Détails du sujet
Dimensionnement et simulation d'une micro-centrale photovoltaïque pour une électrification durable à buzibulenga (sud-kivu)
Résumé
Auteur : MWITA Julienne
Niveau: G3
Département: Genie Electrique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-06-27 10:18:28
Mots clés
Microcentrale photovoltaïque, stockage d'énergie, électrification rurale, énergie renouvelable, modèle économique durable, Buzi-Bulenga, RDC, optimisation énergétique
Intérêt
Le choix de ce sujet est motivé par l'union de plusieurs intérêts importants, tant pour la recherche universitaire que pour le développement social et économique. Du point de vue technique, cela permet d'approfondir la conception et le dimensionnement des systèmes photovoltaïques autonomes avec stockage, un domaine qui évolue constamment. Adapter cette conception aux conditions climatiques et géographiques spécifiques de Buzi-Bulenga (humidité, altitude, etc.) est un défi technique stimulant et une chance d'innover.
L'intérêt de ce travail s'étend également à des aspects cruciaux pour l'environnement, l'économie et la société :
Impact environnemental : Le projet vise à réduire fortement l'utilisation des combustibles fossiles, en particulier les générateurs diesel qui polluent. Cela aide à diminuer les émissions de gaz à effet de serre et à améliorer la qualité de l'air dans le village.
Intérêt économique : En diminuant les coûts liés au carburant et à l'entretien des générateurs diesel, le projet rend l'électricité plus abordable pour les habitants et les activités économiques locales. Il peut encourager l'entrepreneuriat et créer des emplois dans le village.
Bénéfices sociaux et humains : L'accès à une électricité fiable améliorera directement la qualité de vie des habitants. Les services essentiels seront renforcés : la santé (meilleure conservation des vaccins, éclairage des centres de santé, fonctionnement des appareils médicaux), l'éducation (éclairage des écoles, accès à l'informatique et à Internet pour les élèves et les enseignants), et l'accès à l'eau potable (pompage solaire, réduisant la difficulté d'obtenir de l'eau). Tout cela contribue aux Objectifs de Développement Durable (ODD), notamment l'ODD 7 sur l'énergie propre et abordable. Le projet ANSER/Kabare, une initiative similaire en cours au Sud-Kivu, montre l'impact positif que peuvent avoir de telles centrales photovoltaïques sur la réduction des coupures, la création d'emplois et le renforcement de l'infrastructure énergétique locale.
Problématique
Face à ce besoin urgent d'électricité, il est essentiel de concevoir une solution adaptée aux particularités de Buzi-Bulenga. La question principale de cette étude est la suivante :
Comment concevoir et dimensionner une microcentrale photovoltaïque autonome, avec un système de stockage d'énergie optimisé, pour fournir de l'électricité durable, fiable et abordable à la communauté de Buzi-Bulenga, en tenant compte des défis techniques, économiques, sociaux et environnementaux propres à ce village du Sud-Kivu ?
Cette question couvre plusieurs défis importants : évaluer précisément le potentiel solaire local dans un environnement qui peut avoir des conditions climatiques spéciales (humidité, altitude), calculer les besoins réels et futurs en énergie de la communauté, choisir et dimensionner au mieux les équipements (panneaux, onduleurs, batteries) pour garantir une alimentation électrique constante, assurer que le projet est financièrement viable, et faire en sorte que l'installation soit bien acceptée par les habitants pour qu'elle dure dans le temps. Parmi les défis spécifiques au secteur électrique en RDC, on compte la rareté des données fiables, l'insuffisance et les lacunes du cadre légal, la faible collaboration entre les institutions, le faible mécanisme de promotion des investissements et la vétusté des dispositifs existants. Malgré la libéralisation du secteur en 2014, aucune évolution majeure n'a été observée, soulignant le besoin de solutions innovantes et décentralisées. Plan provisoire
Ce mémoire est organisé en plusieurs chapitres, chacun traitant d'un aspect spécifique du dimensionnement et de la simulation de la microcentrale :
Chapitre 1 : Contexte énergétique et problématique : Ce chapitre présentera la situation actuelle de l'énergie en RDC, au Sud-Kivu, dans le territoire de Kalehe et à Buzi-Bulenga. Il inclura une revue des études et travaux déjà réalisés sur l'électrification rurale par le solaire.
