Journal des Sciences Pour l'Ingénieur

Evaluation du potentiel éolien des sites de Kayar et de Potou Application au choix d’une éolienne adaptée au site

B. Ould Bilal — 2022-04-06

Le Sénégal est un pays en voie de développement dont la dépendance en combustibles fossiles importés peut être diminuée
par une exploitation soutenue d’autres sources alternatives d’énergie. L’énergie éolienne peut être exploitée pour divers usages
(domestiques ou industriels). Une connaissance précise du régime des vents est un préalable pour la planification et l’exécution efficaces de projets éoliens. Cependant, en raison de l’absence d’un atlas fiable et précis en matière du vent au Sénégal, des études préalables portant sur l’évaluation du potentiel éolien sont nécessaires dans ce pays. Cet article propose une méthode d’évaluation du potentiel éolien appliquée à deux sites et une méthode de choix d’une éolienne adaptée au site. Dans cette étude, des données du vent collectées sur une année pour deux sites différents (Kayar et Potou) dans la région du
Sénégal sont traitées. Le résultat obtenu montre que la vitesse moyenne à la hauteur 30 m est de 4,77 m/s et 5,28 m/s sur les sites de Kayar et de Potou. Les données sont aussi ajustées par la loi de Weibull. La densité de puissance obtenue est de 120 W/m² sur le site Potou et 93 W/m² sur le site de Kayar. L’étude de choix d’une éolienne adaptée aux sites est effectuée en utilisant les caractéristiques d’éoliennes données par des fabricants. De manière générale, les résultats obtenus montrent l’existence d’un potentiel éolien favorable à l’utilisation des éoliennes de petite puissance dont les vitesses de démarrage et nominale sont les plus faibles.

The Wide Band-Gap Semiconductors: A Brief Survey

Laurent OTTAVIANI — 2022-04-06

Les semi-conducteurs à grande bande d’énergie interdite sont des matériaux très prometteurs dans les domaines de l’électronique de puissance, de la détection de radiations haute énergie et de l’optoélectronique. Leurs propriétés physiques permettent d’obtenir de meilleures performances que le silicium pour certaines applications bien précises (haute température, haute tension, émission ou détection de lumière à courtes longueurs d’onde…). Parmi ces propriétés, une concentration de porteurs intrinsèques plus faible que dans le silicium, une conductivité thermique plus élevée, une vitesse de saturation électronique plus importante et une très bonne résistance aux irradiations sont des paramètres qui montrent bien l’intérêt d’utiliser ces semi-conducteurs. Un bref examen des propriétés de ces matériaux spécifiques est proposé ici, ainsi qu’une présentation des principales applications dans les domaines de la recherche et de l’industrie.

Représentation haute résolution du système de mousson ouest africain avec un modèle climatique régional

Moctar Camara — 2022-04-06

L’objectif de ce travail est d’évaluer la capacité du modèle climatique régional RegCM3 à simuler de façon réaliste les principales
caractéristiques du système de mousson ouest africain.
La région ouest africaine est l’une des zones du globe dont la variabilité du climat est la moins maîtrisée. Sur une période de 12
ans (1989 - 2000), les caractéristiques moyennes de son climat sont simulées par la dernière version du modèle climatique
régional (MCR) RegCM3 développé au Centre International de Physique Théorique Abdul Salam (ICTP, Trieste, Italie) et le modèle de circulation générale ECHAM5. Le RegCM3 est piloté à ses frontières latérales et initialisé par deux jeux de données : la dernière version de réanalyses haute résolution produite par le centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT) et les sorties du modèle de circulation générale couplé Océan-Atmosphère ECHAM5. Les profils de vents simulés sont comparés à ceux issus des données du CEPMMT. La pluie et la température de surface simulées par les modèles sont comparées aux observations du Climate Research Unit (CRU) et aux produits du Climate Prediction Center Merged Analysis of precipitation (CMAP) et du Global Precipitation Climatology Project (GPCP). L’analyse des résultats montre que quelque soit le forçage appliqué, le modèle RegCM3 simule bien les principaux éléments du climat ouest africain à savoir le flux de mousson dans les basses couches, le Jet d’Est Africain dans les couches moyennes, le Jet d’Est Tropical en haute troposphère, la température de surface et la distribution spatio-temporelle de la pluie. Les résultats encourageants obtenus dans ce travail ouvrent la perspective d’utiliser les sorties du MCG ECHAM5 pour initialiser et piloter le RegCM3 afin de réaliser des scénarii de changements climatiques futurs à haute résolution sur l’Afrique de l’Ouest et de faire des études d’impact sur l’environnement.

