RESUME
L’utilisation des sources d’énergie renouvelable est utilisée depuis les époques des civilisations les plus anciennes et son utilisation a continué jusqu’à l’arrivée de la “Révolution Industrielle”.
Aujourd’hui, à cause de l’accroissement du coût des combustibles, l’utilisation des énergies renouvelables était bien la solution alternative.
Dans notre projet, quatre sources d’énergies renouvelables (Photovoltaïque, éolienne, hydroélectrique et méthanisation) vont être étudié pour le cas de la ville de Hazyouk.

Avec les calculs, on trouve que le système biomasse coute chère, donc n’est pas rentable, alors on décide d’utiliser seulement les 3 autres sources
Le remplacement de l’EDL par les sources d’énergies renouvelables dans notre projet 24h/24h est efficace car le prix du KWh est moins cher.

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On a pu extraire une solution optimale qui peut réduire les couts de la facture paye de l’électricité produite par ces sources au lieu de l’EDL.

ABSTRACT
The use of renewable energy sources has been used since antiquity and its use continued until the arrival of the “Industrial Revolution”.

Today, because of the increase in the cost of fuels, the use of renewable energies was indeed the alternative solution.

In our project, four sources of renewable energy (photovoltaic, wind, hydroelectric and methanation) will be studied for the case of the city of Hazyouk.

With the calculations, we find that the biomass system is expensive, so it is not profitable, so we decide to use only the other 3 sources
The replacement of EDL by renewable energy sources in our project 24h / 24h is effective because the price of KWh is cheaper.

It has been possible to extract an optimal solution that can reduce the costs of the bill paid for electricity produced by these sources instead of the EDL
Remerciements 
Avant tout, je remercie mon Dieu le Tout-puissant de m’avoir donné le courage, la volonté et la patience de mener à terme ce travail dans des meilleures conditions.

Je dédie ce travail à mon cher mari Dr.Assaad Tradieh, qui était toujours à cote du moi, m’aide et m’encourage à chaque instant
Je dédie ce travail aussi à mes chers parents et ma famille qui n’ont jamais cessé de m’encourage.

Je tiens exprimer ma profonde reconnaissance à notre encadrant Dr. Bilal Taher pour ses aides, son support et ses conseils qui m’a permis la réalisation de ce travail de thèse.

Mes grands remerciements vont également aux membres du jury pour leur intérêt à mon travail en acceptant de l’examiner et de l’enrichir par leurs propositions.

Enfin mes remerciements vont également à toutes les personnes qui ont apporté l’aide et l’encouragement.

SOMMAIRE
TOC o “1-3” h z u Introduction générale PAGEREF _Toc523945846 h 1Chapitre 1 PAGEREF _Toc523945847 h 3Etat de l’art des énergies renouvelables et des systèmes hybrides PAGEREF _Toc523945848 h 3I.Energie solaire PAGEREF _Toc523945849 h 41.Types de cellules photovoltaïques PAGEREF _Toc523945850 h 41.1.Les cellules monocristallines PAGEREF _Toc523945851 h 41.2.Les cellules poly cristallines PAGEREF _Toc523945852 h 41.3.Les cellules amorphes PAGEREF _Toc523945853 h 42.Principe de la conversion photovoltaïque PAGEREF _Toc523945854 h 43.Avantages PAGEREF _Toc523945855 h 54.Inconvénients PAGEREF _Toc523945856 h 5II.Energie éolienne PAGEREF _Toc523945857 h 51.Éoliennes à axe vertical PAGEREF _Toc523945858 h 61.1.Le type Savonius PAGEREF _Toc523945859 h 61.2.Le type Darrieus PAGEREF _Toc523945860 h 62.Eolienne à axe horizontale PAGEREF _Toc523945861 h 73.Principe de fonctionnement PAGEREF _Toc523945862 h 74.Facteurs influençant sur la vitesse du vent : PAGEREF _Toc523945863 h 74.1.le vent: PAGEREF _Toc523945864 h 74.2.la nature du sol PAGEREF _Toc523945865 h 94.3.l’accessibilité du site PAGEREF _Toc523945866 h 94.4.l’impact sonore PAGEREF _Toc523945867 h 94.5.la taille PAGEREF _Toc523945868 h 95.Avantages PAGEREF _Toc523945869 h 106.Inconvénients PAGEREF _Toc523945870 h 10III.Energie hydraulique PAGEREF _Toc523945871 h 101.Définition et types PAGEREF _Toc523945872 h 101.1.A haute chute PAGEREF _Toc523945873 h 101.2.A moyenne chute PAGEREF _Toc523945874 h 101.3.A basse chute PAGEREF _Toc523945875 h 102.Principe de fonctionnement PAGEREF _Toc523945876 h 113.Types de turbines hydrauliques PAGEREF _Toc523945877 h 113.1.Turbine Pelton (1880) PAGEREF _Toc523945878 h 113.2.Turbine Francis (1868) PAGEREF _Toc523945879 h 123.3.Turbine Kaplan Hélice (1912) PAGEREF _Toc523945880 h 124.Avantages PAGEREF _Toc523945881 h 135.inconvénients PAGEREF _Toc523945882 h 13IV.Biomasse PAGEREF _Toc523945883 h 131.Principe PAGEREF _Toc523945884 h 13Composition du biogaz : PAGEREF _Toc523945885 h 14Etapes de la méthanisation : PAGEREF _Toc523945886 h 142.Méthanisation types PAGEREF _Toc523945887 h 162.1.Selon la teneur en matière sèche PAGEREF _Toc523945888 h 162.1.1.Les procédés à voie humide PAGEREF _Toc523945889 h 162.1.2.Les procédés à voie sèche PAGEREF _Toc523945890 h 162.2.Selon la température de réaction PAGEREF _Toc523945891 h 162.3.Selon les modes d’alimentation et d’extraction des déchets PAGEREF _Toc523945892 h 162.3.1.Les procédés continus PAGEREF _Toc523945893 h 162.3.2.Les procédés discontinus, dits « batch » PAGEREF _Toc523945894 h 162.3.3.Les procédés semi-continus PAGEREF _Toc523945895 h 163.Avantages PAGEREF _Toc523945896 h 164.Inconvénients PAGEREF _Toc523945897 h 17V.SYSTEMES HYBRIDES PAGEREF _Toc523945898 h 171.Logiciels pour l’étude des systèmes hybrides PAGEREF _Toc523945899 h 172.Classification des systèmes hybrides PAGEREF _Toc523945900 h 182.1.Connexion série PAGEREF _Toc523945901 h 192.2.Connexion parallèle PAGEREF _Toc523945902 h 192.3.Systèmes éolien/source conventionnelle PAGEREF _Toc523945903 h 212.3.1.Systèmes photovoltaïque/éolien/diesel PAGEREF _Toc523945904 h 212.4.Systèmes hybrides sans source conventionnelle PAGEREF _Toc523945905 h 212.4.1.Systèmes hybrides photovoltaïque/stockage PAGEREF _Toc523945906 h 212.4.2.Système hybride éolien/stockage PAGEREF _Toc523945907 h 212.4.3.Système hybride photovoltaïque/éolien/stockage PAGEREF _Toc523945908 h 222.4.4.Système photovoltaïque- éolien avec batterie (tripoli) PAGEREF _Toc523945909 h 222.5.Systèmes hybrides photovoltaïque/éolien sans stockage PAGEREF _Toc523945910 h 232.5.1.Hybride éolien/hydraulique PAGEREF _Toc523945911 h 23VI.Etat actuel des énergies renouvelables au Liban PAGEREF _Toc523945912 h 23But du projet : PAGEREF _Toc523945913 h 24Chapitre 2 PAGEREF _Toc523945914 h 26Études des caractéristiques et des pouvoirs énergétiques renouvelables à Hayzouk PAGEREF _Toc523945915 h 261.localisation du site: PAGEREF _Toc523945916 h 272.Calcul de puissance PAGEREF _Toc523945917 h 292.1.Puissance photovoltaïque PAGEREF _Toc523945918 h 292.2.Puissance éolienne PAGEREF _Toc523945919 h 302.3.Puissance hydraulique : PAGEREF _Toc523945920 h 322.4.Puissance de la biomasse PAGEREF _Toc523945921 h 34Chapitre 3 PAGEREF _Toc523945922 h 46Calcul économique, Prix du KWh des énergies renouvelables PAGEREF _Toc523945923 h 461.Système photovoltaique PAGEREF _Toc523945924 h 472.Systeme éolien PAGEREF _Toc523945925 h 483.systeme hydraulique : PAGEREF _Toc523945926 h 494.Conclusion du chapitre : PAGEREF _Toc523945927 h 51Conclusion générale PAGEREF _Toc523945928 h 52Références PAGEREF _Toc523945929 h 53

Introduction générale 
Les sources d’énergies renouvelables font l’objet d’un regain d’intérêt ces dernières années. L’objectif de cet essor se cache derrière les pronostics d’épuisement des ressources énergétiques conventionnelles de la Planète : fuel, gaz naturel, charbon et même uranium. Au contraire, les sources de ces énergies sont considérées comme inépuisables à l’échelle humaine, car elles utilisent des énergies naturels tel que le Soleil ou de la biomasse.
L’une de raison importante d’utilisation des énergies renouvelables est la réduction des phénomènes néfastes comme le trou d’ozone, l’effet de serre, le réchauffement global etc. Ainsi, la réduction de l’électricité produite à partir de sources polluantes en utilisant les sources des énergies renouvelables diminuera les émissions et leurs conséquences.
Malgré le développement technologique et mondial, les sources d’énergie renouvelables ne peuvent pas constituer pas une solution universelle aux problèmes d’approvisionnement en électricité. La principale cause est l’absence de puissance garantie en provenance des générateurs, convertissant le potentiel énergétique primaire en électricité due au caractère stochastique des variations de la source primaire solaire (modules photovoltaïques) et centrales hydroélectriques. Dans le cas des PV, la variation de l’énergie est due au cycle jour-nuit et même le changement de la saison.

Pour les centrales hydroélectriques, les variations de puissance sont dues à la variabilité de débits d’eau, rivières et autres sources. Donc, la puissance de l’eau, convertie par la turbine hydraulique en puissance mécanique, possède un caractère variable, car elle est proportionnelle à la vitesse de l’eau. Cet inconvénient peut être éliminé par la construction de barrages qui retiennent l’eau. De plus, l’expérience technologique acquise sur les turbines hydrauliques facilite l’application de cette source d’énergie renouvelable.

Un autre problème sérieux face à l’augmentation de la capacité installée des énergies renouvelables est l’investissement initial élevé à cause du prix important des matériels utilisés. Cela s’applique plus fortement sur les modules photovoltaïques, dont le prix atteint jusqu’à 5 € par Wc installé. En plus de son prix élevé, les systèmes photovoltaïques se caractérisent par une faible efficacité (moins de 15% en termes réels), ce qui limite encore leur distribution.

Pour l’énergie éolienne, elle peut être complémentaire de l’énergie pv, puisque la turbine éolienne fonctionne à l’aide des flux créés par la vitesse du vent qui augmente en absence du soleil.
Ce sont la Chine et les États-Unis qui disposent des plus grands parcs éoliens dans le monde, avec respectivement 145,1 GW et 74,5 GW installés à fin 2015. Suit ensuit l’Allemagne, avec 44,9 GW.