Chapitre 2 : Évaluation du potentiel solaire et des ressources locales : Ce chapitre expliquera en détail la collecte et l'analyse des données climatiques, notamment l'ensoleillement, et évaluera les ressources matérielles et humaines disponibles localement à Buzi-Bulenga.
Chapitre 3 : Matériels et méthodes : Ce chapitre décrira précisément les logiciels et les méthodes qui seront utilisés pour évaluer le potentiel solaire, collecter les données de consommation, dimensionner les équipements et faire les simulations.
Chapitre 4 : Conception et dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque : Ce chapitre sera le cœur technique de l'étude. Il décrira l'architecture proposée pour la microcentrale, le calcul des besoins énergétiques de la communauté, et le dimensionnement optimal de tous les éléments du système (panneaux, onduleurs, batteries).
Chapitre 5 : Interprétation des résultats et analyse économique : Ce chapitre présentera les résultats des simulations de performance technique ainsi que l'analyse économique et financière du projet, incluant le coût de l'énergie et sa rentabilité. Hypothèses
Pour répondre à cette question, nous poserions les hypothèses suivantes :
Le potentiel solaire à Buzi-Bulenga serait suffisant pour alimenter une microcentrale photovoltaïque capable de couvrir les besoins énergétiques de la communauté. Nous penserions que les données d'ensoleillement, même avec les conditions climatiques spécifiques de la région (comme l'humidité), seraient assez bonnes pour produire une quantité importante d'électricité.
Les technologies de stockage d'énergie (les batteries) seraient aujourd'hui assez développées et abordables pour garantir une alimentation électrique continue et fiable 24 heures sur 24, même quand il y a moins de soleil ou une forte demande. Les progrès récents dans les systèmes de stockage rendraient cette solution économiquement viable pour les zones rurales.
L'accès à une électricité fiable et abordable améliorerait de manière significative la vie des habitants de Buzi-Bulenga et stimulerait le développement économique local, créant ainsi une dynamique positive de progrès. Méthodes
Pour réaliser cette étude, nous utiliserons une méthode rigoureuse qui combine la collecte de données, l'évaluation du potentiel, le dimensionnement et la simulation.
A. Collecte de données :
Cette étape est essentielle pour que la conception repose sur des bases solides. Elle inclura :
Des données climatiques spécifiques à Buzi-Bulenga : l'ensoleillement (heure par heure, jour par jour, mois par mois), la température ambiante, l'humidité et la vitesse du vent. Ces données pourront être obtenues à partir de bases de données par satellite (par exemple : Global Solar Atlas, NASA SSE) ou, comme pour Bukavu (Sud-Kivu), par des simulations de données climatiques et météorologiques historiques sur 30 ans, qui fournissent des indications sur les schémas climatiques typiques de la région.
Des données de consommation énergétique : Une enquête détaillée sera menée auprès des foyers, des petits commerces, des écoles, des centres de santé et des lieux de culte de Buzi-Bulenga. Le but est d'établir des profils de consommation précis (combien de puissance est nécessaire, combien de temps les appareils sont utilisés, variations selon les saisons et les heures).
Des données socio-économiques : Informations sur la population (nombre, âge), les revenus moyens, les activités économiques principales et ce que la communauté attend de l'électrification.
L'évaluation des ressources locales : Identifier les matériaux disponibles sur place pour la construction (si besoin), les compétences techniques existantes et la capacité de la communauté à aider à l'entretien du système.