MODELISATION ET SIMULATION D'UN SECHOIR SOLAIRE DIURNE ET NOCTURNE

Ollivier TAMARIN — 2022-04-06

In French Guiana, like in the countries of the African continent the access to the electrical energy is often a problem.
For this reason, isolated agricultural farms requires the implementation of autonomous solar drying devices, easy to install and
robust.
We propose in this paper to present a solar dryer prototype to answer this problematic. The device is designed to dry agricultural
products along day and night while maintaining a temperature and the air flow constant. The modelling of the dryer decomposed
into subsystems using the nodal approach is also presented. The simulation results obtained are compared with experimental
results and commented.

Développement d’un régulateur de charge / décharge de batterie avec seuils configurables pour des applications éoliennes

A. Ndiaye — 2022-04-06

Dans cet article, nous présentons le développement d’un régulateur de charge et de décharge d’une batterie 24 V ou 12 V
utilisée dans des applications éoliennes de faibles puissances. Ce régulateur permet d’une part de protéger la batterie contre les
phénomènes de surcharge et de décharge profonde. D’autre part, il permet de protéger l’éolienne contre les vents forts. Il est piloté par microcontrôleur PIC 16F778A. Cette fonction de régulation est réalisée à l’aide d’un algorithme qui compare constamment la tension de la batterie à des seuils de charge, de décharge et de basculement vers des résistances de dissipation. En plus, ce régulateur permet de connaître le niveau de charge de la batterie via des diodes électroluminescentes. Des résultats expérimentaux seront présentés pour illustrer le fonctionnement du régulateur proposé.

Modélisation électrique d’une génératrice discoïde : application à la génératrice de l’aérogénérateur du projet EolSénégal

O. CISSE — 2022-04-06

Les Génératrices discoïdes à aimants permanents, du fait de leur simplicité de réalisation, sont de plus en plus utilisées dans les
applications éoliennes. Afin de pouvoir évaluer leurs performances et ainsi optimiser leur utilisation, il est important de disposer d’un modèle électrique leur correspondant. Le travail proposé s’inscrit dans cette thématique. Son objectif est de modéliser les génératrices discoïdes modèles de génératrices de l’aérogénérateur du projet EolSénégal. Les travaux effectués ont permis d’élaborer le modèle électrique de la génératrice composé de trois sources de tension de même impédance interne couplées en étoile. Le modèle met aussi en évidence la présence d’un harmonique de rang 3 non négligeable. Le modèle électrique est ensuite validé à partir de mesures sur un banc d’essais sur différentes configurations d’utilisation avec comme variables la vitesse d’entrainement et l’entrefer. Les résultats obtenus montrent que les résultats de simulations sont en accord avec les mesures avec des écarts de 6 % à 10 % suivant l’importance des pertes du flux magnétique.

MODELE ELECTRIQUE D’UNE PILE A COMBUSTIBLE « PEM » POUR UTILISATION ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

I. SADLI — 2022-04-06

Ce papier présente un modèle électrique dynamique d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM) en vue de son intégration dans un environnement de l'électronique de puissance. Le modèle est élaboré par spectroscopie d'impédance. A partir du modèle de Randles d’une réaction redox, on montre que l’impédance de diffusion convection peut être représentée sous forme d’une impédance d'une ligne de transmission de type RC, dont la représentation discrète conduit à un modèle comportant un nombre limité d’éléments. L’influence du courant débité et de la température de fonctionnement sur les éléments du modèle est illustrée expérimentalement sur un banc de tests équipé d’une pile à combustible à membrane échangeuse de protons de 500 W. Le modèle proposé est ensuite validé lors d’échelons de courant et lors du débit sur un convertisseur DC-DC élévateur.

