Détails du sujet
Conception et simulation d'un système hybride solaire et biogaz: cas de l'hôpital général de mukogola à kabare
Résumé
Auteur : BAKABAGANE Julien
Niveau: G3
Département: Genie Electronique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-03-21 11:24:58
Mots clés
arduino
Intérêt
Réduction des émissions de gaz à effet de serre : En combinant des sources d’énergie renouvelables, le système hybride réduit l’empreinte carbone par rapport à un système énergétique basé sur les énergies fossiles.
Indépendance énergétique : Un système hybride permet aux utilisateurs de diversifier leurs sources d’énergie et d’être moins dépendants des réseaux électriques traditionnels, ce qui est particulièrement utile dans les zones rurales ou isolées.
Optimisation des ressources locales : Le biogaz utilise des déchets organiques locaux (agriculture, industrie agroalimentaire), ce qui permet de valoriser ces déchets tout en générant de l’énergie. Cela participe à une économie circulaire et à une gestion durable des ressources.
Amélioration de la résilience énergétique : En combinant ces deux sources d’énergie, le système peut répondre plus efficacement aux besoins d’énergie, même en période de faible ensoleillement ou de pénurie de matière organique, en fonction de la complémentarité entre les deux.
Problématique
Variabilité de la production d'énergie :
La production d’énergie solaire est soumise aux conditions météorologiques (ensoleillement variable), tandis que le biogaz dépend de la disponibilité et de la qualité de la matière organique.
Optimisation de l'intégration :
Comment combiner efficacement les deux sources d'énergie pour garantir une production énergétique stable et rentable tout au long de l'année, en tenant compte des contraintes techniques et économiques ?
Dimensionnement du système hybride :
Il est essentiel de dimensionner correctement les installations solaires et de biogaz pour garantir une production optimale d'énergie, sans surdimensionner les équipements et ainsi éviter des coûts excessifs.
Impact environnemental et socio-économique :
Quel est l'impact environnemental du système hybride, et comment les coûts sont-ils répartis entre les différentes parties prenantes (producteurs de biogaz, gestionnaires de sites solaires, consommateurs)
Stockage et gestion de l’énergie :
La gestion de l'énergie dans un système hybride, avec des solutions de stockage (batteries, stockage thermique, etc.), est une question clé pour garantir la disponibilité continue d'énergie, même en l'absence de soleil ou lorsque la production de biogaz est faible. Plan provisoire
Documentation sur :
sur le panneaux solaire;
sur le biogaz, leur fabrication, et leur fonctionnement;
sur le système hybride;
sur le batterie;
sur le microcotroleur;
sur arduino pour la programmation du système;
les applications à utiliser et leur fonctionnement pour la simulation comme par exemple EnergyPlus, TRNSYS;......
Hypothèses
Complémentarité entre les sources d’énergie : L’ensoleillement et la production de biogaz étant variables, on suppose que la combinaison de ces deux sources permet de lisser les périodes de faibles rendements de l’une ou de l’autre, garantissant ainsi une production continue d’énergie.
Utilisation de la technologie de stockage : On suppose que des solutions de stockage (batteries ou stockage thermique) sont utilisées pour pallier aux périodes où l’énergie produite excède la demande ou en l'absence de production d’énergie pendant certains cycles.
Optimisation économique : Le système hybride est conçu pour réduire les coûts d'exploitation et maximiser la rentabilité, en minimisant les investissements initiaux tout en tenant compte de la maintenance et des coûts d’exploitation à long terme. Méthodes
Analyse des besoins énergétiques : Évaluer les besoins énergétiques du site (production d’électricité, chaleur, etc.) en fonction des spécifications des utilisateurs (résidentiels, industriels, agricoles).
Modélisation du système : Utilisation de logiciels de simulation pour modéliser la production d’énergie solaire (comme PVsyst ou SAM) et la production de biogaz (via des outils comme HOMER, EnergyPlus, etc.) en fonction des données météorologiques et des données sur les intrants pour la production de biogaz.