La réalisation de ces objectifs exige une augmentation des investissements pour la construction de nouvelles installations de production d’énergie à partir de sources renouvelables.

On observe une forte croissance des investissements à l’échelle mondiale sur la Figure.1

Figure SEQ Figure * ARABIC 1: investissement mondiaux pour les énergies renouvelables
Cependant, On observe une augmentation remarquable d’utilisation des énergies renouvelables dans la figure.2: l’énergie augmente de 3500TWh en 2006 jusqu’à presque 7000TWh en 2018, on remarque aussi une élévation de production d’énergie éolienne plus importante que celle de l’énergie solaire.

Figure SEQ Figure * ARABIC 2: variation de l’énergie produite par les sources renouvelables
Malgré les inconvénients, il est certain que le monde aura recours de plus en plus aux énergies renouvelables pour les raisons déjà citées précédemment (raréfaction des ressources fossiles et problème de réchauffement climatique).

Chapitre 1Etat de l’art des énergies renouvelables et des systèmes hybrides
Energie solaireL’énergie photovoltaïque est la conversion de la lumière solaire en énergie électrique par des cellules photovoltaïques généralement à base de silicium cristallin.
Le mot “photovoltaïque” signifie lumière et “Voltaïque” qui tire son origine du nom d’un physicien italien Alessandro Volta (1754 -1827) qui a des essais à produire de l’électricité, alors le photovoltaïque signifie littérairement la ? lumière électricité ?.
Malgré la distance entre le soleil et la terre 150.106 Km, la couche terrestre reçoit une quantité d’énergie importante 180.106 GW.
Types de cellules photovoltaïques 
Les cellules monocristallinesCes cellules ont un rendement (de 12 à 18%). Mais, elles coûtent trop chers due à leur fabrication complexe.
Les cellules poly cristallinesLe rendement de ces cellules varie de 11% à 15%.

Elles sont moins chères que les cellules monocristallines car leur conception est plus facile et leur coût de fabrication est moins important.
Les cellules amorphesElles ont un faible rendement (5% à 8), leurs cout et plus élevé malgré qu’elles ont besoin une faible épaisseur de silicium. Elles sont utilisées couramment dans de petits produits de consommation telle que des calculatrices solaires ou encore des montres.

Figure I. SEQ Figure_I. * ARABIC 1: types des cellules solairesPrincipe de la conversion photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque est basée sur l’effet photovoltaïque : Une cellule PV est réalisée par deux couches de silicium, une dopée P (au Bore) appelés trous et l’autre dopée N (au phosphore) appelés électrons, créant ainsi une jonction PN avec une barrière de potentiel.
Lorsque les photons sont absorbés par les semi-conducteurs, ils transmettent leurs énergies aux atomes de la jonction PN de telle sorte que les électrons et les trous créent une différence de potentiel entre les deux couches.
La tension maximale de la cellule pour un courant nul est d’environ 0.6 V, cette tension est nommée tension de circuit ouvert VOC.

Figure I. SEQ Figure_I. * ARABIC 2: principe de conversion de l’énergie solaire en électrique par une cellule PVAvantages 
L’énergie photovoltaïque est renouvelable, gratuite et peut être installée facilement dans les villes ou les villages et les sites isoles
Elle offre de l’électricité par un cout plus faible et couvre les besoins
Les matériaux utilisés (silicium, verre, aluminium), résistent aux conditions météorologiques extrêmes
Le coût de fonctionnement des panneaux est faible.

Inconvénients 
Le rendement réel de conversion d’un module est faible
Si le système besoin du stockage avec batteries, le prix du système augmente
Le recyclage des panneaux qui contiennent des produits toxiques n’est pas encore réalisable
Au bout des vingtaines des ans, le rendement électrique diminue de 20%
Energie éolienneL’énergie éolienne est une forme indirecte de l’énergie solaire. L’absorption du rayonnement solaire dans l’atmosphère engendre des différences de température et de pression qui mettent les masses d’air en mouvement, et créent le vent.

Avec l’eau et le bois, le vent a été une des premières ressources naturelles à avoir été utilisée pour faciliter la vie de l’homme. Aujourd’hui, l’énergie éolienne permet de produire de l’électricité.

On distingue deux grands types d’éolienne : les éoliennes à axe vertical et les éoliennes à axe horizontal.

La taille de l’éolienne varie avec l’augmentation du besoin en énergie renouvelable.

`
Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 1: évolution de la taille des éoliennesÉoliennes à axe vertical
Elles présentent certains avantages :
Orientation dans la direction du vent
sa construction est facile
Elle fonctionne à faible vitesse du vent
On distingue deux types d’éolienne à axe verticale : type Savonius et type DarrieusLe type Savonius Ce type fonctionne en basant sur le principe de la traînée différentielle : le vent exerce des efforts sur chaque face de l’éolienne d’intensité différente ce qui entraine la création d’un couple qui fait la rotation de l’ensemble.

Le type DarrieusCes pales symétriques subissent un écoulement d’air selon différents angles qui créent des forces d’intensités et de directions différentes. Un couple moteur est ainsi généré par la résultante des forces ce qui entraine la rotation des pales.

35382202182495Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 2: Eolienne verticale(Darrieus)Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 2: Eolienne verticale(Darrieus)3538220709803000542290718439000
488950104140Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 3: Eolienne verticale(Savonius)Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 3: Eolienne verticale(Savonius)
Eolienne à axe horizontaleCes éoliennes fonctionnent comme un moulin à vent.

Elles sont mieux que les éoliennes a axe verticales car leur cout son plus faible avec un rendement plus élevée.

Elles sont généralement tripales pour constituer un bon compromis entre le coefficient de puissance, le coût et la vitesse de rotation.

Principe de fonctionnement 
Une éolienne est constituée d’un rotor qui contient la pale et le moyeu, arbre lent, multiplicateur, arbre rapide, frein à disque, générateur, tour, systèmes de commande et d’orientation. (figure II.4)
Les pales tournent grâce à l’énergie cinétique du vent, la rotation des pales produit une énergie mécanique qui sera multipliée par un multiplicateur pour augmenter la vitesse de rotation du rotor qui sera transformée en énergie électrique par un alternateur. Le courant électrique produit est accru par le transformateur pour être envoyé aux réseaux.

Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 4: Schéma des composantes d’une éolienneFacteurs influençant sur la vitesse du vent :Le vent:La puissance récupérable par une éolienne varie selon la vitesse du vent (figure II.5)
Si la vitesse est très faible (v;3m/s), elle ne peut pas démarrer et si sa vitesse est assez grande (V ;26m/s) elle s’arrête.

Pour chaque éolienne, il faut une vitesse du vent nominale pour fonctionner normalement.

Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 5: variation de la puissance d’une éolienne avec la vitesse du ventZones de fonctionnement (figure II.6)
zone I (V ; V1) la turbine peut tourner mais l’énergie à capter est trop faible arrêt.

zone II (V1 < V < V2) le maximum de puissance est capté pour chaque vitesse de vent.
zone III (V2 < V < V3), la puissance disponible devient trop importante; cette zone correspond au fonctionnement à pleine charge.

zone IV (V > V3), la vitesse du vent devient trop forte. La turbine est arrêtée et la puissance extraite est nulle.

Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 6: zone de fonctionnement d’une éolienne selon la vitesse du vent- V1 est la vitesse du vent correspondant au démarrage de la turbine;
– V2 est la vitesse correspond à la puissance nominale de la génératrice;
– V3 est vitesse de décrochage.

La nature du solLe sol doit être suffisamment résistant pour supporter les fondations de l’éolienne.

La rugosité du sol influence le profil vertical du vent : le cisaillement diminue avec l’augmentation de la rugosité, l’intensité de la turbulence augmente et la hauteur de la couche de la surface augmente (figure II.7)

Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 7: effet de la rugosité sur le profil du ventL’accessibilité du siteLa structure support, ou tour doit monter le rotor à une hauteur suffisante pour qu’il soit au-dessus de la turbulence locale de sol et lui permettre de résister à la vitesse de vent la plus forte possible.

La vitesse du vent est fonction de la hauteur de l’aérogénérateur au-dessus du sol selon l’équation (E.1)
(E.1)
La vitesse de référence est la vitesse moyenne à la hauteur de la nacelle H0 en amont de l’éolienne.
Le coefficient de rugosité du sol varie entre 0,1 et 0,4.
Alors plus le disque rotor sera placé haut, plus l’énergie qui sera captée est importante et moins l’éolienne sera affectée par l’effet de rugosité.

L’impact sonoreL’impact sonore sur les habitations avec une réglementation (émergence maximale de 5dBA le jour et 3dBA la nuit). La distance qu’il faut être entre les éoliennes et les habitations est généralement de 300 m. À environ 500 m, elles sont presque audibles.
La taille
Les éoliennes, selon leur taille, positionnement peuvent capter plus ou moins du vent.

Plus la taille augmente, plus sa puissance augmente (voir figure II.8)

Figure II. SEQ Figure_II. * ARABIC 8: variation de la vitesse du vent avec la taille d’une éolienneAvantages
Une énergie durable et propre.

Dans le cas d’hiver, l’énergie éolienne peut recouvrir les besoins d’électricité.

Les petites éoliennes ne présentent pas un danger par rapport aux oiseaux et peut être installés dans des espaces urbaines.

Inconvénientsl’énergie éolienne est variable dans le temps.

les éoliennes ont un faible rendement qui varie entre 20 et 45%.

L’implantation des éoliennes dépend du site et de la vitesse du vent.

L’énergie ne peut pas être stockes.

Energie hydrauliqueDéfinition et typesL’énergie hydraulique et l’énergie produite par une chute d’eau.
Il existe 3 types des centrales hydrauliques :
A haute chute 
Ce sont surtout présentes dans les hautes montagnes dont  le débit est faible, un dénivelé très fort avec une chute supérieure à 300 m.

A moyenne chute 
Elles sont installées en moyenne montagne et dans les régions de bas-relief.

Leur débit est moyen, le dénivelé assez fort avec une chute comprise entre 30 et 300 m.

A basse chute 
Elles sont installées sur le cours de grands fleuves ou de grandes rivières.

Le débit est très fort, le dénivelé faible avec une chute de moins de 30 m.
C’est le cas de notre projet ou la hauteur de la chute est de 10m
Principe de fonctionnement
Elle se base sur la force motrice de l’eau pour produire de l’électricité.
L’eau a une énergie potentielle disponible pour faire tourner la turbine d’une génératrice. L’énergie hydraulique est transformée alors en énergie cinétique puis en énergie mécanique.

Cette turbine reliée à un alternateur l’entraîne en rotation afin de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique.

Figure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 1: Schéma d’une installation hydrauliqueTypes de turbines hydrauliques 
Turbine Pelton (1880)La turbine Pelton (a action) est utilisée dans les usines à hautes chute : l’eau arrive en jets de pression élevée contre le pourtour de la roue équipée de pales.

Hauteur de la chute : 200-2000 mètres.

Débit : 4-15 m3/s.

Ce type de turbine à un rendement mécanique à l’accouplement de 90%.

