faire passer notre

sonde.

La chaine de mesure que l’on a mise en œuvre pour utiliser notre sonde Pt100 est la suivante :

Sonde Pt100

(Température ambiante)

Mesure de résistance

Figure 53 : Chaine de mesure Pt100 2. Raccordement du thermocouple au e Reader

Le thermocouple est utilisé ici pour relever les valeurs de la température des fumées. Pour l’installer sur

notre groupe électrogène, nous avons fait un trou sur le tuyau d’échappement afin de fixer notre

thermocouple l’aide d’un écrou. A l’aide d’un conditionneur alimenté par un redresseur de courant, nous

avons pu linéariser le signal sortant du thermocouple.

Le raccordement électrique que nous avons effectué pour relier le thermocouple à notre e Reader se

présente comme suit :

Sonde

Pt100Coffret


lvii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Thermocouple type K

(Température gaz d’échappement)

Ph1

Ph2

Ph3

N

Redresseur

Condissionneur

Figure 54 : Chaine de mesure thermocouple 3. Raccordement des débitmètres au e Reader

Les relevés de débits sont effectués ici pour déterminer la consommation de carburant. Pour y arriver,

nous sommes emmené à placer un débitmètre sur le circuit arrivé du groupe électrogène plus

précisément à la sortie du filtre carburant et nous avons aussi placé un autre débitmètre sur le circuit

retour.

Pour y arriver, nous avons dû sectionner les tuyaux d’arrivé et de retour de carburant sur le moteur.

La chaine de mesure que nous avons réalisée pour obtenir les valeurs de notre débitmètre se présente

comme suit :

Débitmètre

Entrée

carburant

Domino

Domino

Débitmètre

Sortie

carburant

Figure 55 : chaine de mesure débitmètre 4. Raccordement du TRIAD 2 au e Reader

Pour effectuer l’analyse de notre réseau électrique, nous nous sommes servis d’un TRIAD 2

accompagné de 3 transformateurs de courants. Les transformateurs de courant ont été placés

respectivement sur chacune des phases à la sortie du disjoncteur du groupe électrogène. Le TRIAD 2 a

été placé à l’intérieur de notre coffret de donnée.


lviii NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

TRIAD 2

N

Ph1

Ph2

Ph3

Figure 56 : Chaine de mesure TRIAD 2 5. Câblage coffret de donnée

Après avoir placé les différents capteurs sur notre groupe électrogène, nous avons dû placer un certain

nombre d’éléments nécessaires à notre instrumentation dans notre coffret de données, comme nous

pouvons l’observer sur la figure suivante :

E Reader

E Bloxx

TRIAD 2

Compteur

d’énergie

Disjoncteur

Redresseur

Figure 57: câblage du coffret pour acquisition de données


lix NJAKOU NOULALA Emmanuel Mémoire de Fin d’Etude de Master 2-Energie

Thermocouple pour

la température des

fumée

Débitmètre arrivé

carburant

Débitmètre

retour carburant

Les 3

transformateurs

de courant

Le coffret de

données Figure 58 : instrumentation du groupe électrogène

Thème : Instrumentation et suivi d’un groupe électrogène ...

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