B. Évaluation du potentiel solaire :
L'analyse des données d'ensoleillement sera faite avec des logiciels spécialisés comme PVsyst ou SolarGIS. Ces outils permettront non seulement de déterminer l'ensoleillement total sur une surface horizontale et inclinée, mais aussi de simuler la production annuelle d'électricité de la future microcentrale en fonction des conditions climatiques de la région et des caractéristiques techniques des équipements prévus. Nous ferons attention à analyser l'ombre possible (due au relief, à la végétation) et à trouver la meilleure orientation et inclinaison des panneaux solaires pour maximiser la production.
C. Dimensionnement et simulation de la microcentrale :
Le dimensionnement des différents éléments (panneaux solaires, onduleurs, régulateurs de charge, batteries et câbles) sera réalisé avec des logiciels de simulation reconnus comme HOMER Energy et PVsyst. Ces logiciels permettront d'optimiser la taille de chaque élément en fonction des consommations définies et des caractéristiques des technologies disponibles sur le marché. L'objectif sera de garantir que le système de stockage a une autonomie suffisante pour répondre aux besoins de nuit et pendant les périodes sans soleil, tout en réduisant les coûts. Plusieurs scénarios de simulation seront explorés pour vérifier la robustesse du système face aux changements de demande ou d'ensoleillement.
Délimitation du travail :
Ce travail se concentrera sur le dimensionnement technique et la simulation des performances d'une microcentrale photovoltaïque. Il ne couvrira pas l'ingénierie détaillée de l'installation physique, la gestion du projet sur le terrain, ni les aspects légaux et contractuels complexes d'une telle mise en place. La zone géographique est strictement limitée au village de Buzi-Bulenga et à ses alentours immédiats, en prenant en compte les conditions spécifiques de ce site. Les aspects sociaux et économiques seront traités uniquement dans la mesure où ils influencent la conception et la faisabilité du système. Bibliographie
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGE
Encadreur: MUSONGYA Dieudonné
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
Dimensionnement et simulation d'une micro-centrale photovoltaïque pour une électrification durable à buzibulenga (sud-kivu)
Résumé
Auteur : MWITA Julienne
Niveau: G3
Département: Genie Electrique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-06-27 10:18:28
Mots clés
Microcentrale photovoltaïque, stockage d'énergie, électrification rurale, énergie renouvelable, modèle économique durable, Buzi-Bulenga, RDC, optimisation énergétiqueIntérêt
Le choix de ce sujet est motivé par l'union de plusieurs intérêts importants, tant pour la recherche universitaire que pour le développement social et économique. Du point de vue technique, cela permet d'approfondir la conception et le dimensionnement des systèmes photovoltaïques autonomes avec stockage, un domaine qui évolue constamment. Adapter cette conception aux conditions climatiques et géographiques spécifiques de Buzi-Bulenga (humidité, altitude, etc.) est un défi technique stimulant et une chance d'innover.L'intérêt de ce travail s'étend également à des aspects cruciaux pour l'environnement, l'économie et la société :
Impact environnemental : Le projet vise à réduire fortement l'utilisation des combustibles fossiles, en particulier les générateurs diesel qui polluent. Cela aide à diminuer les émissions de gaz à effet de serre et à améliorer la qualité de l'air dans le village.
Intérêt économique : En diminuant les coûts liés au carburant et à l'entretien des générateurs diesel, le projet rend l'électricité plus abordable pour les habitants et les activités économiques locales. Il peut encourager l'entrepreneuriat et créer des emplois dans le village.