13614402362805Figure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 2: Schéma d’une turbine PeltonFigure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 2: Schéma d’une turbine Pelton126492030543500
Turbine Francis (1868)La turbine FRANCIS, ou turbine à réaction, est utilisée dans les usines a moyenne chute, qui utilisent de l’eau à moyenne pression. L’eau est dirigée contre les pales de la turbine par des ailettes de guidage, puis rabattue vers le centre de la roue.

Hauteur de la chute : 10-700 mètres.

Débit : 4-55 m3/s.

22860002609850Figure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 3: Schéma d’une turbine FrancisFigure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 3: Schéma d’une turbine Francis228600060706000Hauteur de la chute : situé entre 20 et 100 m.

Ce type a un rendement mécanique : 92%.

Turbine Kaplan Hélice (1912)La turbine KAPLAN et utilisée dans les usines à basse chute, ces pales s’orientent en fonction du débit.

Hauteur de la chute : 0-30 mètres
Débit varie entre 1 et 350 m3/s
12217402995930Figure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 4: Schema d’une turbine Kaplan HeliceFigure III. SEQ Figure_III. * ARABIC 4: Schema d’une turbine Kaplan Helice122174068961000Le rendement mécanique en petite hydraulique est de l’ordre de 92% .Dans ce projet on doit utiliser une turbine Kaplan.

AvantagesL’énergie hydroélectrique présente certains avantages.
l’énergie la plus utilisée au monde pour produire de l’électricité.

La production est dite propre.
L’installation a une durée de vie est élevée car elle est résistante.
Elles peuvent produire à plein régime en 3 minutes.
Inconvénients
L’énergie hydroélectrique présente aussi certains inconvénients.

Modification du débit et du niveau de l’eau.

Elévation du cout de construction des barrages ce qui élève le prix de l’électricité produite par énergie hydraulique.

Les barrages ont un impact sur la vie marine.

BiomasseLa biomasse concerne tout ce qui se compose de matière organique renouvelable des substances d’origine végétale et animale. L’énergie de la biomasse est renouvelable et neutre en termes d’émissions de CO2.

La biomasse provient de divers secteurs comme l’exploitation forestière, l’agriculture, les zones d’habitation, l’artisanat et l’industrie.

L’histoire de la méthanisation a commencé en 1776 lorsque Alessandro Volta a découvrit le méthane. Ce comte et savant italien identifie l’existence du gaz hydrogène carbone dans les bulles de gaz émises par les vases en putréfaction du lac Maggiore.

En 1897, un premier digesteur est construit? par les Anglais en Inde? à Matunga (près de Bombay) avec l’objectif de produire du carburant pour véhicule.

Plus tard, entre les deux guerres mondiales, la digestion anaérobie des boues des stations d’épuration se progresse, en particulier en Grande-Bretagne et aux États-Unis. De nombreux digesteurs sont fabriques dans les années 1930-1940 sur des stations d’épuration et la méthanisation durant la Deuxième Guerre mondiale pour suppléer le manque de carburants.

Principe
La fermentation de déchets organiques permet d’obtenir du biogaz qui est utilisé directement pour produire de l’électricité et de la chaleur dans une centrale de cogénération ou être transformé en biométhane avant d’être injecté dans le réseau de gaz naturel.
Ce biométhane peut alors à nouveau servir à produire de l’électricité, de la chaleur ou du carburant.

La fermentation laisse toujours un résidu, appelé digestat qui peut être utilisé comme engrais ou compost dans l’agriculture et l’horticulture. Produire de l’énergie à partir de déchets organiques fermentés permet donc de fermer les cycles des matières (figure IV.1).

Figure IV. SEQ Figure_IV. * ARABIC 1: Schéma général de la fermentation de déchetsComposition du biogaz :
Méthane (CH4) :45-65%
Gaz carbonique (CO2) : 25-45%
Eau (H2O) : 6%
Etapes de la méthanisation :
Les bactéries incluent dans la digestion anaérobie ont une vitesse de croissance très élevée.

Ces bactéries hydrolytiques transforment les polymères et les molécules complexes en acides organiques, alcools et de produits gazeux.

La composition des produits intermédiaires est influencée par la pression partielle d’hydrogène, qui favorise par suite la formation d’acétate, alors que celle de préopinante, butyrate, éthanol et lactate est favorisée en présence de fortes pressions partielles.
La seconde étape du processus consiste à dégrader les acides organiques et les alcools en acétate, hydrogène et gaz carbonique qui accumule l’acide acétique.

La dernière phase du processus est la formation du biogaz. Environ 70% du méthane produit provient de la décarboxylation de l’acétate, les 30% restant résultent de la réduction du gaz carbonique par l’hydrogène (voir figure IV.2).

Notons que chaque 1tonnes de déchets organiques permet la production de 70 m3 de méthane équivalent à 650 KWh d’énergie.

Figure IV. SEQ Figure_IV. * ARABIC 2: Digestion anaerobie des dechets organiques
Dans notre étude on a besoin d’un digesteur du biogaz ainsi qu’un réservoir pour stocker l’excès du méthane afin de l’utiliser en cas de carence d’énergie électrique.

Figure IV. SEQ Figure_IV. * ARABIC 3: schéma d’installation biogaz
Méthanisation typesSelon la teneur en matière sèche
Les procédés à voie humide (; 15 % de matière sèche) : on retrouve ces types de procédés pour les effluents dits liquides (boues, lisiers, …).
Les procédés à voie sèche (15 % à 40 % de matière sèche). Les procédés en voie sèche ont surtout été développés pour traiter les déchets solides. Ces procédés nécessitent un volume plus petit (substrat concentré) mais une bonne maîtrise de la circulation de la matière (pompage et brassage).
Selon la température de réaction

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 1: types de methanisation selon la temperature de reactionSelon les modes d’alimentation et d’extraction des déchets
Les procédés continus
L’alimentation et la vidange du digesteur se font en permanence avec une quantité entrante est égale à celle sortante. Ils sont adaptés au traitement des déchets liquides.
Les procédés discontinusLes digesteurs sont remplis puis vidés partiellement lorsque la production de biogaz s’annule.
Les procédés semi-continusLe digesteur est progressivement rempli. La vidange commence lorsque le volume du gaz n’est pas suffisant.
Avantages
Les avantages de cette énergie sont nombreux. On cite :
La biomasse permet la destruction des déchets organiques.

Les sources de cette énergie son disponible toujours.

Elle peut être traite pour produire de l’électricité et la chaleur on même temps et pour fabriquer de l’éthanol.

InconvénientsLes inconvénients de la biomasse sont rares, on cite :
Il faut de terres agricoles pour produire la biomasse.

Elle peut être polluante si elle est mal utilisée (fuite).

Cout de production élevée.

SYSTEMES HYBRIDESPour un développement propre et durable, il est nécessaire d’utiliser des systèmes énergétiques à sources d’énergies renouvelables.

Puisque chaque énergie a des avantages et des inconvénients seuls, l’idée du système hybride a pour but d’optimiser les avantages et minimiser les inconvénients par une fusion et cohérence entre les différentes sources.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 2: Avantages et inconvénients des sources d’énergie renouvelableMême que les solutions proposées par les systèmes hybrides sont très complexes comparativement aux solutions courantes mono source, présentent par contre un intérêt important considérable par leur flexibilité, leur souplesse de fonctionnement et leur prix de revient vraiment attractif.
Il y a plusieurs systèmes hybrides crées dans les dernières décennies, on présente l’idée de quelques systèmes.

Logiciels pour l’étude des systèmes hybridesIl existe plusieurs logiciels de dimensionnement parmi lesquels les plus connus sont :
Hybrid2 : Il dispose d’outils pour effectuer une analyse économique. La présentation des résultats peut être réalisée de deux manières: des résultats synthétisés ou des résultats détaillés avec variation dans le temps.

HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) avec ce logiciel, il est possible de modéliser des systèmes hybrides qui travaillent en parallèle avec le réseau électrique ou en régime autonome. Il dispose de modèles de générateurs conventionnels et a sources d’énergie renouvelables. De plus, le logiciel contient des algorithmes d’optimisation à l’aide desquels il est possible de choisir le meilleur système hybride.

RAPSIM (Remote Area Power Supply Simulator) : c’est un logiciel de simulation pour différents modes d’un approvisionnement en courant alternatif. Il peut être utilise pour le dimensionnement d’installations photovoltaïques, de générateurs éoliens et diesel dans des systèmes hybrides isoles.

Classification des systèmes hybridesLes systèmes hybrides sont classes soit selon le régime de fonctionnement (isoles ou en parallèle avec le réseau), soit selon le contenu du système (avec ou sans stockage, avec ou sans source conventionnelle etc..). (Voir figure.17)

Figure V. SEQ Figure_V. * ARABIC 2: classification des systèmes hybridesLa probabilité de perte de la charge (lost of load probability) ou la probabilité de perte d’approvisionnement (loss of power supply probability) – ces deux critères sont univoques et rendent compte du rapport énergie non satisfaite et énergie totale consommée sur la période d’étude choisie. En général, le calcul de ce paramètre est réalisé en utilisant l’équation(E.2)
(E.2)
ou Eload,i est l’énergie demandée par le consommateur pour la période i, Eprod,i est l’énergie produite, et m est le nombre de périodes pour lesquelles la recherche est réalisée.

Diverses approches sont utilisées pour le calcul du cout : il dépend de l’énergie demandée par le consommateur, du cout d’investissement, du cout de leur installation, du cout de maintenance et d’opération.

Connexion sérieDans ce cas, le générateur diesel est connecte sur le bus courant continu. La connexion peut être directe (dans le cas d’un générateur de courant continu) ou à travers un redresseur. L’installation photovoltaïque et la batterie sont aussi liées a ce bus. Le consommateur est alimente par un onduleur
Dans cette configuration, le générateur diesel peut alimenter la charge à travers les convertisseurs électroniques ou charger la batterie. D’après la stratégie de gestion du système hybride, l’énergie produite par l’installation photovoltaïque peut directement alimenter la charge ou passer par la batterie.

Figure V. SEQ Figure_V. * ARABIC 3:Système hybride à connexion sérieLes avantages du système sont :
Un dimensionnement facile du générateur diesel
La mise en marche du générateur diesel n’est pas liée avec une interruption de l’alimentation électrique
Grace à l’onduleur, le consommateur peut être alimente avec une tension, dont la forme du signal, la valeur et la fréquence sont convenables.

Les inconvénients sont :
L’onduleur ne peut pas travailler en parallèle avec le générateur diesel. C’est pourquoi il doit être couvrir la charge maximale possible.

La batterie doit avoir une grande capacité.

Un rendement relativement faible dans le cas d’un générateur diesel a courant alternatif, parce que la puissance fournie est convertie deux fois avant d’arriver au consommateur.

Connexion parallèleLe générateur diesel est interconnecte sur le bus de courant alternatif.

L’installation photovoltaïque et la batterie sont liées sur un autre bus de courant continu. Les deux bus sont connectes à l’aide d’un convertisseur électronique bidirectionnel. Il peut travailler soit comme redresseur, lorsque le générateur diesel couvre la consommation électrique et participe dans le chargement de la batterie, soit comme onduleur, quand la charge (ou une part d’elle) est satisfaite par les panneaux photovoltaïques et/ou la batterie. De cette façon, la charge peut être alimentée par les deux bus simultanément.

