Étude, simulation et contrôle d'un système d'énergies renouvelables intégrant une éolienne, des panneaux solaires et une génératrice au biodiesel

Soro, Sielle Martin (2017). Étude, simulation et contrôle d'un système d'énergies renouvelables intégrant une éolienne, des panneaux solaires et une génératrice au biodiesel. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 126 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Le réchauffement climatique progresse d’année en année. Il est démontré par les scientifiques que les énergies fossiles en sont responsables. Celles-ci sont couramment utilisées par les populations pour leurs besoins. C'est pourquoi nous voulons sensibiliser les populations par l'enseignement sur les technologies des énergies renouvelables qui sont capables de lutter efficacement contre ce fléau. Le but de ce travail de recherche est donc d'étudier le fonctionnement et le contrôle optimal d'un système hybride d'énergies renouvelables composé d’une éolienne, de panneaux solaires, d’une génératrice au biodiesel ainsi que d'une batterie de stockage. Ce système sera ultérieurement implanté dans un laboratoire pour des fins éducatives. Dans la première partie de ce travail, le concept du laboratoire est présenté où les différents composants sont spécifiés. Le choix et le dimensionnement des sources d'énergies sont aussi effectués et leurs systèmes sont étudiés et simulés séparément puis couplés. Ensuite, dans la deuxième partie, la modélisation, la simulation et le contrôle des systèmes de sources d'énergie sont réalisés. Des contrôleurs de type MPPT (Maximum Power Point Tracking) sont utilisés pour l'extraction des puissances maximales des éoliennes et des panneaux solaires. Le contrôle de vitesse spécifique (TSR) est utilisé pour l'éolienne et la méthode «Perturber et Observer (P&O)» pour les panneaux solaires. Le système de la génératrice au biodiesel est aussi décrit et la stratégie de couplage des trois sources est démontrée. Un contrôleur par hystérésis est utilisé pour le démarrage et l'arrêt de la génératrice.
Celle-ci ne démarre uniquement que lorsque la batterie est complètement déchargée. Ainsi, elle alimente la charge et charge simultanément la batterie jusqu'à ce que celle-ci atteigne son niveau de charge maximal. Des scénarios sont appliqués au système afin de valider son fonctionnement. Dans la dernière partie, l'extraction des puissances maximales des sources est améliorée en remplaçant les contrôleurs précédents par des contrôleurs intelligents basés sur la logique floue. L'étude réalisée montre que ces contrôleurs permettent d'améliorer l’efficacité des éoliennes et des panneaux solaires. De plus, le couplage de trois sources assure la fiabilité du système hybride. -- Mot(s) clé(s) en français : Système hybride, MPPT, logique floue, laboratoire éducationnel, énergie solaire, énergie éolienne. -- ABSTRACT: The global climate warming has been progressing for decades. It has been demonstrated by scientists that fossil fuels are largely responsible for this scourge. The fossil fuels are commonly used by the population for their daily needs. That is the reason why we have found it useful to raise awareness of the harmful effects of fossil fuels and the usefulness of renewable energies that are capable of effectively fighting against fossil fuels progress. The purpose of this project is therefore to study a renewable energy hybrid power system composed of wind turbines, solar panels and a biodiesel generator as well as a storage battery which will be subsequently installed in a laboratory for educational purposes. To carry out our study, in the first part, the concept of the laboratory was presented which includes all the physical and software components that will be used in the laboratory. The choice and the sizing of the energy sources, the battery and the loads were performed and then studied separately and coupled. Then, in the second part, the modeling and the simulation of the energies sources were realized. MPPT controllers were used to extract maximum power from wind turbines and solar panels. The tip speed ratio (TSR) MPPT was used for the wind energy system and the Perturb and Observe (P&O) MPPT for the solar photovoltaic system. The biodiesel generator system was described and the coupling strategy of the three sources was then demonstrated.
A hysteresis controller is used to start and stop automatically the biodiesel generator which only starts when the battery is fully discharged. Some scenarios were applied to the hybrid system to study its operation. In the last part, the extraction of the maximum power of the sources was improved by replacing the TSR and P&O controllers by intelligent controllers using the fuzzy logic. The study showed that the efficient controllers made it possible to improve the efficiency of wind turbines and solar panels. In addition, the coupling of three sources ensures the reliability of the hybrid system. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Hybrid power system, fuzzy logic, MPPT, educational laboratory, solar energy, wind energy.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Chebak, Ahmed
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de maître en sciences appliquées (M.Sc.A.)
Mots-clés :	Energie Renouvelable Systeme Hybride Eolienne Solaire Generatrice Biodiesel Stockage Batterie Modelisation Simulation Controle
Départements et unités départementales :	Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	22 févr. 2018 20:59
Dernière modification :	22 août 2019 18:05
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1332

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