Etude de l'impact des prévisions de performance énergétique des minicentrales photovoltaïques/Eolienne connectées au réseau électrique sur le développement durable des fermes agricoles

Abstract

En raison des aspects environnementaux et de sécurité souhaitable, on estime généralement que les énergies renouvelables comme (soleil, vent, biomasse, l’hydrogène, l’hydraulique, etc.) devrait être utilisée plutôt que d'autres formes d'énergie alternative, car elle peut être fournie de manière durable sans nuire à l'environnement. Par le biais de ce plan, l'Algérie ambitionne de jouer un rôle prépondérant dans la production d'électricité en tirant parti des secteurs du photovoltaïque et de l'éolien. Les objectifs de ce travail sont multiples. Il s'agit d'intégrer les énergies propres et durables pour moderniser le secteur agricole, de soutenir le réseau électrique en injectant l'excédent d'énergie, en particulier lors des pics de demande, tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. De plus, ce travail vise à rendre les fermes agricoles plus autonomes en réduisant leur dépendance au réseau électrique traditionnel, ce qui contribue à maintenir la stabilité de l'approvisionnement énergétique et à éviter les perturbations dans la distribution électrique. L'étude de cas repose sur un accord signé entre le laboratoire "LEMI" et la ferme urbaine typique "Vida Lait" de la région de Tlemcen, située dans le nord-ouest de l'Algérie. Cette collaboration vise à étudier la consommation quotidienne, mensuelle et saisonnière de la ferme laitière. Pour répondre à cette demande énergétique, nous avons choisi d'intégrer un système hybride (PV/Eolien) connecté au réseau basse tension, sans stockage d'énergie. Ce système alimente en électricité la ferme laitière de manière autonome, tout en injectant l'excédent de production dans le réseau BT. Une analyse technico-économique approfondie a été réalisée à l'aide du logiciel "Homer" pour évaluer la faisabilité de l'intégration du système hybride dans la région d'étude. Les résultats de cette analyse ont montré que le système optimal pour la ferme d'étude est un système PV/Eolien, avec la possibilité d'intégrer chaque composant de manière équivalente. Il est important de noter que 98 % de la consommation totale de la ferme provient de sources d'énergie renouvelable, démontrant l’existence de l’énergie primaire. En outre, une analyse de sensibilité a confirmé que le système n'est pas affecté par les fluctuations économiques sur le marché algérien pendant la durée de vie du projet. Cela renforce la viabilité économique de cette solution énergétique durable. En investissant dans des solutions hybrides telles que les systèmes PV/Eolien, les fermes laitières peuvent non seulement réduire leur dépendance aux énergies fossiles, mais aussi contribuer de manière significative à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le vent et le soleil sont des facteurs essentiels pour la production d'électricité à partir de l'aérogénérateur et du générateur PV, respectivement. C'est pourquoi nous avons modélisé la chaîne de conversion énergétique sous l'environnement Matlab pour analyser et améliorer les éléments clés de ces systèmes. La chaîne photovoltaïque comprend une topologie de conversion à deux étages. Au premier étage, nous utilisons une technique de maximisation de la puissance appelée « MPPT », contrôlée par un réseau de neurones, afin d'améliorer le rendement énergétique. Le deuxième étage comprend un onduleur pour assurer la connexion au réseau basse tension et garantir la qualité de l'énergie transférée. En ce qui concerne l'aérogénérateur, il repose sur une chaîne de conversion appelée « back to back », contrôlée par la technique vectorielle. De plus, nous avons intégré une technique appelée « pitch control » pour orienter efficacement les pales. Par ailleurs, nous avons mis en place un système de protection contre les surtensions et les surintensités appelé « LVRT »