Figure V. SEQ Figure_V. * ARABIC 4: Système hybride à connexion parallèle
Les avantages de cette configuration sont :
Le consommateur peut être alimente par les deux sources en même temps.

Un meilleur rendement, parce que les sources fonctionnent avec une puissance plus proche de leur puissance nominale. De plus il n’y a pas une conversion de l’énergie produite par le générateur diesel·
Diminution du nombre des convertisseurs électroniques, ce qui diminue le câblage nécessaire et l’investissement initial pour la construction du système hybride ;
Les inconvénients de la configuration sont :
Le contrôle automatique est obligatoire pour le fonctionnement correct du système.

Le convertisseur électronique doit fournir une tension sinusoïdale, pour être synchronises avec le générateur diesel.

Absence de chargeur pour les batteries.

Le bus continu est plus difficile à contrôler.

Des systèmes hybrides avec une telle structure ont été étudies par Ashari et Nayar (1999),
Wichert et al (2001), Ajan et al (2003), Shaahid et Elhadidy (2003), Oldach et al (2004) et
Klinghammer et Norenberg (2006).

Les publications, consacrées aux systèmes hybrides photovoltaïques/source conventionnelle présentent des résultats issus de systèmes existants et installes (Klinghammer et Norenberg, 2006; Tina et al, 2005; Munoz et al, 2004), d’autres examinent la possibilité d’implantation de panneaux photovoltaïques comme source d’énergie supplémentaire dans des installations existantes avec une source conventionnelle (Ajan et al, 2003; Rana et al, 1998; Oldach et al, 2004; Klinghammer et Norenberg, 2006). Des auteurs ont réalisé des études théoriques sur l’analyse des processus qui prennent place au sein du système (Shaahid et Elhadidy, 2003; Wichert et al, 2001), sur l’optimisation du dimensionnement du système hybride (Suponthana et al, 2006; Muselli et al, 2000) ou sur celle de la stratégie de gestion de l’énergie (Ashari et al, 2001).
Certains travaux ont fait appel à des logiciels commerciaux comme HOMER (van Sark et al, 2006), Hybrid2 (Ashari et Nayar,1999), LabView (Wichert et al, 2001) et VEE Pro 7.0 (Suponthana et al, 2006).

La plupart des publications sur ces systèmes suppose que la source conventionnelle d’énergie est un générateur diesel.

Systèmes éolien/source conventionnelleLes recherches sur les systèmes hybrides éolien/diesel se distinguent des études sur les systèmes hybrides photovoltaïques car les éoliennes sont capables de produire du courant alternatif identique à celui produit par le générateur diesel. De cette façon il n’y a pas une grande diversité des configurations du système hybride.

Systèmes photovoltaïque/éolien/dieselOn recherche ainsi une diminution plus significative de la quantité de fuel en utilisant les énergies renouvelables.

Le stockage peut être sous forme de batteries (Brito et al, 2004; Rothert et Wollny, 2006;
McGowan et al, 1996; Bernal-Agustin et al, 2006), de réservoir d’hydrogène avec électrolyseur et pile à combustible (Steinhuser et al, 2004) ou d’une combinaison des deux (Dufo-Lopez et Bernal-
Agustin, 2008). Rothert et Wollny (2006) développe une stratégie optimale de gestion du dispositif de stockage (Rothert et Wollny, 2006).

Les logiciels commerciaux de simulation disponibles sont : HOMER (Bernal-Agustin et al,
2006), Hybrid2 (McGowan et al, 1996) et SOMES (McGowan et al, 1996).

Systèmes hybrides sans source conventionnelleOn utilise ces systèmes en mode autonome lorsque la jonction au réseau électrique ou l’approvisionnement du carburant soient difficiles.
Systèmes hybrides photovoltaïque/stockageCes systèmes alimentent soit des maisons, soit des villages (Vosseler et al, 2004). Certains travaux traitent de modélisation et d’analyse (Zahedi, 1998), d’autres de dimensionnement optimise des composants du système (Mulder et al, 2010; Kaushika et al, 2005).
Le critère d’optimisation le plus souvent utilise est la probabilité de perte d’alimentation (Fragaki et Markvart, 2008; Kaushika et al, 2005).
La stratégie de gestion de l’énergie a été étudiée par Uzunoglu et al (2009) et Kaushika et al (2005). Des algorithmes pour le suivi du point de puissance maximale ont été développés à partir de la logique floue par El-Shatter et al (2002). La production photovoltaïque d’hydrogène est également étudiée par électrolyseur par McConnell et al (2005) et par différentes technologies par Conibeera et Richards (2007).

Le stockage est parfois idéal (Mulder et al, 2010), un banc de batteries (Zahedi, 1998; Mulder et al, 2010; Kaushika et al, 2005; Vosseler et al, 2004), un électrolyseur avec réservoir d’hydrogène (Busquet et al, 2004; El-Shatter et al, 2002) ou une combinaison de deux dispositifs de stockage différents comme électrolyseur et batterie (Islam et Belmans, 2004) ou électrolyseur et super condensateur (Uzunoglu et al, 2009).
L’utilisation de super condensateurs est de conception très récente et sont utilisés pour un stockage très court avec une réactivité de quelques dixièmes de secondes, tandis que l’électrolyseur et le réservoir d’hydrogène permettent un stockage plus important en terme de quantité stockée mais plus lent (Thounthong et al, 2009).

Système hybride éolien/stockageL’interconnexion du dispositif de stockage avec un générateur éolien peut avoir deux objectifs possibles : soit un rôle de tampon lorsque le système fonctionne en parallèle avec le réseau électrique, le dispositif permet alors de lisser les variations rapides de la puissance électrique en provenance de l’éolienne (Nouni et al, 2007; Zhou, 2009), soit un rôle de stockage à plus long terme, en régime autonome pour permettre l’alimentation du consommateur lors de périodes de faible vitesse du vent (Zini et Tartarini, 2010; Ntziachristos et al, 2005).

Le réseau électrique peut être de grande taille, cas des Etats-Unis (Denholm, 2006), ou de faible taille (réseau insulaire) (Kasseris et al, 2007).

Les recherches se distinguent aussi par l’intervalle de temps considéré. Dans le cas d’étude de processus a variation lente, les auteurs (Korpaas et al, 2003; Nouni et al, 2007) s’intéressent a l’énergie obtenue par chacune des sources. D’autre études sont réalisées sur les processus de courte durée (Iqbal, 2003a; Shi et al, 2008).

Les modes de stockage étudiés peuvent être une batterie (Nouni et al, 2007), un électrolyseur avec réservoir d’hydrogène (Ntziachristos et al, 2005; Bechrakis et al, 2006), une combinaison des deux (Zini et Tartarini, 2010), un stockage par air comprime (Denholm, 2006), des aimants supraconducteurs (Shi et al, 2008) ou une combinaison d’un électrolyseur avec réservoir d’hydrogène et un super condensateur (Zhou, 2009).

Lorsque le système opéré en parallèle avec le réseau électrique, la stratégie de gestion de la puissance joue un rôle important (Ntziachristos et al, 2005; Kasseris et al, 2007).

Sur le plan économique, certains auteurs se contentent de donner les prix des divers organes du système (Denholm, 2006; Kasseris et al, 2007), d’autres approfondissent l’analyse économique en calculant le prix de kilowattheure produit (Bechrakis et al, 2006; Nouni et al, 2007).

L’analyse du comportement du système hybride peut être réalisée à partir d’algorithmes de programmation dynamique (Korpaas et al, 2003) ou de logiciels commerciaux comme Matlab (Bechrakis et al, 2006, Iqbal, 2003a, Shi et al, 2008) ou SIMNON (Iqbal, 2003b).

Système hybride photovoltaïque/éolien/stockageL’inconvénient majeur des deux systèmes hybrides précédemment décrits est le manque de diversité de l’alimentation parce que la ressource primaire utilisée est unique. Cela induit plusieurs désavantages comme le surdimensionnement des éléments dont l’objectif est d’assurer une alimentation continue, ce qui va se traduire par un investissement initial et une augmentation du prix de kilowattheure produit.
Ces inconvénients peuvent être limites par l’incorporation d’une seconde source d’énergie (Diaf et al, 2008; Bitterlin, 2006; Krauter et al, 2004) ce qu’on appelle système hybride.

Les études concernent des systèmes existant (Sopian et al, 2009; Bitterlin, 2006), des bancs d’essais (Lazarov et Zarkov, 2002; Dali et al, 2010) ou des travaux théoriques.

Dans ce dernier cas, on étudie l’influence de l’ajout d’une seconde source d’énergie dans un système déjà existant (Lew et al, 1997) ou on élabore un nouveau système hybride (Azbe et Mihalic, 2006).

La plupart des travaux concerne l’optimisation de la configuration du système hybride selon divers critères : probabilité minimale de perte de charge (Ai et al, 2003; Kaabeche et al, 2006; Ekren et Ekren, 2008; Nelson et al, 2006), cout minimal du kilowattheure produit (Krauter et al, 2004; Nandi et Ghosh, 2010), ou combinaison de ces deux critères (Ekren et Ekren, 2009; Diaf et al, 2008).

Les procédures d’optimisation utilisent soit des algorithmes génétiques (Koutroulis et al, 2006), soit des méthodes heuristiques (Ekren et Ekren, 2009) ou de surfaces (Ekren et Ekren, 2008) ou encore des logiciels commerciaux tels que HOMER (Iqbal, 2002; Lew et al, 1997; Nandi et Ghosh, 2010), Hybrid 2
(Lew et al, 1997), Matlab (Nelson et al, 2006), PSCAD/EMTDC (Azbe et Mihalic, 2006) et ARENA
v10 (Ekren et Ekren, 2008) ou v12 (Ekren et Ekren, 2009).

Système photovoltaïque- éolien avec batterie (tripoli)Le but du projet est d’éclairer l’ile de Bakar, et le pont la reliant à la terre ferme à Tripoli .Ce projet a pour résultat d’utiliser une éolienne (4973$) de 10kw et 6 panneaux photovoltaïques de 12.5kw (4590$) hors installation et 15 batteries (3600$) et de composantes électriques.
Le prix total du système serait avec installation 19669 $
Ce projet à un gain annuel qui est de l’ordre de 5 487 USD, un temps de retour d’investissement acceptable et ensuite une préservation de l’environnement en réduisant les émissions de CO2 de l’ordre de 345.79 tonne sur 25 ans.

Figure V. SEQ Figure_V. * ARABIC 5L Ile de BAKKAR-TRIPOLI-MINASystèmes hybrides photovoltaïque/éolien sans stockageCe type de système hybride s’utilisent très rarement, parce qu’il manque soit une source conventionnelle soit un dispositif de stockage.

Pour cette raison, les recherches sur ces systèmes sont rares. On a pu trouver des travaux sur un système existant (Pecen et al, 2004) utilise dans un but éducatif en Northern Iowa, Etats-Unis ; un projet de système hybride pour le réseau électrique d’une ile Croate (Urli et Kamenski, 1998); une estimation des performances (Tina et al, 2006).

Urli et Kamenski (1998) se basent sur l’hypothèse d’une complémentarité des énergies du vent et soleil. De cette façon, le système fournira toujours de puissance dans le réseau électrique insulaire. Son argumentation est d’ordre économique.
Hybride éolien/hydraulique
Le vent étant aléatoire, alors la puissance de l’énergie éolienne varie avec le temps.