Dimensionnement du système : Calculer la taille des installations solaires et biogaz, ainsi que les besoins en stockage, en tenant compte des contraintes géographiques, techniques et économiques. Cette étape inclut le choix des composants (panneaux solaires, digesteurs anaérobies, générateurs à biogaz, batteries, etc.).
Simulation et optimisation : Simuler le fonctionnement du système hybride sur plusieurs périodes de l'année, avec des scénarios de variations de la demande énergétique, du climat et de la disponibilité du biogaz. L’objectif est de maximiser l’efficacité du système tout en minimisant les coûts.
Évaluation économique et environnementale : Évaluer le coût total de possession (TCO), le retour sur investissement (ROI) et l'impact environnemental (réduction des émissions de CO2, gestion des déchets) du système hybride. Bibliographie
Roh, H., Kim, S., & Lee, J. (2021). "Techno-economic feasibility study of a solar-biogas hybrid energy system." Renewable and Sustainable Energy Reviews.
Al-Sulaiman, F., & Woafo, P. (2020). "Modeling of hybrid renewable energy systems: The case of a solar-biomass energy system." Renewable Energy.
Besharat, M., & Zeynali, A. (2018). "Optimization and simulation of hybrid solar and biogas energy systems for sustainable development." Energy Conversion and Management.
Zhao, X., Li, K., & Zhang, L. (2022). "Hybrid energy systems for rural areas: Integration of solar and biogas." Energy Reports.
García, J., Hernández, L., & Díaz, M. (2019). "Solar and biogas hybrid systems for rural electrification." Journal of Cleaner Production.
HOMER Energy. (2020). "HOMER Pro: Software for designing microgrids and distributed energy systems." HOMER Energy.
Fouad, M. (2022). "Biogas as a sustainable energy source: Challenges and opportunities." Renewable Energy.
MUSEKWA KABEGANYA Boni-Sylvestre (ulpgl 2019). "Conception et réalisation d’un système de contrôle et de gestion optimale de l’énergie : cas des systèmes énergétiques hybrides photovoltaïque - groupe électrogène"
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGE
Encadreur: KAMUNDALA Janvier
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
Conception et simulation d'un système hybride solaire et biogaz: cas de l'hôpital général de mukogola à kabare
Résumé
Auteur : BAKABAGANE Julien
Niveau: G3
Département: Genie Electronique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-03-21 11:24:58
Mots clés
arduinoIntérêt
Réduction des émissions de gaz à effet de serre : En combinant des sources d’énergie renouvelables, le système hybride réduit l’empreinte carbone par rapport à un système énergétique basé sur les énergies fossiles.Indépendance énergétique : Un système hybride permet aux utilisateurs de diversifier leurs sources d’énergie et d’être moins dépendants des réseaux électriques traditionnels, ce qui est particulièrement utile dans les zones rurales ou isolées.
Optimisation des ressources locales : Le biogaz utilise des déchets organiques locaux (agriculture, industrie agroalimentaire), ce qui permet de valoriser ces déchets tout en générant de l’énergie. Cela participe à une économie circulaire et à une gestion durable des ressources.
Amélioration de la résilience énergétique : En combinant ces deux sources d’énergie, le système peut répondre plus efficacement aux besoins d’énergie, même en période de faible ensoleillement ou de pénurie de matière organique, en fonction de la complémentarité entre les deux.
Problématique
Variabilité de la production d'énergie :La production d’énergie solaire est soumise aux conditions météorologiques (ensoleillement variable), tandis que le biogaz dépend de la disponibilité et de la qualité de la matière organique.
Optimisation de l'intégration :
Comment combiner efficacement les deux sources d'énergie pour garantir une production énergétique stable et rentable tout au long de l'année, en tenant compte des contraintes techniques et économiques ?
Dimensionnement du système hybride :
Il est essentiel de dimensionner correctement les installations solaires et de biogaz pour garantir une production optimale d'énergie, sans surdimensionner les équipements et ainsi éviter des coûts excessifs.