Bénéfices sociaux et humains : L'accès à une électricité fiable améliorera directement la qualité de vie des habitants. Les services essentiels seront renforcés : la santé (meilleure conservation des vaccins, éclairage des centres de santé, fonctionnement des appareils médicaux), l'éducation (éclairage des écoles, accès à l'informatique et à Internet pour les élèves et les enseignants), et l'accès à l'eau potable (pompage solaire, réduisant la difficulté d'obtenir de l'eau). Tout cela contribue aux Objectifs de Développement Durable (ODD), notamment l'ODD 7 sur l'énergie propre et abordable. Le projet ANSER/Kabare, une initiative similaire en cours au Sud-Kivu, montre l'impact positif que peuvent avoir de telles centrales photovoltaïques sur la réduction des coupures, la création d'emplois et le renforcement de l'infrastructure énergétique locale.
Problématique
Face à ce besoin urgent d'électricité, il est essentiel de concevoir une solution adaptée aux particularités de Buzi-Bulenga. La question principale de cette étude est la suivante :Comment concevoir et dimensionner une microcentrale photovoltaïque autonome, avec un système de stockage d'énergie optimisé, pour fournir de l'électricité durable, fiable et abordable à la communauté de Buzi-Bulenga, en tenant compte des défis techniques, économiques, sociaux et environnementaux propres à ce village du Sud-Kivu ?
Cette question couvre plusieurs défis importants : évaluer précisément le potentiel solaire local dans un environnement qui peut avoir des conditions climatiques spéciales (humidité, altitude), calculer les besoins réels et futurs en énergie de la communauté, choisir et dimensionner au mieux les équipements (panneaux, onduleurs, batteries) pour garantir une alimentation électrique constante, assurer que le projet est financièrement viable, et faire en sorte que l'installation soit bien acceptée par les habitants pour qu'elle dure dans le temps. Parmi les défis spécifiques au secteur électrique en RDC, on compte la rareté des données fiables, l'insuffisance et les lacunes du cadre légal, la faible collaboration entre les institutions, le faible mécanisme de promotion des investissements et la vétusté des dispositifs existants. Malgré la libéralisation du secteur en 2014, aucune évolution majeure n'a été observée, soulignant le besoin de solutions innovantes et décentralisées.
Plan provisoire
Ce mémoire est organisé en plusieurs chapitres, chacun traitant d'un aspect spécifique du dimensionnement et de la simulation de la microcentrale :Chapitre 1 : Contexte énergétique et problématique : Ce chapitre présentera la situation actuelle de l'énergie en RDC, au Sud-Kivu, dans le territoire de Kalehe et à Buzi-Bulenga. Il inclura une revue des études et travaux déjà réalisés sur l'électrification rurale par le solaire.
Chapitre 2 : Évaluation du potentiel solaire et des ressources locales : Ce chapitre expliquera en détail la collecte et l'analyse des données climatiques, notamment l'ensoleillement, et évaluera les ressources matérielles et humaines disponibles localement à Buzi-Bulenga.
Chapitre 3 : Matériels et méthodes : Ce chapitre décrira précisément les logiciels et les méthodes qui seront utilisés pour évaluer le potentiel solaire, collecter les données de consommation, dimensionner les équipements et faire les simulations.
Chapitre 4 : Conception et dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque : Ce chapitre sera le cœur technique de l'étude. Il décrira l'architecture proposée pour la microcentrale, le calcul des besoins énergétiques de la communauté, et le dimensionnement optimal de tous les éléments du système (panneaux, onduleurs, batteries).
Chapitre 5 : Interprétation des résultats et analyse économique : Ce chapitre présentera les résultats des simulations de performance technique ainsi que l'analyse économique et financière du projet, incluant le coût de l'énergie et sa rentabilité.
Hypothèses
Pour répondre à cette question, nous poserions les hypothèses suivantes :Le potentiel solaire à Buzi-Bulenga serait suffisant pour alimenter une microcentrale photovoltaïque capable de couvrir les besoins énergétiques de la communauté. Nous penserions que les données d'ensoleillement, même avec les conditions climatiques spécifiques de la région (comme l'humidité), seraient assez bonnes pour produire une quantité importante d'électricité.