On peut considérer que le débit d’eau dans les micros centrales hydrauliques comme une exception, ne change pas rapidement comme le vent.

La petite île de l’archipel des Canaries, El Hierro, en Espagne, va devenir la première île du monde entièrement alimenté en électricité par un ensemble d’éoliennes et de petites centrales hydrauliques.

Etat actuel des énergies renouvelables au LibanLe Liban dépend presque absolument sur des carburants d’origine fossile pour combler son besoin énergétique. En effet, 97% de l’électricité produite au Liban provient de sources fossiles, et ceci constitue un immense fardeau économique et environnemental pour le pays. En effet, les dégâts dus aux énergies fossiles sont économiques du point de vue des deux milliards de dollars dépensés par an pour importer le pétrole, aussi bien qu’atmosphérique, et ce dus à la combustion des énergies fossiles qui rejette beaucoup de polluant
Malgré le fait que le Liban soit doté de 3000 heures de soleil par an, seulement 1% de la consommation libanaise d’énergie électrique est obtenue par l’énergie solaire. Cette énergie est cependant exclusivement utilisée pour le chauffage de l’eau et non pour la production d’électricité par la technique photovoltaïque puisque cette dernière nécessite de grands capitaux, de grands espaces et son rendement est plutôt faible.

D’après César Nahas, directeur de la “Global Wind Energy”, l’énergie éolienne pourrait à terme générer près de 20 % de l’électricité produite actuellement soit 400 mégawatts (MW) par an à moindre coût. Pour cela il faudrait installer au Liban près de 200 turbines de grande taille, cela représente un investissement initial de 1.5 millions de dollars par turbine, soit en tout près de 650 millions de dollars. Les frais de maintenance seront ensuite marginaux.

Toujours, selon lui un kilowattheure (kWh) généré par l’énergie éolienne serait vendu à l’EDL (Electricité du Liban) à 8 ou 9 cents, alors que le coût d’un kilo- wattheure produit au fioul est actuellement de 17 cents.Aussi, si 400 MW étaient effectivement générés par l’énergie éolienne cela représenterait une économie pour le gouvernement libanais de l’ordre de 350 millions de dollars par an en termes de fioul, ainsi qu’une baisse de 10 000 tonnes de CO2 dégagé par an.

Le Liban, surnommé par les pays arabes « le château d’eau du Moyen Orient » possède une richesse inexploitée : l’eau. En effet, 15 fleuves traversent le pays. Le plus important, le Litani, assure 70% d’hydroélectricité. En 1976, l’hydroélectricité représentait 69 % de la production électrique totale, mais au cours des années elle a diminué pour atteindre les  7% en 2006.

Les petits aménagements hydroélectriques sont très adaptés à la nature montagneuse libanaise. Dans ces régions il est possible de compenser le faible débit des fleuves par des aménagements de chutes d’eau élevées. De plus, ces aménagements prennent peu de place, sont peu susceptibles de provoquer une inondation et affectent très peu le cours naturel du fleuve.

 Au Liban, moins de 10% des déchets sont recyclés tandis que 90% sont enfouis.
Chaque année, le Liban produit 2,7 millions de tonnes de déchets.
Les déchets organiques, composent 53% de l’ensemble, les matériaux recyclables (papiers, cartons, plastiques, métaux), 36%, les 11% résiduels (déchets inertes).

But du projet :D’après la bibliographie, on peut remarquer que les énergies renouvelables prennent une importance pour produire de l’électricité surtout lorsqu’on a besoin d’une grande puissance
Notre projet concerne à étudier un système hybride éolien- PV – hydraulique-biomasse dans le site HAYZOUK- AKKAR qui a pour consommation d’électricité 800 KW
Pour réaliser ce but, on a suivi les étapes suivants :
Localisation du site et ses caractéristiques
Représenter dans un tableau les valeurs du temps d’ensoleillement a cette ville
Calculer la puissance des cellules PV, le prix du KWh d’énergie photovoltaïques ainsi que l’économisassions pour ce système
Représenter dans le même tableau, les valeurs de la vitesse du vent a ce site
Calculer la puissance récupérable par une éolienne, ainsi le prix du KWh éolien ainsi que sa rentabilité.

Donner les caractéristiques du fleuve Oustwane surtout le débit et la dimension du barrage.

Calculer la puissance de l’énergie hydraulique ainsi que le prix du KWh et la rentabilité
Présenter la quantité des déchets produite par ce village
Calculer la puissance produite par la biomasse ainsi que le cout du KWh et la rentabilité.

Par ce projet on réalisera les étapes suivantes
La réduction d’émissions des gaz à effet de serre au niveau du Hayzouk.

Limiter et réduire l’impact environnemental causé au lieu de décharge des déchets à travers la centrale de méthanisation.

Réduction des tarifs, soit les tarifs d’EDL ou bien du secteur privé en les remplaçant par des énergies propres.

Chapitre 2Études des caractéristiques et des pouvoirs énergétiques renouvelables à Hayzouk
localisation du site:le calcul du projet se fait sur le site Hayzouk-akkar, Liban nord qui est à l’altitude 34.32.24N 36.07.25 E

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 1: localisation du site HayzoukLe fleuve oustwane est utilisée pour produire de l’énergie hydraulique en utilisant les barrages

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 2: Localisation du rivière OustwaneVoir les figures du site ou on doit construire les barrages pour differentes elevations de la riviere avec leur latitude et longitudes

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 3: Latitude et Longitude pour une élévation 145m et 155 m respectivement
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 4: Latitude et longitude pour une elevation de 191mCe village de 500 maisons, doit etre alimente par une puissance 800kw dont chaque maison consomme a peu pres 7A.

P=3U×I?I=800×10003×220=1212.12 APour unee seule maison,ligne triphase :
I=1212.12×3500=7.2ALa consommation journaliere est representee dans la figure G.5

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 5: variation de la puissance journalière a HayzoukLe maximum de puissance est 800 KW entre 16h et 20h, c’est pendant la nuit ou l’énergie PV est nulle, alors l’hydraulique, l’éolienne et la biomasse couvre les besoins.

Calcul de puissancePuissance photovoltaïqueLa puissance maximale(KW) de l’énergie solaire est donne par l’équation (E.3)
(E. SEQ Équation * ARABIC 3)
Eused : l’énergie a consommée (KWh)
Tsun : Le temps d’ensoleillement (heures h).

Pour une puissance maximale P=500KW
Un rendement des cellules monocristallines est considéré de 15%
La surface nécessaire pour installer les panneaux est :
A=PmaxG0×?=5001000×0.15=3333.33 m2
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 6: fiche technique de différents modèles PVOn a choisi un module monocristallin de puissance crête maximale 280W
Nombre de modules : N=PmaxPmodule=500*1000280=1786Puissance éolienneLa puissance éolienne est exprimée par la formule suivante (E. 4)
(E. 4)
Dans laquelle :
P est la puissance (en W) ;
S est la surface du cercle de rayon égal à la longueur d’une pale ;
V est la vitesse du vent (en m/s) ;
?:masse volumique de l’air=1.225 kg/m3Limite de BETZ
Afin d’évaluer la quantité de puissance du vent en mesure d’être transformée par le rotor d’une éolienne en énergie de rotation, il peut être utile de prendre en compte les considérations suivantes. Deux situations s’avèrent généralement défavorables à l’exploitation des éoliennes :
Si une éolienne convertissait la totalité de l’énergie cinétique du vent en énergie cinétique de rotation, pas le moindre souffle de vent ne passerait entre les pales du rotor. La vitesse du vent derrière ce dernier serait donc nulle. Cela signifierait que le vent stopperait sa trajectoire et qu’aucune autre quantité de vent ne circulerait à travers le rotor : l’éolienne aurait alors l’effet d’un mur.

Si les vitesses du vent devant et derrière le rotor étaient les mêmes, aucune énergie cinétique ne pourrait être récupérée à partir des courants aériens. Ces deux situations n’ont aucun lieu d’être. Il est par conséquent nécessaire de trouver une solution optimale entre ces deux extrêmes.
e physicien allemand Albert Betz a effectué des recherches sur le sujet et a conclu en 1919 qu’aucune éolienne n’est à même de convertir plus de 16/27 (59,3 %) de l’énergie cinétique du vent en énergie de rotation du rotor (la Limite ou Loi de Betz).
Le pourcentage de la puissance récupérée correspond au coefficient de puissance Cp (sans dimension). Le coefficient de puissance maximum théorique s’appliquant à tout modèle d’éolienne est de Cp max = 0,59. Néanmoins, à cause des pertes, les éoliennes ne fonctionnent jamais à cette limite maximum. Le multiplicateur, les roulements, la génératrice et l’électronique de puissance réduisant l’efficacité globale, les éoliennes les plus perfectionnées atteignent un Cp situé entre 0,35 et 0,45
D’où la puissance d’une éolienne sera selon l’équation suivante (E. 7)
(E. 7)
Ou Cp est le coefficient de puissance (Cp=16/27)
L’éolienne choisie est Enercon E33 dont les caractéristiques sont affiches dans la figure G. 7 et G.8.

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 7: fiche technique de l’éolienne ENERCON
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 8: Fiche technique de l’éolienne ENERCONPuissance hydraulique :La puissance électrique donne par une centrale hydraulique est exprimée par la formule (E. 5).

Phyd=Q×g×h×?×? (E.8)
Q : Débit de la chute d’eau (m3/s)g : accélération de la pesanteur (m/s²) ou (N/Kg) (g = 9,81)
h : hauteur de la chute d’eau en mètres(m)
?=rendement du système (?=70%)
Pour notre site, les deux petits barrages pour altitude 145m et 155m ont les caractéristiques suivantes (B=30m ; b=15m ; H=20m) alors que le grand barrage d’altitude 195m (H=40m)
V=A ×h
V=volume d’eau dans le barrage (m3) ; h: hauteur de la chute h=H/2=10m
Surface du barrage A(m2)A= (B +b)×h/2=225 m2Alors V=225*20=4500 m3 et Pour le grand barrage A=450m2, V=18000 m3La puissance produite par les petits barrages pour un débit maximum 3m3/s est de 206 KW chacun, alors que la puissance produite par le grand barrage est 412 KW.

La puissance maximale qu’on peut produire par l’hydraulique en plein charge est 800KW
La turbine utilisée est de type Kaplan dont les caractéristiques sont représentées dans le tableau.3

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 9: turbine Kaplan
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 10: Fiche technique de la turbine Kaplan
Tableau SEQ Tableau * ARABIC 3: Caracteristiques de la turbine KaplanL’alternateur choisi pour les petits barrages est de type ENERSET 250PH, ces caractéristiques sont données dans la figure G.12

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 11: Alternator ENERSET 250 PH
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 12: Caractéristiques de l’alternateur ENERSETB 250PHPour le grand barrage, un alternateur triphasé ENERSET, ces caractéristiques sont représentés dans la figure G.13

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 13: Caractéristiques de l’alternateur ENERSETPuissance de la biomasseOn a production de 6 tonnes par mois, donc le volume minimale du réservoir doit être V=6*70=420 m3, en plus il est nécessaire d’utiliser une fosse de stockage pour stocker l’excès du biogaz produit

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 14:Digesteur biomasse
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 15: ballon de stockage du biogazDans notre projet on a choisi un système pv de puissance 500KW, éolienne de 200KW, système hydraulique forme de 3 barrages qui produisent 800 KW.