Impact environnemental et socio-économique :
Quel est l'impact environnemental du système hybride, et comment les coûts sont-ils répartis entre les différentes parties prenantes (producteurs de biogaz, gestionnaires de sites solaires, consommateurs)
Stockage et gestion de l’énergie :
La gestion de l'énergie dans un système hybride, avec des solutions de stockage (batteries, stockage thermique, etc.), est une question clé pour garantir la disponibilité continue d'énergie, même en l'absence de soleil ou lorsque la production de biogaz est faible.
Plan provisoire
Documentation sur :sur le panneaux solaire;
sur le biogaz, leur fabrication, et leur fonctionnement;
sur le système hybride;
sur le batterie;
sur le microcotroleur;
sur arduino pour la programmation du système;
les applications à utiliser et leur fonctionnement pour la simulation comme par exemple EnergyPlus, TRNSYS;......
Hypothèses
Complémentarité entre les sources d’énergie : L’ensoleillement et la production de biogaz étant variables, on suppose que la combinaison de ces deux sources permet de lisser les périodes de faibles rendements de l’une ou de l’autre, garantissant ainsi une production continue d’énergie.Utilisation de la technologie de stockage : On suppose que des solutions de stockage (batteries ou stockage thermique) sont utilisées pour pallier aux périodes où l’énergie produite excède la demande ou en l'absence de production d’énergie pendant certains cycles.
Optimisation économique : Le système hybride est conçu pour réduire les coûts d'exploitation et maximiser la rentabilité, en minimisant les investissements initiaux tout en tenant compte de la maintenance et des coûts d’exploitation à long terme.
Méthodes
Analyse des besoins énergétiques : Évaluer les besoins énergétiques du site (production d’électricité, chaleur, etc.) en fonction des spécifications des utilisateurs (résidentiels, industriels, agricoles).Modélisation du système : Utilisation de logiciels de simulation pour modéliser la production d’énergie solaire (comme PVsyst ou SAM) et la production de biogaz (via des outils comme HOMER, EnergyPlus, etc.) en fonction des données météorologiques et des données sur les intrants pour la production de biogaz.
Dimensionnement du système : Calculer la taille des installations solaires et biogaz, ainsi que les besoins en stockage, en tenant compte des contraintes géographiques, techniques et économiques. Cette étape inclut le choix des composants (panneaux solaires, digesteurs anaérobies, générateurs à biogaz, batteries, etc.).
Simulation et optimisation : Simuler le fonctionnement du système hybride sur plusieurs périodes de l'année, avec des scénarios de variations de la demande énergétique, du climat et de la disponibilité du biogaz. L’objectif est de maximiser l’efficacité du système tout en minimisant les coûts.
Évaluation économique et environnementale : Évaluer le coût total de possession (TCO), le retour sur investissement (ROI) et l'impact environnemental (réduction des émissions de CO2, gestion des déchets) du système hybride.
Bibliographie
Roh, H., Kim, S., & Lee, J. (2021). "Techno-economic feasibility study of a solar-biogas hybrid energy system." Renewable and Sustainable Energy Reviews.Al-Sulaiman, F., & Woafo, P. (2020). "Modeling of hybrid renewable energy systems: The case of a solar-biomass energy system." Renewable Energy.
Besharat, M., & Zeynali, A. (2018). "Optimization and simulation of hybrid solar and biogas energy systems for sustainable development." Energy Conversion and Management.
Zhao, X., Li, K., & Zhang, L. (2022). "Hybrid energy systems for rural areas: Integration of solar and biogas." Energy Reports.
García, J., Hernández, L., & Díaz, M. (2019). "Solar and biogas hybrid systems for rural electrification." Journal of Cleaner Production.
HOMER Energy. (2020). "HOMER Pro: Software for designing microgrids and distributed energy systems." HOMER Energy.
Fouad, M. (2022). "Biogas as a sustainable energy source: Challenges and opportunities." Renewable Energy.
MUSEKWA KABEGANYA Boni-Sylvestre (ulpgl 2019). "Conception et réalisation d’un système de contrôle et de gestion optimale de l’énergie : cas des systèmes énergétiques hybrides photovoltaïque - groupe électrogène"
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGEEncadreur: KAMUNDALA Janvier
Status
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON