Design and Simulation of Solar DC Nano Grid System from Bangladesh Perspective/fr
Réseau nano-courant continu :
Au Bangladesh, la recherche de sources alternatives pour produire suffisamment d'électricité est constante, mais certaines régions du pays n'y ont toujours pas accès. Le nano-réseau solaire CC peut constituer une solution pour électrifier certaines zones encore insuffisamment connectées au réseau. Il permet de produire et de distribuer de l'électricité de manière fiable à un groupe de foyers proches les uns des autres. Ce document de recherche propose un modèle de nano-réseau CC intégré à un module solaire photovoltaïque, capable d'alimenter jusqu'à 20 foyers distants d'environ 1 km. Il présente les résultats de simulations de convertisseurs abaisseurs de tension (abaisseurs de tension) destinés à alimenter différentes charges domestiques à trois niveaux de tension différents. Une estimation des coûts du modèle proposé est également présentée, ce qui motive la mise en œuvre du nano-réseau.
Mots-clés — Photovoltaïque (PV), Nano-réseau solaire CC, Suivi du point de puissance maximale (MPPT), Convertisseurs Buck.
Modélisation du nano-réseau solaire à courant continu
A. Concept :
Le schéma du réseau nano-onduleur CC connecté à un module photovoltaïque est présenté à la figure 1. Ce réseau utilise des modules photovoltaïques de différentes puissances. La structure complète comprend un MPPT, un convertisseur CC/CC, des charges CC connectées et une batterie. Pour exploiter pleinement la puissance du générateur photovoltaïque, un système de suivi du point de puissance maximale (MPPT) est mis en œuvre. Les différentes unités du réseau nano-onduleur, telles que les panneaux solaires et les unités de stockage d'énergie, sont reliées à un bus CC commun par différents convertisseurs. Ces derniers régulent la tension du bus CC à une valeur constante de 48 V. Ensuite, trois convertisseurs abaisseurs de tension différents sont utilisés pour alimenter les charges aux niveaux de tension suivants : 6 V, 12 V et 24 V.
B. Modèle de grille nanométrique :
La figure 2 illustre un nano-réseau. Dans ce système, un panneau photovoltaïque de base d'environ 4 à 5 kW est installé dans un emplacement conventionnel. Le stockage par batterie est placé en circuit fermé pour assurer une alimentation électrique continue.
C. Concept ménage
Un point important à noter est que la plupart des appareils électroménagers des zones rurales peuvent fonctionner en courant continu. Tous ces appareils peuvent fonctionner à trois niveaux de tension différents. La figure 3 illustre la répartition de la consommation électrique d'un foyer. Les lumières, les ventilateurs et la télévision sont branchés sur le secteur 12 V, le réfrigérateur et la pompe à eau sur le secteur 24 V et les téléphones portables sur le secteur 6 V.
Modélisation Simulink
Conclusion :
La pénurie d'énergie au Bangladesh est principalement due à la dépendance de sa production d'électricité aux combustibles fossiles et au gaz naturel importés. Plusieurs organisations privées et gouvernementales ont pris de nombreuses initiatives pour s'orienter vers une production d'électricité renouvelable en quantité suffisante. Le nano-réseau solaire CC pourrait être une solution efficace à notre problème de pénurie d'électricité. Il peut être déployé pour répondre à la demande en électricité des zones rurales du Bangladesh. La modélisation du nano-réseau CC est réalisée avec MATLAB Simulink. La tension du bus CC est maintenue constante par des régulateurs PI en boucle fermée et les charges sont alimentées à trois niveaux de tension différents chez le consommateur. Une étude analytique du coût unitaire de l'énergie du nano-réseau CC a également été réalisée. Cette étude a démontré que son utilisation permettrait de réduire considérablement le coût de l'électricité, le coût unitaire étant d'environ 4 TK. Cependant, le nano-réseau CC présente des inconvénients : il est conçu pour un nombre limité de logements et nécessite l'intégration d'un système de secours en cas d'intempéries.