Ces valeurs sont choisies après plusieurs calculs qui démontrent que le système biomasse n’est pas rentable dans notre cas, et le cout moyen du système hybride est le minimal possible.

L’un des valeurs choisi : un système hybride (éolien 300KW, solaire 800KW, hydraulique 300KW, biomasse 600KW)
Le prix d’investissement et le cout du KWh de chaque source et le prix moyen du système, sont représentés dans le tableau :
Système Puissance Investissement
($) Energie produite
(KWh/an) Prix du KWh
($/KWh) Cout moyen du système
Photovoltaïque 800KW 641439 4189770 0.017 0.16$/KWh
Eolien 300KW 525000 598778 0.05 Hydraulique 300KW 1687500 1520354 0.045 biomasse 600KW 172800 979754.7 0.22 Tableau SEQ Tableau * ARABIC 4: calcul relatif à un système hybride Pour un prix de 0.22$/KWh le système biomasse n’est plus rentable.

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 16: Rentabilité d’un système biomasseSelon la demande journalière, on n’a plus besoin de l’énergie biomasse en présence de l’énergie hydraulique qui coute moins.

Dans le tableau.6 on représente le calcul des puissances photovoltaïques, éoliennes, hydraulique et biomasse durant les 12mois durant 24heures.

On a pris le jour 15 de chaque mois pour simplifier le calcul.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 5:Calcul des puissances produites par les systèmes hybridesDay hourm/s P(Kw)eolTsun PpvQdebitPhyd(Kw) Pbiomdemande
15-Jan 0 8.22 141.39 0.00 0 3 58.61 0 200
1 9.25 150.00 0.00 0 3 0 0 150
2 12.33 125.00 0.00 0 3 0 0 125
3 6.69 76.31 0.00 0 3 23.69 0 100
4 5.14 34.52 0.00 0 3 75.48 0 110
5 4.11 17.67 0.00 0 3 107.33 0 125
6 11.83 140.00 0.00 0 3 0 0 140
7 10.28 160.00 0.00 0 3 0 0 160
8 6.69 76.31 0.00 0 3 113.69 0 190
9 11.31 200 0.00 0 3 25 0 225
10 3.61 11.98 4.00 248.02 3 0 0 260
11 6.17 59.65 4.00 240.35 3 0 0 300
12 5.67 46.28 4.00 313.72 3 0 0 360
13 8.22 141.39 4.00 308.61 3 0 0 450
14 6.17 59.65 0.00 0 3 540.35 0 600
15 8.22 141.39 0.00 0 3 558.61 0 700
16 5.67 46.28 0.00 0 3 728.72 0 775
17 5.67 46.28 0.00 0 3 753.72 0 800
18 4.64 25.39 0.00 0 3 774.61 0 800
19 1.03 0.00 0.00 0 3 800 0 800
20 3.08 7.46 0.00 0 3 742.54 0 750
21 7.19 94.72 0.00 0 3 555.28 0 650
22 5.67 46.28 0.00 0 3 453.72 0 500
23 6.69 76.31 0.00 0 3 123.69 0 200
15-Feb 0 4.64 25.39 0.00 0 3 174.61 0 200
  1 3.61 11.98 0.00 0 3 138.02 0 150
  2 1.56 0.00 0.00 0 3 125 0 125
  3 1.56 0.00 0.00 0 3 100 0 100
  4 2.06 0.00 0.00 0 3 110 0 110
  5 4.11 17.67 0.00 0 3 107.33 0 125
  6 3.08 7.46 0.00 0 3 132.54 0 140
  7 1.03 0.00 0.00 0 3 160 0 160
  8 3.61 11.98 0.00 0 3 178.02 0 190
  9 2.06 0.00 0.00 0 3 225 0 225
  10 1.03 0.00 4.00 260 3 0 0 260
  11 2.06 0.00 4.00 300 3 0 0 300
  12 6.17 59.65 4.00 300.35 3 0 0 360
  13 5.67 46.28 4.00 403.72 3 0 0 450
  14 4.64 25.39 0.00 500.00 3 74.61 0 600
  15 2.58 0.00 0.00 0 3 700 0 700
  16 3.08 7.46 0.00 0 3 767.54 0 775
  17 2.58 0.00 0.00 0 3 800 0 800
  18 1.03 0.00 0.00 0 3 800 0 800
  19 0.53 0.00 0.00 0 3 800 0 800
  20 2.06 0.00 0.00 0 3 750 0 750
  21 1.56 0.00 0.00 0 3 650 0 650
  22 5.14 34.52 0.00 0 3 465.48 0 500
  23 2.06 0.00 0.00 0 3 200 0 200
15-Mar 0 12.33 200.00 0.00 0 2 0 0 200
1 13.89 150.00 0.00 0 2 0 0 150
2 14.42 125.00 0.00 0 2 0 0 125
3 11.83 100.00 0.00 0 2 0 0 100
4 10.28 110.00 0.00 0 2 0 0 110
5 8.75 125.00 0.00 0 2 0 0 125
6 8.75 140.00 0.00 0 2 0 0 140
7 10.28 160.00 0.00 0 2 0 0 160
8 6.69 76.31 0.00 0 2 113.69 0 190
9 8.75 170.40 0.00 0 2 54.60 0 225
10 8.22 141.39 5.00 118.61 2 0 0 260
11 7.72 117.13 5.00 182.87 2 0 0 300
12 9.25 200.00 5.00 160.00 2 0 0 360
13 8.75 170.40 5.00 279.60 2 0 0 450
14 8.75 170.40 5.00 429.60 2 0 0 600
15 7.19 94.72 0.00 0 3 605.28 0 700
16 6.17 59.65 0.00 0 3 715.35 0 775
17 8.75 170.40 0.00 0 3 629.60 0 800
18 11.31 200.00 0.00 0 3 600.00 0 800
19 9.78 200.00 0.00 0 3 600.00 0 800
20 9.25 200.00 0.00 0 3 550.00 0 750
21 8.22 141.39 0.00 0 3 508.61 0 650
22 7.72 117.13 0.00 0 2 382.87 0 500
23 8.75 170.40 0.00 0 2 29.60 0 200
15-Apr 0 2.06 0.00 0.00 0 2 200 0 200
  1 1.56 0.00 0.00 0 2 150 0 150
  2 1.56 0.00 0.00 0 2 125 0 125
  3 2.06 0.00 0.00 0 2 100 0 100
  4 1.56 0.00 0.00 0 2 110 0 110
  5 2.06 0.00 0.00 0 2 125 0 125
  6 3.08 7.46 0.00 0 2 132.54 0 140
  7 2.06 0.00 0.00 0 2 160 0 160
  8 3.61 11.98 0.00 0 2 178.02 0 190
  9 5.67 46.28 0.00 0 2 178.72 0 225
  10 6.17 59.65 5.00 200.35 2 0 0 260
  11 6.17 59.65 5.00 240.35 2 0 0 300
  12 6.69 76.31 5.00 283.69 2 0 0 360
  13 7.72 117.13 5.00 332.87 2 0 0 450
  14 6.69 76.31 5.00 500.00 2 23.69 0 600
  15 6.17 59.65 0.00 0 2 640.35 0 700
  16 6.17 59.65 0.00 0 2 715.35 0 775
  17 4.11 17.67 0.00 0 2 782.33 0 800
  18 4.11 17.67 0.00 0 2 782.33 0 800
  19 5.14 34.52 0.00 0 2 765.48 0 800
  20 5.14 34.52 0.00 0 2 715.48 0 750
  21 4.11 17.67 0.00 0 2 632.33 0 650
  22 2.58 0.00 0.00 0 2 500 0 500
  23 2.06 0.00 0.00 0 2 200 0 200
15-May 0 2.06 0.00 0.00 0 1 200   200
  1 3.61 11.98 0.00 0 1 150   150
  2 1.56 0.00 0.00 0 1 125   125
  3 2.58 0.00 0.00 0 1 100   100
  4 2.58 0.00 0.00 0 1 110   110
  5 2.06 0.00 0.00 0 1 125   125
  6 1.56 0.00 0.00 0 1 140   140
  7 1.56 0.00 0.00 0 1 160   160
  8 1.03 0.00 0.00 0 1 190   190
  9 2.06 0.00 0.00 0 1 225   225
  10 2.58 0.00 6.00 260 1 0   260
  11 2.06 0.00 6.00 300 1 0   300
  12 2.06 0.00 6.00 360 1 0   360
  13 2.06 0.00 6.00 450 1 0   450
  14 3.08 7.46 6.00 500 1 100   600
  15 2.06 0.00 6.00 500 1 200   700
  16 5.67 46.28 0.00 0 2 549.36   775
  17 5.67 46.28 0.00 0 2 549.36   800
  18 4.11 17.67 0.00 0 2 549.36   800
  19 3.08 7.46 0.00 0 2 549.36   800
  20 3.61 11.98 0.00 0 1 738.02   750
  21 4.64 25.39 0.00 0 1 624.61   650
  22 4.11 17.67 0.00 0 1 482.33   500
  23 2.58 0.00 0.00 0 1 200 0 200
15-Jun 0 1.03 0.00 0.00 0 1 200 0 200
  1 1.56 0.00 0.00 0 1 150 0 150
  2 1.56 0.00 0.00 0 1 125 0 125
  3 1.03 0.00 0.00 0 1 100 0 100
  4 1.03 0.00 0.00 0 1 110 0 110
  5 2.06 0.00 0.00 0 1 125 0 125
  6 1.56 0.00 8.00 0 1 140 0 140
  7 4.64 25.39 0.00 0 1 134.61 0 160
  8 2.06 0.00 0.00 0 1 190 0 190
  9 4.64 25.39 8.00 199.61 1 0 0 225
  10 4.64 25.39 8.00 234.61 1 0 0 260
  11 5.67 46.28 8.00 253.72 1 0 0 300
  12 6.69 76.31 8.00 283.69 1 0 0 360
  13 6.69 76.31 8.00 373.69 1 0 0 450
  14 7.19 94.72 8.00 500.00 1 5.28 0 600
  15 7.19 94.72 8.00 500.00 1 105.28 0 700
  16 6.17 59.65 8.00 500.00 1 215.35 0 775
  17 6.69 76.31 0.00 0 1 723.69 0 800
  18 5.14 34.52 0.00 0 1 765.48 0 800
  19 5.14 34.52 0.00 0 1 765.48 0 800
  20 5.67 46.28 0.00 0 1 703.72 0 750
  21 5.14 34.52 0.00 0 1 615.48 0 650
  22 4.64 25.39 0.00 0 1 474.61 0 500
  23 4.64 25.39 0.00 0 1 174.61 0 200
15-Jul 0 2.06 0.00 0.00 0 1 200 0 200
  1 1.56 0.00 0.00 0 1 150 0 150
  2 1.03 0.00 0.00 0 1 125 0 125
  3 1.56 0.00 0.00 0 1 100 0 100
  4 1.56 0.00 0.00 0 1 110 0 110
  5 2.06 0.00 0.00 0 1 125 0 125
  6 1.56 0.00 0.00 0 1 140 0 140
  7 2.06 0.00 0.00 0 1 160 0 160
  8 1.56 0.00 0.00 0 1 190 0 190
  9 5.67 46.28 0.00 0 1 178.72 0 225
  10 5.14 34.52 8.00 225.48 1 0.00 0 260
  11 5.67 46.28 8.00 253.72 1 0.00 0 300
  12 5.14 34.52 8.00 325.48 1 0 0 360
  13 4.64 25.39 8.00 424.61 1 0 0 450
  14 4.11 17.67 8.00 500.00 1 82.33 0 600
  15 3.61 11.98 8.00 500.00 1 188.02 0 700
  16 3.61 11.98 8.00 500.00 1 263.02 0 775
  17 3.61 11.98 8.00 500.00 1 288.02 0 800
  18 3.61 11.98 0.00 0 1 788.02 0 800
  19 2.58 0.00 0.00 0 1 800 0 800
  20 2.06 0.00 0.00 0 1 750 0 750
  21 2.06 0.00 0.00 0 1 650 0 650
  22 2.06 0.00 0.00 0 1 500 0 500
  23 1.56 0.00 0.00 0 1 200 0 200
15-Aug 0 2.58 0.00 0.00 0 1 200 0 200
  1 2.58 0.00 0.00 0 1 150 0 150
  2 2.06 0.00 0.00 0 1 125 0 125
  3 1.56 0.00 0.00 0 1 100 0 100
  4 2.58 0.00 0.00 0 1 110 0 110
  5 1.56 0.00 0.00 0 1 125 0 125
  6 1.03 0.00 0.00 0 1 140 0 140
  7 1.56 0.00 0.00 0 1 160 0 160
  8 3.08 7.46 0.00 0 1 182.54 0 190
  9 3.61 11.98 0.00 0 1 213.02 0 225
  10 4.11 17.67 7.00 242.33 1 0.00 0 260
  11 4.64 25.39 7.00 274.61 1 0 0 300
  12 5.14 34.52 7.00 325.48 1 0 0 360
  13 5.67 46.28 7.00 403.72 1 0 0 450
  14 5.14 34.52 7.00 500 1 65.48 0 600
  15 4.64 25.39 7.00 500 1 174.61 0 700
  16 4.64 25.39 7.00 500 1 249.61 0 775
  17 4.64 25.39 0.00 0 1 774.61 0 800
  18 3.61 11.98 0.00 0 1 788.02 0 800
  19 3.61 11.98 0.00 0 1 788.02 0 800
  20 3.61 11.98 0.00 0 1 738.02 0 750
  21 3.61 11.98 0.00 0 1 638.02 0 650
  22 3.08 7.46 0.00 0 1 492.54 0 500
  23 2.58 0.00 0.00 0 1 200.00 0 200
15-Sep 0 2.58 0.00 0.00 0 2 200 0 200
  1 2.06 0.00 0.00 0 2 150 0 150
  2 2.58 0.00 0.00 0 2 125 0 125
  3 2.58 0.00 0.00 0 2 100 0 100
  4 2.06 0.00 0.00 0 2 110 0 110
  5 2.58 0.00 0.00 0 2 125 0 125
  6 1.56 0.00 0.00 0 2 140 0 140
  7 1.56 0.00 0.00 0 2 160 0 160
  8 2.06 0.00 0.00 0 2 190 0 190
  9 2.06 0.00 0.00 0 2 225 0 225
  10 3.61 11.98 7.00 248.02 2 0 0 260
  11 4.64 25.39 7.00 274.61 2 0 0 300
  12 4.64 25.39 7.00 334.61 2 0 0 360
  13 4.11 17.67 7.00 432.33 2 0 0 450
  14 5.14 34.52 7.00 500.00 2 65.48 0 600
  15 4.11 17.67 7.00 500.00 2 182.33 0 700
  16 4.11 17.67 7.00 500.00 2 257.33 0 775
  17 3.08 7.46 0.00 0 2 792.54 0 800
  18 3.61 11.98 0.00 0 2 788.02 0 800
  19 3.61 11.98 0.00 0 2 788.02 0 800
  20 3.08 7.46 0.00 0 2 742.54 0 750
  21 2.06 0.00 0.00 0 2 650.00 0 650
  22 1.56 0.00 0.00 0 2 500.00 0 500
  23 2.06 0.00 0.00 0 2 200.00 0 200
15-Oct 0 1.56 0.00 0.00 0 2 200.00 0 200
  1 2.58 0.00 0.00 0 2 150.00 0 150
  2 2.06 0.00 0.00 0 2 125.00 0 125
  3 1.56 0.00 0.00 0 2 100.00 0 100
  4 1.56 0.00 0.00 0 2 110.00 0 110
  5 2.06 0.00 0.00 0 2 125.00 0 125
  6 2.06 0.00 0.00 0 2 140.00 0 140
  7 2.58 0.00 0.00 0 2 160.00 0 160
  8 1.56 0.00 0.00 0 2 190.00 0 190
  9 1.03 0.00 0.00 0 2 225.00 0 225
  10 3.08 7.46 6.00 252.54 2 0.00 0 260
  11 3.61 11.98 6.00 288.02 2 0.00 0 300
  12 3.08 7.46 6.00 352.54 2 0.00 0 360
  13 3.08 7.46 6.00 442.54 2 0.00 0 450
  14 3.08 7.46 6.00 500.00 2 92.54 0 600
  15 3.61 11.98 6.00 500.00 2 188.02 0 700
  16 3.08 7.46 0.00 0 2 767.54 0 775
  17 3.08 7.46 0.00 0 2 792.54 0 800
  18 3.08 7.46 0.00 0 2 792.54 0 800
  19 1.56 0.00 0.00 0 2 800.00 0 800
  20 2.06 0.00 0.00 0 2 750.00 0 750
  21 2.58 0.00 0.00 0 2 650.00 0 650
  22 2.06 0.00 0.00 0 2 500.00 0 500
  23 2.06 0.00 0.00 0 2 200.00 0 200
15-Nov 0 4.11 17.67 0.00 0 3 182.33 0 200
  1 3.61 11.98 0.00 0 3 138.02 0 150
  2 4.64 25.39 0.00 0 3 99.61 0 125
  3 5.14 34.52 0.00 0 3 65.48 0 100
  4 7.72 110.00 0.00 0 3 0.00 0 110
  5 8.75 125.00 0.00 0 3 0.00 0 125
  6 9.25 140.00 0.00 0 3 0.00 0 140
  7 14.92 160.00 0.00 0 3 0.00 0 160
  8 10.81 190.00 0.00 0 3 0.00 0 190
  9 12.86 200.00 0.00 0 3 25.00 0 225
  10 9.25 200.00 0.00 0 3 60.00 0 260
  11 5.14 34.52 5.00 265.48 3 0.00 0 300
  12 2.06 0.00 5.00 360.00 3 0.00 0 360
  13 1.56 0.00 5.00 450.00 3 0.00 0 450
  14 1.03 0.00 5.00 500.00 3 100.00 0 600
  15 8.75 170.40 5.00 500.00 3 29.60 0 700
  16 8.22 141.39 0.00 0 3 633.61 0 775
  17 9.25 201.32 0.00 0 3 598.68 0 800
  18 8.22 141.39 0.00 0 3 658.61 0 800
  19 8.75 170.40 0.00 0 3 629.60 0 800
  20 8.22 141.39 0.00 0 3 608.61 0 750
  21 8.22 141.39 0.00 0 3 508.61 0 650
  22 7.72 117.13 0.00 0 3 382.87 0 500
  23 7.19 94.72 0.00 0 3 105.28 0 200
15-Dec 0 3.61 11.98 0.00 0 3 188.02 0 200
  1 3.61 11.98 0.00 0 3 138.02 0 150
  2 9.78 125.00 0.00 0 3 0.00 0 125
  3 6.17 59.65 0.00 0 3 40.35 0 100
  4 5.14 34.52 0.00 0 3 75.48 0 110
  5 9.78 125.00 0.00 0 3 0.00 0 125
  6 10.28 140.00 0.00 0 3 0.00 0 140
  7 7.19 160.00 0.00 0 3 0.00 0 160
  8 7.19 94.72 0.00 0 3 95.28 0 190
  9 5.67 46.28 0.00 0 3 178.72 0 225
  10 6.17 59.65 0.00 0 3 200.35 0 260
  11 7.72 117.13 4.00 182.87 3 0.00 0 300
  12 8.22 141.39 4.00 218.61 3 0.00 0 360
  13 4.11 17.67 4.00 432.33 3 0.00 0 450
  14 4.64 25.39 4.00 500.00 3 74.61 0 600
  15 8.22 141.39 0.00 0 3 558.61 0 700
  16 9.25 200.00 0.00 0 3 575.00 0 775
  17 7.19 94.72 0.00 0 3 705.28 0 800
  18 6.17 59.65 0.00 0 1 740.35 0 800
  19 9.25 200.00 0.00 0 3 600.00 0 800
  20 10.28 200.00 0.00 0 3 550.00 0 750
  21 10.28 200.00 0.00 0 3 450.00 0 650
  22 8.75 170.40 0.00 0 3 329.60 0 500
  23 11.31 200.00 0.00 0 3 0.00 0 200
 Energie (KWh/an)     402111.49   759837   2222039  
Dans ce qui suit, on doit représenter les courbes de variation de puissance pour les quatre sources ensembles ainsi que leur somme pendant les 12 mois durant 24 heures.

En janvier, c’est l’hiver, on a une vitesse du vent qui peut produire 200KW surtout pour les premières heures du jour(figure G.17). L’énergie solaire est faible à cause de la présence des nuages, le temps d’ensoleillement est assez faible. Pour l’énergie hydraulique, le débit est maximum, alors on peut obtenir une puissance maximale nette de 800 KW dans le cas de carence en énergie.

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 17: variation des puissances des énergies renouvelables en JanvierEn Avril, c’est le printemps, on remarque une efficacité pour toutes les énergies, pendant les premiers heures du jour, le besoin est faible n’atteint que 200KW, cette puissance est recouvrit par l’énergie hydraulique.

A partir du 10 :00 am, l’énergie solaire commence à apparaitre, ainsi que l’énergie éolienne, durant 5heures ( figure G. 18) ces énergies peuvent couvrir les besoins, alors que l’eau du fleuve et stockes dans les barrages pour être utilisée en cas de carence en augmentant son débit de 2m3/s a 3m3/s
Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 18: Variation des puissances des énergies renouvelables en ArilEn juillet, c’est l’été, ou l’énergie solaire présente un maximum (500KW) pendant 8heures (figure G.19) et l’énergie éolienne est la pire n’atteint pas 50KW).

Durant la nuit, c’est le rôle de l’énergie hydraulique stockes durant les 8heures du jour, de donner une énergie nécessaire pour satisfaire les besoins.

Figure G. SEQ Figure_G. * ARABIC 19: Variation des puissances des énergies renouvelables en Juillet

Chapitre 3Calcul économique, Prix du KWh des énergies renouvelables
Système photovoltaiquePour calculer le prix de l’énergie photovoltaïque, il faut d’abord calculer le prix d’investissement qui comporte le prix des panneaux et du convertisseur.

Le prix des panneaux ($) exprimée par la relation suivante (E. 9)
(E. 9)
Cpanels : prix des panneaux ($)
Eused : énergie utilisée par le village(KWh)
Tsun : temps d’ensoleillement(h)
Le prix a payé durant la vie du système (25ans) en absence des batteries donne par la relation suivante (E. 10)
Clife cyc=Cinv+Cpanels (E.10)
Cinv : prix d’un convertisseur électrique (en U.S.D)
Le prix du KWh photovoltaïque est donne par l’équation (E.11)
(E.11)
Les résultats de calcul sont représentés dans le tableau suivant (tableau. 6)
Calcul de la surface des panneaux:
Le coût du projet représente l’ensemble total des coûts nécessaires pour l’installation d’un système PV de modèle AE SOLAR, et donc, pour un projet de 1,254,120 panneaux PV au niveau Tripoli, on parle d’un coût total de construction égale à 303,501,848 millions de dollars, y compris tout type d’accessoires (Inverter, système de surveillance, système électrique et mécanique, câblage, etc…)
Donc, on estime le cout d’investissement de notre projet (1786modules) est 315000$, le cout de maintenance 95700$ sur 25 ans.

Le cout du KWh est alors :
315000/(759837*25)=0.016$/KWh
Cost(KWh/PV)=0.016
Comme le coût de production de kwh au Liban est de l’ordre de 0.17 $, alors que nous avons déjà cherché que chaque kWh produit à partir des cellules PV coûte 0.016 $, donc on parle d’une économisassions de 0.154 $/kWh, et en total nous avons estimé qu’à travers notre système nous sommes capable d’économiser
CostKwhan=cost KWh×Eused=0.016×759837=12157.39$Prix de l’économisassions :
Costeco=0.154×759837=117014.89$Les couts de construction et de maintenance (95700) seront payes après 3.5 ans
Projet Cout d’investissement Opération et maintenance sur 25 ans Durée de collection
PV system
500KW 315000 $ 95000$ 3 ans et 6 mois
Tableau SEQ Tableau * ARABIC 6: calcul relatif au système PV
Figure C. SEQ Figure_C. * ARABIC 1: rentabilité du système PV en fonction du tempsSysteme éolienCout de projet d’achat et de construction d’une seule éolien (800KW) est présenté dans le tableau suivant.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 7: Couts relatives à un système éolien 800KWLe cout affiche dans le tableau représente le prix d’une installation éolienne de type ENERCON 800KW, alors dans notre projet qui nécessite une éolienne ENERCON E33 pour produire 200KW.

Le cout d’investissement est donc de 350000€ équivalent à 404621$
Prix du kwh pour l’énergie éolienne :
costwind=404621(402111.49×25)=0.04$/kwhComme le coût de production de kwh au Liban est de l’ordre de 0.17 $, alors que nous avons déjà cherché que chaque kWh produit à partir de l’énergie éolienne coûte 0.04 $, donc on parle d’une économisassions de 0.13 $/kWh, et en total nous avons estimé qu’à travers notre système nous sommes capable d’économiser
Prix de l’économisassions :
Costeco=CecoKWh×Ean=0.13×402111.49=52274.5$/ann=cost life cyclecost eco=40462152274.5=7.7 ansNotre projet est alors rentable et les coûts de cette installation vont être totalement payés après 7ans et 8mois.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 8:prix relatif à l’éolienneprojet Investissement
($) Cout d’exploitation
(25ans) Durée de collection de l’argent Prix du KWh
($)
Eolienne
200KW 404621 23693 7ans et 8 mois 0.04

Figure C. SEQ Figure_C. * ARABIC 2: Rentabilité du système éolien en fonction du tempssysteme hydraulique :La construction de barrage à un prix de 300$ par chaque mètre carre.

Le cout de projet d’achat et de construction d’une centrale hydraulique de 1600KW de puissance coute 9,000,000$.

Pour notre projet, le cout de l’investissement et de maintenance est de l’ordre de 3,000,000$
E= 2222039KWh /an (voir tableau 6).

Alors le cout du kwh est donnée par
3000000/ (2222039*25)=0.054 $/KWh
Cost(hydr)=0.054$/KwhComme le coût de production de kwh au Liban est de l’ordre de 0.17 $, alors que nous avons déjà cherché que chaque kWh produit à partir de l’énergie éolienne coûte 0.054 $, donc on parle d’une économisassions de 0.116 $/kWh.

Prix de l’économisassions :
Costeco=CecoKWh×Ean=0.116×2222039=257756.524$/anNombre d’années pour revenir le cout :n=cost life cyclecost eco=300000025756.524=11.6 ansNotre projet est alors rentable et les coûts de cette installation vont être totalement payés après 11.6 ans
Projet
Investissement
($) Prix du KWh Durée de collection de l’argent paye
Hydraulique (800KW) 3,000,0000.054$ 11.6 ans
Tableau SEQ Tableau * ARABIC 9: Couts relatives au système hydraulique 800KW
Figure C. SEQ Figure_C. * ARABIC 3: Rentabilité du système hydraulique en fonction du tempsOn sait que l’état libanais achète chaque kwh produit à travers les SER pour un prix égale à la moyenne des factures mis par le ministère de l’énergie et de l’eau alors de l’ordre de 150 LL ou bien 0.1 $, dans le tableau ci-dessous on va faire une comparaison financière et énergétique entre les différentes systèmes des énergies renouvelables
Projet Cout ($) Energie électrique
(KWh/an) Prix du KWh
($) Durée de collection de l’argent verse
PV 315,000 402,111.9 0.016 3 ans et 6 mois
Eolien 404,621 759,837 0.04 7 ans et 8 mois
hydraulique 3,000,0002,222,0390.054 11 ans et 7mois
Tableau SEQ Tableau * ARABIC 10: Comparaison entre les différentes sources d’énergies renouvelables.

Avec l’optimiation des ces sources d’energies, on calcul le cout moyen du KWh du système hybride choisit
Cost(KWh,hybrid)=investissement Eutilisee (25ans)=3000000+404621+3150005000×25×365=0.08$/KWhDans ce projet, un objectif ideal est realisee, le cout d’energie du système hybride est 0.08$/KWh, donc on a par tout une economisation de 0.09$/KWh par rapport au systeme (EDL+prive) et une economisation de 0.02$ par rapport a l’EDL seul.

Conclusion du chapitre :Dans ce chapitre, nous avons présentés la capacité financière et la capacité d’investissement aux niveaux des différents systèmes des énergies renouvelables utilisés pour la conversion du potentiel primaire énergétique des sources d’énergie renouvelables en électricité.
D’après ces études réalisées sur les coûts d’investissements qu’il faut investir aux niveaux des différents systèmes par rapport à leurs différentes conditions de travail et leurs différentes sources primaires aussi par rapport à leurs pouvoirs énergétiques. Leurs coûts d’opération aussi les coûts de maintenances pour chaque type de système afin de chercher le coût du KWh produit par les quatre différentes systèmes renouvelables.
Alors après qu’on a estimé les différentes coûts pour chaque KWH nous avons cherchés le cout économiser et la réduction des tarifs au niveau de Hayzouk soit les tarifs de l’EDL avec le secteur privé qu’on peut produire du chaque système par la comparaison entre notre demande à Hayzouk.

La rentabilité des différentes sources d’énergies renouvelables est réalisé dans ce chapitre aussi que la durée de rentabilité et combien on a besoin de temps pour que tous les coûts mis pour la réalisation et l’opération de chaque système soit payé.
Avec ce système hybride, l’électricité à Hayzouk fonctionne 24h/24h avec réduction au niveau de facture payée.

Conclusion générale
Dans ce travail, on a présenté différentes étapes de l’étude du fonctionnement des systèmes Hybrides à sources renouvelables d’énergie.

On a décrit le traitement des données météorologiques nécessaire pour l’estimation réaliste du potentiel énergétique primaire éolien, solaire, hydraulique et biogaz des sites d’installation des systèmes.
Nous avons commencés par l’introduction et l’explication des systèmes hybrides et de leurs différentes types et leurs différentes installation et leurs couplage avec ou sans sources conventionnelles aussi nous avons cités les différentes critères et les différentes avantages et inconvénients de chaque système d’énergie renouvelable avec l’explication et l’introduction des différents technologies utiliser dans chaque modèle de production d’énergie électrique soit les panneaux photovoltaïques, éoliennes, barrages hydroélectrique ou le centrale de méthanisation.
Alors dans le deuxième chapitre nous avons étudiés les pouvoirs et les compétences énergétiques d’une façon détaillés des différents systèmes de production d’énergie renouvelable au niveau du site à Hayzouk, nous avons étudiés la faisabilité de 4 systèmes d’énergies renouvelables au niveau de hayzouk aussi leurs puissances moyennes leurs puissances crêtes aussi leurs capacités électrique vers le réseau de distribution.
A la fin et dans le dernière chapitre nous avons étudiés nôtres systèmes de point de vue financière et économique afin de estimer et de chercher les coûts de construction et d’opération des différentes sources et les profits de ces systèmes par rapport le coût de production d’électricité à travers l’état libanais qui coûte 0.17 $/kwh.
Aussi et dans le chapitre trois un plan de gestion, l’illustration et l’affichage des courbes de demandes et de besoin et de production d’énergies et en puissance électrique au niveau de Hayzouk par les SER avec le cout le plus réduit.
Les principales étapes réalisées dans ce travail et les principaux apports de cette thèse sont
Synthétisés ci-dessous :
• Traitement de données météorologiques et modélisation adaptée des éléments du système hybride.
• Études détaillés des pouvoirs énergétiques à Hayzouk .• gestion et de combinaison des sources d’énergie renouvelable et les l’EDL.

• L’illustration et l’affichage des courbes de demandes et de besoin et de production à Hayzouk afin de couvrir totalement la demande en énergie et puissance électrique.

Références
Etat de l’art
1 https://tel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/…/TotalFRrapideCORRECTED.pdfSystème photovoltaïque
http://www.archiexpo.fr/prod/era-solar-co-ltd/product-69868-1895521.html?utm_source=ProductDetail;utm_medium=Web;utm_content=SimilarProduct;utm_campaign=CAhttp://dspace.univ-tlemcen.dz/bitstream/112/11510/1/Ms.ELN.Zerrouki%2BBereksi%20Reguig.pdfhttp://www.ef4.be/fr/pv/composants-dun-systeme/cellules-photovoltaiques.htmlSystème hydraulique
http://enrj.renouvelables.free.fr/energie_hydraulique.htmlhttps://www.irena.org/documentdownloads/publications/re_technologies_cost_analysis-hydropower.pdfalternateur : http://www.directindustry.fr/prod/enerset-electric-ltd/product-162630-1927435.htmlturbine : https://www.alibaba.com/product-detail/100-Kw-200-Kw-500Kw-micro_60752988402.html?spm=a2700.7724838.2017115.202.29e135d9yKoNKZSystème hybridehttps://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01085676/document Système éolien
https://www.enercon.de/fr/technologie/composants-des-eoliennes/Système biomasse
http://magazine.com.lb/index.php/fr/component/k2/item/17537-le-recyclage-au-liban-un-potentiel-sous-http://www.ecobase21.net/Methanisation/Liens/Liens.htmlhttps://nouvelle-aquitaine.ademe.fr/sites/default/files/fiche-technique-methanisation.pdf