Cellules Solaires Silicium : du matériau aux dispositifs

M. Pasquinelli — 2022-04-06

Les performances des cellules solaires sont conditionnées par plusieurs paramètres intrinsèques au matériau et
à la technologie mise en œuvre pour leur élaboration.
Au cours de cet article, ces différents aspects seront abordés et illustrés sur des cellules commercialisées ou faisant encore
l'objet de recherches.
La filière photovoltaïque dominante utilise le silicium cristallin comme semiconducteur de prédilection. Matériau qui couvre
bien évidemment la production traditionnelle mais qui intéresse aussi les cellules dites de troisième génération faisant appel
à des technologies sophistiquées.
Nous illustrerons donc trois stratégies exploratoires sur des cellules silicium : l'obtention de rendements de conversion
élevés (cellules dites de 3ème génération), la réduction du coût de la cellule (cellule hétérojonction: OTC-Silicium) et
l'utilisation de silicium substrat dopé n.

CONSOMMATION EN COMBUSTIBLES LIGNEUX DOMESTIQUES ET INCIDENCES DANS LES ILES DU SALOUM (SENEGAL)

Alvares G. F. BENGA — 2022-04-06

En Afrique, la nature demeure la principale pourvoyeuse de ressources quotidiennement utilisées. Au Sénégal, la mangrove est d’une grande importance écologique et économique. Compte tenu de la faiblesse du pouvoir d’achat de nombreux foyers, le bois est utilisé comme combustible ou bois de service. A l’instar des facteurs naturels, la pression anthropique contribue à sa vulnérabilité. Toutefois, la méconnaissance de la consommation moyenne individuelle et journalière en combustibles ligneux masque un des enjeux de la question énergétique.
L’étude conduite ici s’appuie sur l’exploitation du bois de mangrove comme bois de chauffe, dans les îles du Saloum, pour estimer la consommation moyenne journalière, à partir d’enquêtes exhaustives menées dans deux villages (Dionewar et Bassoul), recoupées par un suivi domestique de la consommation, sur un échantillon de 67 foyers. La pression mesurée est parfois surprenante. Dès lors, d’intéressants modèles de simulations des besoins peuvent être établis et participer significativement, en amont, aux approches de conservation d’un écosystème littoral à usages multiples.

Monitoring d’une installation éolienne : Application à la caractérisation de l’aérogénérateur du projet EolSénégal

CM F. KEBE — 2022-04-06

A partir d’un monitoring d’une année du système éolien installé dans le village de Goback situé dans la région de
Saint Louis au Nord du Sénégal (lat = 15°57 N et long = 16°26 W) pour l’électrification d’une case de santé et d’une école,
nous avons fait l’évaluation du potentiel éolien du site et caractériser l’aérogénérateur du projet EolSénégal. Pour cela des
mesures de vent à 15 mètres sont effectuées avec un anémomètre et une girouette de type NRH 40C et 200P respectivement.
Des shunts sont utilisés pour mesurer le courant délivré par l’éolienne. Tous les capteurs sont reliés à la centrale
d’acquisition CR800 de type Campbell Scientific qui assure la collecte et l’archivage des données.
L’exploitation des mesures obtenues montrent deux régimes de vents distincts associés à la saison sèche et à la saison des
pluies avec respectivement des vitesses moyennes de 4,58 m/s et 3,50m/s à 15m de hauteur. Les vents obtenus sont réguliers
avec des directions privilégiées de Nord-Ouest à Ouest et Nord-Est à Est respectivement pendant la saison sèche et pendant la
saison des pluies en accord avec le potentiel mesuré dans la zone.
L’exploitation des données électriques ont permis de construire la courbe de puissance de l’Eolienne. De celle-ci, nous
avons pu déduire ses caractéristiques correspondant à une vitesse de démarrage de 2m/s, à une puissance nominale de 500
watts obtenue pour une vitesse de 7 m/s. La courbe de rendement de l’aérogénérateur montre une valeur optimale dans une
gamme de vitesse comprise entre 3 et 5 m/s contrairement aux aérogénérateurs du marché où les gammes observées sont
voisines de 10m/s.
L’intégration de la puissance mesurée sur l’année donne une production de 1000 kwh pour une vitesse moyenne du vent de
4,2 m/s. Cette étude montre la pertinence de s’orienter vers la production locale des dispositifs de production d’énergie afin
d’offrir des solutions adaptées inscrites dans une pérennisation des filières.