Références :
[1] Taif Hossain Rocky, Rafiul Islam, Uttam Kumar Saha, « Nano solar grid (NSG) : une solution à la crise de l'électricité sur le marché rural », dans la 2e Conférence internationale sur l'énergie verte et la technologie, Dhaka, Bangladesh, 5-6 septembre 2014, pp. 14-17.
[2] M. Rezwan Khan, Edward D. Brown, « Nanogrids DC : une solution photovoltaïque à faible coût pour l’amélioration des moyens de subsistance dans les zones rurales du Bangladesh », dans 3e Conférence internationale sur les développements dans les technologies des énergies renouvelables (ICDRET), Dhaka, Bangladesh, 29-31 mai 2014, pp. 1 – 5.
[3] M. Mahmudul Hasan Sajeeb, Aminur Rahman, « Analyse de faisabilité d'un réseau solaire DC Nano pour les zones rurales hors réseau au Bangladesh », dans la 3e Conférence internationale sur l'énergie verte et la technologie (ICGET) de 2015, Dhaka, Bangladesh, 11-12 septembre 2015, pp. 3 – 7.
[4] Periyasamy Muthuvel, S. Arul Daniel, Sajal K. Paul, « Dimensionnement d'un réseau photovoltaïque dans un nano-réseau CC pour les ménages isolés après modification de l'heure de consommation », dans Conférence internationale sur les réseaux intelligents, l'énergie et l'ingénierie de contrôle avancée (ICSPACE), Bangalore, Inde, 17-19 août 2017, pp. 1632-1641
[5] Rajesh M Pindoriya, NM Pindoriya, S. Rajendran, « Simulation d'un convertisseur DC/DC pour un nano-réseau DC intégré à la production d'énergie solaire photovoltaïque », dans IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT-ASIA), Bangkok, Thaïlande, 3-6 novembre 2015, pp. 1–6.
[6] Mohammed Azharuddin Shamshuddin, Sudhakar Babu Thanikanti, Vigna.K, Ralph Kennel, « Mise en œuvre et conception d'un nano-réseau CC résidentiel autonome », dans l'exposition et conférence internationale 2019 sur l'électronique de puissance, le mouvement intelligent, l'énergie renouvelable et la gestion de l'énergie, Nuremberg, Allemagne, 7-9 mai 2019.
[7] G. Manavalan, HM Tania, Jagadish Kumar Patra, S. Prema, « Un système en boucle fermée pour stabiliser un nano-réseau solaire CC 24 V », dans Conférence internationale sur les réseaux intelligents, l'énergie et l'ingénierie de contrôle avancée (ICSPACE), Bangalore, Inde, 17-19 août 2017, pp. 177 – 182.
[8] Mahmud Ibrahim, Mohammud Nurul Huda, M. Rezwan Khan, « Une solution intelligente pour un nano-réseau solaire CC intégré à la facturation prépayée et à l'application mobile », dans la 3e Conférence internationale sur le génie électrique et les technologies de l'information et de la communication (ICEEICT) de 2016, Dhaka, Bangladesh, du 22 au 24 septembre 2016, pp. 17 – 21.
[9] K. Ramya, D. Vennila, P. Rajapriyan, « Conception et mise en œuvre d'un nano-réseau à faible puissance avec utilisation intelligente de l'énergie solaire photovoltaïque », dans la 1re Conférence internationale sur les innovations dans les technologies de l'information et de la communication (ICIICT) de 2019, Chennai, Inde, 25-26 avril 2019
[10] Situation énergétique du Bangladesh, Energypedia [en ligne]. Disponible : https://energypedia.info/wiki/Bangladesh_Energy_Situation, consulté le 30 août 2020.
[11] Facteur d'émission du réseau (GEF) pour le Bangladesh [en ligne]. Disponible : http://www.doe.gov.bd/sites/default/files/files/doe.portal.gov.bd/notices/d89105eb_549d_4b79_bd4c_6f24e24b037d/1.%20Grid%20Emission%20Factor%20(GEF)%20for%20Bangladesh.pdf. Consulté le : 16 juin 2021.
