ÉNERGIE SOLAIRE EN MODULES MOBILES ET/OU PORTABLES ?
- Le domaine d'application
Domaine de distribution d’énergie électrique des stations photovoltaïques, dans les zones agricoles sahariennes non pourvues de réseaux électriques, en pleine mutation. Ces zones agricoles sahariennes manquent du facteur essentiel pour leur développement, l’énergie électrique ; on utilise alors les palliatifs que sont les groupes électrogènes, avec les inconvénients du coût et de l’approvisionnement permanent en carburant.
- L’objectif
Amener l’énergie électrique (solaire) directement à l’utilisateur par le biais de modules mobiles ou portables préchargés en énergie électrique.
- Le procédé
Le principe est de livrer les KWh directement à l’utilisateur selon sa demande spécifique en lien avec l’activité agricole qu’il exerce, et cela en s’affranchissant du réseau électrique classique. Le principe est décrit à l’aide de la figure 1, qui représente une station photovoltaïque constituée d’un champ solaire, du système de supervision de la station, d’un ensemble batteries-onduleurs local, des bornes de connexion rapide (a) et des modules mobiles, comprenant chacun un ensemble batteries-onduleur. Ces modules mobiles sont installés dans une cabine (1) montée sur une remorque ; l’enrouleur (2) de câble permet un raccordement rapide chez l’utilisateur ; le câble se raccorde aux bornes (b) coté source ; le dispositif (3) permet l’attelage de la remorque. La taille de la remorque dépend de la charge maximale du module mobile en KWh (et par suite de la taille de la batterie et des convertisseurs installés).
Remarque : Le concept remplace à la fois le stockage centralisé et le réseau de distribution.
Dans le cas du tout photovoltaïque, les véhicules utilisés sont électriques, leur recharge se fait comme pour les modules mobiles à la station PV.
Un module mobile préchargé en énergie électrique est amené par remorquage chez l’utilisateur dont l’installation est prête à recevoir l’injection de la puissance demandée.
Un exemple d’installation d’utilisateur est représenté figure 2 ; elle est constituée de 4 pivots d’irrigation interconnectés ; l’injection de puissance se fera par les bornes rapides (2). L’injection est caractérisée par 2 paramètres : la puissance injectée en KW et la durée h de l’injection en heures ; la charge d’un module mobile est donc exprimée en KWh, dépendant de la capacité de la batterie en Ah (Conversion Ah/KWh : une batterie de 1000 Ah sous 48V représente une charge 48 KWh). La tension de sortie des modules aux bornes (7) est la tension triphasée 3x400V, compatible avec les équipements standards des utilisateurs.
Considérations
1)- Pour l’optimisation de la marche de la station photovoltaïque, il est nécessaire d’avoir des modules mobiles de réserve déjà chargés, lorsque les modules principaux sont en charge, pendant la journée. Cela implique que la capacité de stockage doit être supérieure à la puissance nominale de la station. Idéalement, les modules sont en doublure (2x50, 2x100 KWh…etc.). La taille de la station ainsi que le nombre de modules mobiles à mettre en œuvre dépendent de la surface de la zone d’exploitation agricole à alimenter en énergie électrique.
2)- Idéalement, le raccordement de modules aux utilisateurs se fait en fin de journée, lorsque l’ensoleillement a pris fin, mais la distribution se fait aussi de jour grâce aux modules de réserve. Il y a donc une synergie à mettre en place entre la capacité de la station, le nombre de modules, la gestion des temps de charge et de distribution, la taille des exploitations des différents utilisateurs.
3)- Des moyens de protection, de géolocalisation, de télésurveillance de la station et des modules mobiles permettront une exploitation optimale avec une ressource humaine réduite.
4)- Le procédé peut être appliqué en dehors du cadre photovoltaïque ; par exemple des modules mobiles peuvent être rechargés en énergie électrique sur la distribution publique quand elle est disponible à une distance raisonnable de la zone agricole considérée (il est également possible d’amener une seule ligne moyenne tension à proximité, qui alimentera une station de recharge) ; dans ces cas, des redresseurs chargeurs sont nécessaires et peuvent être installés dans la station de recharge fixe ou être intégrés dans les modules.
5)- Le procédé tel que décrit ici répond aux besoins d’irrigation et de pompage de l’eau, ou l’injection peut être ponctuelle et de durée limitée, idéalement inférieure à 10 heures.
6)- Le procédé peut être appliqué également pour la consommation domestique en milieu isolé sans réseau électrique (zones d’ombre) ; dans ce cas, les modules mobiles et la station photovoltaïque sont plus faiblement dimensionnés et les modules sont transportables ; on peut estimer les besoins d’un tel consommateur et dimensionner les modules pour une autonomie d’alimentation de 24 heures ou plus, sous réserve de changer de module périodiquement pour avoir une alimentation continue (analogie avec la distribution de gaz butane en bouteille). Cette solution peut être également appliquée en Afrique, en zone rurale.
7)- Les modules mobiles peuvent être de capacité d’injection différente, par exemple : 50, 100, 175, 250… KWh pour l’irrigation et 2, 5, 10 KWh pour les besoins domestiques des zones d’ombre.
8)- Les remorques doivent être équipées de systèmes d’amortissements fiables
9)- Les modules mobiles peuvent constituer l’opportunité d’investissement et de Création de PME/PMI dans les activités suivantes :
- Fabrication de remorque 1 essieu
- Fabrication de cabines ou de petits Shelters adaptés
- Activité de Montage-câblage électrique
- Livraison d’énergie par module mobile
- Maintenance
10)- Des camionnettes peuvent remplacer les remorques, avec l’inconvénient d’être immobilisées pendant le chargement du module et pendant l’injection chez l’utilisateur.
11)- Ce procédé de livraison d’énergie électrique peut être rattrapé par le développement des réseaux classiques ; dans ce cas, les modules mobiles peuvent être affectés à de nouvelles zones non encore pourvus de réseaux. Dans l’intervalle, un temps précieux aura été gagné.