Les technologies de stockage d'énergie (les batteries) seraient aujourd'hui assez développées et abordables pour garantir une alimentation électrique continue et fiable 24 heures sur 24, même quand il y a moins de soleil ou une forte demande. Les progrès récents dans les systèmes de stockage rendraient cette solution économiquement viable pour les zones rurales.
L'accès à une électricité fiable et abordable améliorerait de manière significative la vie des habitants de Buzi-Bulenga et stimulerait le développement économique local, créant ainsi une dynamique positive de progrès.
Méthodes
Pour réaliser cette étude, nous utiliserons une méthode rigoureuse qui combine la collecte de données, l'évaluation du potentiel, le dimensionnement et la simulation.
A. Collecte de données :
Cette étape est essentielle pour que la conception repose sur des bases solides. Elle inclura :
Des données climatiques spécifiques à Buzi-Bulenga : l'ensoleillement (heure par heure, jour par jour, mois par mois), la température ambiante, l'humidité et la vitesse du vent. Ces données pourront être obtenues à partir de bases de données par satellite (par exemple : Global Solar Atlas, NASA SSE) ou, comme pour Bukavu (Sud-Kivu), par des simulations de données climatiques et météorologiques historiques sur 30 ans, qui fournissent des indications sur les schémas climatiques typiques de la région.
Des données de consommation énergétique : Une enquête détaillée sera menée auprès des foyers, des petits commerces, des écoles, des centres de santé et des lieux de culte de Buzi-Bulenga. Le but est d'établir des profils de consommation précis (combien de puissance est nécessaire, combien de temps les appareils sont utilisés, variations selon les saisons et les heures).
Des données socio-économiques : Informations sur la population (nombre, âge), les revenus moyens, les activités économiques principales et ce que la communauté attend de l'électrification.
L'évaluation des ressources locales : Identifier les matériaux disponibles sur place pour la construction (si besoin), les compétences techniques existantes et la capacité de la communauté à aider à l'entretien du système.
B. Évaluation du potentiel solaire :
L'analyse des données d'ensoleillement sera faite avec des logiciels spécialisés comme PVsyst ou SolarGIS. Ces outils permettront non seulement de déterminer l'ensoleillement total sur une surface horizontale et inclinée, mais aussi de simuler la production annuelle d'électricité de la future microcentrale en fonction des conditions climatiques de la région et des caractéristiques techniques des équipements prévus. Nous ferons attention à analyser l'ombre possible (due au relief, à la végétation) et à trouver la meilleure orientation et inclinaison des panneaux solaires pour maximiser la production.
C. Dimensionnement et simulation de la microcentrale :
Le dimensionnement des différents éléments (panneaux solaires, onduleurs, régulateurs de charge, batteries et câbles) sera réalisé avec des logiciels de simulation reconnus comme HOMER Energy et PVsyst. Ces logiciels permettront d'optimiser la taille de chaque élément en fonction des consommations définies et des caractéristiques des technologies disponibles sur le marché. L'objectif sera de garantir que le système de stockage a une autonomie suffisante pour répondre aux besoins de nuit et pendant les périodes sans soleil, tout en réduisant les coûts. Plusieurs scénarios de simulation seront explorés pour vérifier la robustesse du système face aux changements de demande ou d'ensoleillement.
Délimitation du travail :
Ce travail se concentrera sur le dimensionnement technique et la simulation des performances d'une microcentrale photovoltaïque. Il ne couvrira pas l'ingénierie détaillée de l'installation physique, la gestion du projet sur le terrain, ni les aspects légaux et contractuels complexes d'une telle mise en place. La zone géographique est strictement limitée au village de Buzi-Bulenga et à ses alentours immédiats, en prenant en compte les conditions spécifiques de ce site. Les aspects sociaux et économiques seront traités uniquement dans la mesure où ils influencent la conception et la faisabilité du système.
Bibliographie
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGEEncadreur: MUSONGYA Dieudonné
Status
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON