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Estimation de rayonnement solaire par deux méthodes

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Academic year: 2021

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Texte intégral

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Re-,

Avant tout nous tenons à remercie[ notre Dieu, qui nous a donné le

courage pour accoinplir de notre trawail dans des bonnes conditions.

Nous exprime nos remerciements à promotrice Mme Amd GHELIAB

d'a[voir suivi notre træyail, et pour son aide, ses remarques, ses conseils, sa

patiences et son encou[agement.

Nous exprimons aussi nos , remerciements à nos enseigiiants, ainsi que

toute l'équipe du département de génie mécaiiique qui ont contribué à notre

f;ormation.

Nous i.emercions aussi Mr MAHFOUDA BD ERRAZEK pour son aide

porir lc prilèvcment des mesuites €xpérim€ntales ct nous exprimons aussi nos

remerciements à toute l'équipe de centie de développements des équipements

solaire UD£S a[u niyeau de la wila[ya de Tipaza.

Nous remercions infiniment les enseignants exaininateurs de ce

mémoire pour a[yoir accepté de juger notre t[aiyail.

En f;in nous tenons remercier tout les ainie, et tous nos cainarades de

promos de génie mécanique 2016 /2017

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Nomenclature

Smbole

Fk5Î]mition Unité

¢

La latitude [degré]

T

La longitude [de8ré]

dL) Angle horaire [degrél

ô Déclinaison du soleil [degré]

P L'albédo

P Angle d'inclinaison du plan par rapport à l'horizontal. [degré]

r

Hauteu de la nomale au plan (T = 90 TB) rdegré

AA Composmte due à l'albédo

AD Composante directe

AH Correspond au cercle de l 'horizon

Al Composante i sotrope

ôp Composante rétrodiffise.

Symbole Définition Unité

A Azimut du soleil rdegrél

AJl Variation saisonnière [degré]

D Durée du jou [heue]

DOJ) Distance Tene-Soleil [km]

D Rayomement diffiis [W/m2]

ET Equation du temps [minute]

Gne Désigne le rayonnement hors atmosphère [W/m2]

G Rayomement global. rw/m2]

H Hauteu du soleil rdegré]

I Rayomement direct [W/m2]

Ir_ Constmte solaire [W/m2]

N Nombre de .iours

Rb Facteu d'inclinai son

T Facteu de trouble de linke.

TL Temps légal

[heuel

TSM Temps solaire moyen [heue]

TSV Temps soJaÉie vrai rheuœT

TU Temps uriversel [heue]

Vr La vitesse linéaire de rotation

b/s]

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Liste des rigures et tab]eaux

Liste des figures

Figure (1. 1 ) : Le mouvement de la teiTe

Figure (1.2) : Angle d'inclinaison de l'axe de la terre

Figure (1.3) : Repérage d'un site su la surface terrestre

Fi.gure (1.4) : Coordonnés horizontales

Figure (1.5) : Coordonnées équatoriales Figure (1.6) : Albédo du sol

Figue (11.1 ) : Composantes du rayonnement solaire

Figure (11.2) : Interface graphique du programme de Ya.i.che et Bekkouche

Figue (11.3) : Coube donnant l'évolution du rayonnement diffiis

Figure (11.4) : Rayonnement globale su un plam horizontal pou le 20 Mais

Figure (11.5) Rayonnement global su un plm horizontal pou le 24 Décembre ... 22

Figure (11.6) : Rayonnement global pou le 21 Juin Figure (11.7) : Interface de l'application

Figure (111.1) : partie mobile (Station radiométrique) Figure (111 .2) : Pyranomètre

Figure (111.3) : Pyrhéliomètre

Figure (IH.4) : La partie fixe (station météorologie)

Figure (111.5) : Pyranométre qui mesure du rayonnement global su plan horizontal ... 30

Figue (111.6) :Pyranométre pour la mesure du rayonnement global su plan incliné

Figure (111.7) : Capteur météorologique WXT520

Fjgtifc (11.8) .. mta Logger

Figure (111.9) Interface de logiciel weather Link

Figure (IV.1) : Rayonnement solaire sur un plan horizontal pour lajoumée de s mai 2017 ... 36 Figure (IV. 2) : Rayonnement solaire sur un plan horizontal pour lajoumée de 1 Aout 2016 ... 37

Figure (IV.2): Rayonnement solaire pour lajoumée de s mai 2017

Figure (IV.3) : Rayonnement solaire pou lajoumée de 1 Aout 2016

Figure (IV.5) : Rayonnement solarie su un plan incliné pou lajoumée de s mai 2017 ... 40

Figure (IV.4) : Rayonnement solaire sur un plan incliné pou lajoumée de 1 Aout 2016 ... 41

Figure (IV. 5) : Les composarites du rayonnemerit solaire direct et diffi]s pour lajoumée de s mai 2017, issues de la station météorologiques UDES

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Liste des rigures et tab]eaux

Figure(IV. 8) : Rayomement solaire global horizontal et incliné,

Figure (IV.9) : Rayonnement solaire global incliné mesuré expéi méthodes proposées

Figure (IV.10) : Température ambiante et température du ciel..

Figure (IV.11) : Rayonnement solaire global (Brichambaut). . .

Liste des tableaux

Tableau (1.1) : Albédo du sol

Tableau(II.1 ) : Les valeurs des différents coefficients conditiomés par l'état du ciel

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Sommaire

Remerciement Dédicace Nomenclatue lntroduction général

Chapitre l Le Gisement solaire

Le Gisement solaire

I .2 L'énergie solaire I .3 La constante soLaire (Ic)

1.4 Les mouvements de la terre

1.4.1 Mouvement de rotation

1.4.2 Mouvement de mnslation

1.5 Distance Terre-Soleil

1.6 Repérage d'un point sur la surface de la terre

• Lalatitudeq}

• Lalongitudev

1. 7 Déter:inination de h djrectior] du soJejJ

1.7.1 Coordonnés horizontales

a - L'azimut du soleil (a)

b- La hauteur du soleil (h)

1.7.2 Coordonnées équatoriales

a- L'angle horaiTe(a))

b- La déclinaison du soleil Ô

c-L'albédo

1.8 Difiérent Temps solaires 1.8.1 Temps solaire vrai

I.8.2Temps sola.ire moyen

1.8.3 Equation du temps 1.8.4 Temps universel TU

1.8.5 Temps k5gÉil TL

1.9 Durée du jour

1.9.1 Lever et coucher du soleil

1.9.2 Durée du jou

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Sommaire

Chapitre ll Rayonnement solaire au niveau du sol

11.1 lntroduction

11.2 Rayonnement solaire

11.2.1 Composantes du rayonnement solaire 11.2.1.a Le rayonnement direct

11.2.1.b l.e rayonnement diffus 11.2.1.c Le rayonnement global

11.3 Modèles de Calcul du rayonnement solaire

11.3 .1 Modèlede PERRn`r DE BRICHAhŒEAUT

> Facteur de trouble de Linke

11.2.1.a l.e rayonnement direct

ll.3.1.b Rayomement diffus

ll.3. l.c Rayonnement global

11.3.2 Modèle de Liu et Jordan II.4Etude bÉbJiogmphiqtæ

• Ya.i.cheetBekkouche • Mouhous{haouchi

• N.Benbouza

• A.MoummietaL

• Le centre de développement des énergies renouvelables

11.5 Conclusion

Chapitre lll Les apparei]s de mesure

111.1 lntroduction

111.2 Appareils de mesure

111.2.1 La partie mobile (Station radiométrique)

> Mesui:e du r&yonnement sdsire glob81

> Boule pare soleil

> Mesure du rayonnement direct

111.2.2 La partie fixe (Station météorologique)

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Sommaire

> Capteu météorologique wxT520

111.3 La collecte des mesures

111.3.1 Data Logger

111.3.2 Le logiciel Weather Link

111. 4 Conclusion

Chapitre IV Résultats et discussions

IV .1 Situation de la région de Tipaza IV.2 Résultats et Discussions

IV .3 Calcul du rayonnement utilisant la méthode de Brichambaut. IV.3.1 Sum plan horizontal

IV.3. 2 Suunplamincliné

... _ ... 33

... 36

IV.4 Estimation du rayomement en utilisant la méthode de Lui Jordan IV.5 Comparaison avec les résultats expérimentaux

IV.6 Application aux systèmes solaires

C onclusion générales

Bibliographie

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Introduction générale

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I ntroduction généra[e

Introduction générale

Le rayomement solaire est à l'origine de plus de 90% de l'énergie consommée. L'homme,

pou ses besoins, puise dans le cycle énergétique naturel Œydro-électricité, biomasse). Les problèmes engendrés par l'utilisation des énergies fossiles produites à des époques lointaines (charbon, gaz, pétrole) sont bien comus : pollution de l'air, effet de serre, production d'aérosols, etc.Le manque de moyens de mesue et la non disponibilité de stations météorologiques à grande échelle, représentent des difficultés qui ont obligé les chercheuis à penser à une mise au point de modèles dont le but est d' estimer les diffërentes composantes du rayomement solaire.

L'Algérie dispose d'ui des gisements les plus élevés au monde. La duée d'insolation su la quasi-totalité du territoire national dépasse les 2000 heues annuellement et peut atteindre les 3900 heues dans les hauts plateaux et le Sahara .L'objectif de ce travail est d'estimer l'intensité du rayonnement solaire par deux méthodes, et les comparer avec celles issue des données d'une centrale météorolotique du site TIPAZA. Pou l'Algérie les chercheus ont montré la validité des fomules de des deu méthodes utilisées pou l'estimation du rayonnement solaire. Ces méthodes sont appliquées correctement dans le monde entier uniquement pou une atmosphère pas trop chargée de poussière.

Daiis le premier chapitre on représente l'aspect géométrique du rayomement solaire concemant les mouvements de la terre; la rotation et la translation et les différents pammètres qui interviennent dans le calcul du rayonnement solaire incident su terre. Dans Le deuxième chapitre on décrit le rayomement solaire au niveau du sol en donnant ses différentes composantes : directe, diffiisée et globale. Dans le chapitre trois on présent les différents instruments de mesure de la station radiométrique et métrologique installée su le site du l'unité de développements des équipements solaire UDES de Bousmail à Tipaza. Enfin le chapitre quatre est une application des différents modèles du rayomement solaire est frite pou la région de Tipaza en utilisant le logiciel Matlab. Les valeus numériques sont conftontées aux résultats expérimentaux.

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Chapitre 1 Le Gisement solaire

Le Gisement sûlaire

I .1 Introduction

Dans ce chapitre, on va décrire la position du soleil comme souce de l'énergie solaire par rapport à la terre et les différents paramètres qui peuvent influencer su l'énergie incidente su terre comme le mouvement terre-soleil, le mouvement de la terre autou de l'axe des pôles, le mouvement apparent du soleil et la situation géographique du lieu et aussi les caractéristiques du

capteur.

I .2 L'énergie solaire

Le soleil est la source essentielle de tout rayonnement reçu par la terre, ce demier lui

procure l'énergie, la chaleu et la lumière qui sont nécessaires à toute fome de vie. La comaissance de la trajectoire du soleil et sa position en chaque point du ciel et la distance terre -soleil sont nécessaires quant à la détemination de la quantité du rayonnement extra terrestre et la

duée dujou [1J.

De par sa situation géographique, l'Algérie dispose d'un des gisements solaire les plus élevés au monde. La durée d'insolation su la quasi-totalité du territoire national dépasse les 2000 heues amuellement et peut atteindre les 3900 heures (hauts plateaux et Sahara). L'énergie reçue quotidiemement sur une surface horizontale de lm2 est de l'ordre de 5 kwh su la majeue partie du territoire national, soit près de 1700kwh/m2/an au Nord et 2263 kwh/m2/an au Sud du pays

[15].

I .3 La constante solaire (Ic)

Le flux solaire moyen su un plan perpendiculaire à la direction des rayons et placé en dehors de l'atmosphère terrestre est appelé la constante solaire (Ic) . La valeu moyeme actuellement retenue est de 1367 W/m2. La variation de la distance terre-soleil pendant 1'année influence la valeu de la constante solaire. I+a relation suivante dome la valeu corrigée de la constmte solaire :

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Chapitre 1 Le Gisement solaire

Avec: N : le numéro dujou de l'amée compté à partir du lerjanvier.

1.4 Les mouvements de ]a terre

Dans l'univers tout est en mouvement. On peut décomposer le mouvement de la terre en deux mouvements:

1.4.1 Mouvement de rotation

La terre toume autou de l'axe des pôles (Pôle Nord, Pôle Sud) dans le sens trigonométrique. L'alternance des jous et des nuits est me manifestation immédiate de ce mouvement. On définit le jou solaire comme la durée moyeme entre deux passages consécutifs du soleil au méridien d'm lieu, ce jou est divisé en 24 intervalles éga" appelés heues. La

rotation de la terre s'effectue avec une période de [1 ] : Tr = 23h 56mn 04s = 24h.

La vitesse linéaire de rotation à l'équateu est ;

Vr= 0,465km/s,

Elle est variable en fonction de latitude q) telle que :

Vr (q)) = Vr (Cos (q)))

1.4.2 Mouvement de translation

La terre est en rotation su elle-même puis elle toume autou du soleil en une période Tt = 365jous 5h 48mn 40s = 365,25 jous. Elle décrit me orbite elliptique dont le soleil occupe l'm des foyers. Cette orbite est située dans m plan appelé plan de l'écliptique où le soleil est

presqueaucentre.Elleestlégèrementaplatie,ellecorrespondàuncerclederayonmoyende150 millions de Kilomètres. La terre toume autou du soleil avec une vitesse moyeme Vt = 29,77km/s [vitesse maximale en hiver 30,27 Km/s et minimale en été 29,77 km/s]. Ce mouvement s'effectue dans le sens trigonométrique direct et provoque le cycle des saisons [1 ],

[4].

Le plan équatorial, perpendiculaire à l'axe des pôles et passant par le centre de la terre, £rit avec le plan de l'écliptique m angle constant appelé obliquité et noté ôo qui est égal à

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Chapitre l Le Gisement solaire

Figuel (1.1) : le mouvement de la tem [12].

Pole Ncxd

PO'e Sud

Figure (1.2) : amgle d'inclinaison de l'axe de la terre [12].

1.5 Distance Terre-Soleil

La variation de la distance terre-soleil en fonction de la date est donnée par la fomule

suivante :

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Chapitre l Le Gisement solaire

Avec : N : le numéro dujou de l'année compté à partir du lerjanvier, il varie de 1 à 365 ou 366 selon l'amée.

1.6 Repérage d'un point sur la surface de ]a terre

Les coordonnées géométriques utilisées pou déterminer la localisation d'un point su la surface terrestre sont la latitude et la longitude, qui sont calculées en angle et qui s'expriment en degrés, minutes et secondes d'angle.

• La ]atitude q) : donne la localisation d'un point par rapport à l'équateu, elle varie de 0° à

l'équateu à 90°N (ou S) aux pôles. Elle représente la distance angulaire du site S par

rapport au plan de l'équateu.

q.:variede -90o à +9oo

Tel que : p > 0 Vers Le Nord.

p < 0 Vers Le sud.

• La ]ongitude qJ : permet de localiser d'un point à l'Est ou à l'Ouest d'une ligne

Nord-Sud de réfërence appelée le méridien Greenwich.

Üvariede -18oo à +isoo

Tel que : + > 0 à l'est du méridien de Greenwich.

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Chapitre 1

CbopdmnÉe[ EÉo?g hiqus:

Le Gisement solaire

Figure Œ.3) : repérage d`un site su la surface terrestre [4]. .,':`;,~;

1.7 Détermination de la direction du soleil

Pou m lieu domé on repère la direction du soleil de deux manières :

• par rapport au plan horizontàl du lieu désigné par les coordormées horizontales liées à un

point domé de la terre.

• par rapport au plan équatorial de la terre désigné par les coordomées équatoriàles.

1.7.1 Coordonnés horizontales

a - L'azimut du so]eil (a)

C'est l'angle que frit su le plan horizontal la projection de la direction du soleil avec la

direction du sud.

b- La hauteur du solei] 0)

C'est l'angle que £rit la direction du soleil avec sa projection su le plan horizontal. La

hauteudusoleilvarieàchaqueinstantdelajournéeetdel'annéeselonlarelationsuivamte:

sin(h) = cos(Ô). cos(q>). cos(a)) + sin(qi). sin(Ô)

Varie entre 90° et .9oo

h> 0 correspond au jou

h< O correspond à la nuit

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Chapitre 1

Le Gisement solaire

h = O conespond au lever et au coucher du soleil

Dans la figure (1.4) on représente les cordonnées horizontales: Zénitl,

Nadir

Figure (1.4) coordonnés horizontales [4].

1.7.2 Coordonnées équatoriales

a- L'angle horaîre(œ)

C'est l'angle que font su le plan équatorial les projectiom de la direction du soleil et de la direction du sud pou le lieu considéré figure a.5). 11 rend compte de la rotation quotidieme de la

terre autou de l'axe des pôles et on a la relation:

1 heuoe de temps = 150 d'angle horaire.

®< 0 le matin

a)> O après midi

a)-0 àmidi

b- La déclinaison du soleil Ô

Le mouvement de la terre su son axe et autou du soleil est schématisé su la figure (1.5).

Les quatre positions de la teme représentées su cette figure correspondent aux solstices et aux équinoxes. On notera en particulier que l'axe de rotation de la terre est incliné par rapport à la normàle du plan de l'écliptique d'm angle de 23.45°. elle varie donc de -23.45° à +23.45°.

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Chapitr€ I

Le Gisement solaire

Solstice d'été : 22 Juin Ô = +23.45o

Equinoxe d'automne : 23 Sçptembre Ô = O

Solstice d'hiver : 22 Décembre Ô = -23.45°

ô=23.45sin[(3Ë)(N+284)]

Avec N nombre de jours depuis le ler Janvier.

Œn degrés) (1.5)

Figurea.5) : coordomées équatoriales [4].

c- L'albédo

C'est le rapport du rayomement incident diffi)sé ou réfléchi su le rayonnement incident. Ce teme étant généralement réservé au sol ou aux nuages, c'est me valeu moyeme de leu réflectance pou le rayonnement considéré et pou tous les angles d'incidences possibles. Par

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Chapitre 1

Le Gisement solaire

Figure (1.6) : albédo du sol [16].

Surfaæ

Réflectivité moyeme

Sol emeigé 0.7

Sol recouvert de feuilles mortes 0.30

Herbe verte 0.26

Forêt en automne ou champs dorés 0.26

Galets et pierres blanches 0.20

Herbe sèche 0.20

Sol argileLK 0. 1 7 0.17

Foret en hiver (aDbres conifères sans neige) 0.07

Plan d'eau (soleil haut h > o30°) 0.07

Tableau (1.1) : albédo du sol [5].

1.8 Différent Temps so]aires

1.8.1 Temps solaire vrai

Le temps solrire vrai ou apparent noté TSV c`est le temps indiqué su les cadrans solaires. n est basé su le jou solaipe apparent, qui est la duée entre deux retours successifs du

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Chapitre 1 Le Gisement solaire

Soleil au méridien local. Par définition le temps solaire vrai TSV en un lieu c'est l'angle horaire en ce lieu et à cet instant est donné comme suit :

Tsv = 12 + Ë

TSV est en heues.

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® Est en degrés.

TSV = 12h pou la valeu nulle de l'angle horaire (c'est-à-dire midi).

I.8.2Temps so]aire moyen

La vitesse de la terre su son orbite n'est pas constante au cours de l'année. Pou avoir un temps qui s'écoule à vitesse constante celui mesué par les horloges, on définit donc un temps solaire moyen TSM. Le temps solaire moyen est basé su m soleil moyen fictif qui se déplacerait à vitesse constante tout au long de l'année. C'est le temps qui sépare en moyeme deux passages successifs du soleil au méridien du lieu, la journée solaire moyenne a une duée de 1 jou = 24h

Oom OOs.

La durée d'ui jour solaire moyen est de 24 heues quel que soit le jou de l'année. L'écart entre TSV et TSM varie selon la date, mais est nul en moyeme. L'expression de cet écart porte le nom de " Equation du temps ".

1.8.3 Équation du temps

La différence entre le temps solaire moyen et le temps solaire apparent est appelée ]'équation du temrn Su Tene, e]]e varie enü.e ] 7 mjnutes en mojns et 14 mjnutes en p]us;

ET=TSV -TSM

L'équation du temps peut être approchée pæ la formule suivante :

Et =9.87 sin2N' -7.53 cosN' -1.5 sinN'

Avec :

Et est exprimée en minutes

N' = (360/365) Q{ -81) exprimée en radians

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Chapitre 1 Le Gisement solaire

N numéro dujou de l'année (N = 1 le premierjanvier).

1.8.4 Temps universel TU

C'est le temps solaire moyen du méridien fondamental (méridien de Greenwich).Pour un lieu de longitude v on a :

TSM-TU+±

Avec : v en degrés.

(1.10)

1.8.5 Temps légal TL

C'est lheue officielle d'un état; c'est lrheue du fiiseau horaire. La terre est divisée en 24

fiiseaux de 150 de large centré su les méridiens dont la longitude est multiple de 15:

TL = TU + DE

Avec :

DE : décalage horaire par rapport au méridien de Greenwich

DE = TL-12

(1.11 )

(1.12)

1.9 Durée du jour

1.9.1 Lever et coucher du soleil

Pou ui jou doimé l`azimut (a) et la hauteu (h) du soleil sont parfàitement déteminés

par l'angle horaire a}. La hauteu ®) est nulle pou deux instants ; le "lever" et le "coucher" du soleil. 11 s'agit de la hauteu du centre du disque solaire. La hauteu du soleil est domée par

l'équation :

Sinh = sinô.sinp + cosô.cosq) .cosa)

1.9.2 Durée du jour

La duée du jou (d) en heues est définition :

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=ï;°s==arccos(-tgô.tgq,)

Os-(-os) _ 2 15 (1.13) (1.14)

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Chapitre 1 Le Gisement solaire

1.10 Conclusion

Pou l'estimation du rayomement solaire il est nécessaire de bien préciser les paramètres

géométriques du lieu qui sont la latitude, la longitude et l'altitude et aussi des paramètres du

capteu qui sont l'inclinaison et l'orientation. Le rayomement dépend aussi des mouvements de la terre qui sont la rotation et la translation et le mouvement apparent du soleil dans le ciel qui est caractérisé par sa hauteu et sa déclinaison. La variation de ces paramètres influents sur le rayonnement incident su terre.

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Chapitre 11 Rayonnement so]aire au niveau du so]

11.1 lntroduction

Le rayonnement solaire, après sa traversée dans l'atmosphère, est considéré comme la somme de de" composantes djrecte et djffiJse. Les fomiiles d'éva]uaiion de ces composantes seront présentées dans ce chapitre, en utilisant deux méthodes différentes : Perrin de Brichambaut et Lui et Jordan. Pou l'Algérie les chercheurs ont montré la validité des

fomules de ces deux méthodes utilisées pou estimer La puissance reçue su deux plans

différents inclinés et horizontales [1], [5].

11.2 Rayonnement solaire

11.2.1 Composantes du rayonnement solaire

Le spectre du rayonnement solàire à la surface de la terre est constitué de diflërentes composantes. Le rayonnement direct et læ rayonnement diffiis, la somme de ces derniers et donné le rayonnement globale.

II.2.1.a l.e rayonnement direct

C'est le rayonnement qui provient directement du soleil et qui arrive au niveau du sol

sans subir des modifications, il est noté (1). n.2.l.b l.e rayonDement diffus

C'est le rayonnement qui arrive au niveau au sol après avoir subi des collisions avec les constituants atmosphériques est noté (D) [6].

Le rayonnement diffiis est lui-même décomposé en:

> Diffiis provenant du ciel. > Diffiis provenant du sol.

> Diffiis réfléchi qui est défini cornme étant la partie du rayomement solaire totale qui est réfléchie par la surface de la terre tel que les arbres, le terrain ou les bâtiments su me surface exposée au ciel. Ce rayonnement se calcule avec une valeu d'un albédo constante.

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Chapitre 11 Rayonnement solaire au niveau du so]

II.2.l.c Le myonnement gLoba]

11 rçprésente le rayonnement reçu sur une surface horizontale provenant du soleil et de la totalité de la voûte céleste. 11 est la somme du rayomement direct et rayonnement diffiis. Les trois quantités, le rayonnement direct noté (D, le rayonnement diffiis (D) et le rayonnement

globàl G, sont reliés par la relation illustrée par la figure (H.1 ):

Rayonnement Global = Rayonnement direct

+ Rayonnement diffus

¥_-_, . 1

Cnl,d ®, h

--• ``+`_

FigLire (11.1) : Composantes du rayonnement solaiTe [1 ].

113 Modè]es de Calcul du rayonnement so]aire

11 existe plusieurs modèles semi-empiriques pou l'estimation du rayonnement solaire,

dmt on J€tient deLH modèles, celui de PERRN DE BRICHA^ŒEAUT et de IJU JORDAN qui

sont les plus utilisés, et qui donnent de bons résultats.

H.3.1Modè]ede PERRIN DE BRICIIAMBEAUT

Dans ce modèle, le rayonnement solaire peut être estimé par l'emploi du fàcteu de trouble total de Linke Œ). L'identification de ce facteu fàit appel à plusieurs hypothèses qui

nécessitent la connaissance de nombreux paramètres climatiques [ 18].

> Facteur de troub[e de liinke

Le facteu de trouble de Linke T est déterminé comme le nombre d'atmophères pures et sèches (sans aérosols, ni vapeu d'eau, ni nuages) manifestant uniquement une absoiption, et une

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Chapitre 11 Rayonnement solaire au niveau du so]

difftsion par les gaz « constants » de l'atmosphère qu'il faudrait accumuler pou provoquer la même atténuation totale du rayomement direct que l'atmosphère réelle, poussiéreuse et humide, et ceci pou un lieu domé à une date et à un instant quelconque considérés. Le facteur de trouble est estimé en fonction des caractéristiques climatiques locales du lieu et de la hauteu du soleil. Le facteu de trouble ®ar ciel clari) est décomposé en 03 facteurs de troubles auxiliaires, T1, T2

et T3 [18] :

T = Ti + T2 + T3

Avec T1, T2 et T3 sont domées par les expressions suivamtes :

Ti = 2.4 -0.9 sin q) + 0.1(3 + sin q))Ah -0.2 z -(1.22 + 0.14Ah)(1 -sin h)

T2 = (0.89)Z

7'3 = (0.9 + 0.4Ah)(0.63)Z

Ah est donnée par la relation suivante :

Ah = Sjn[3£(N -121)J

Sachant que la hauteu du soleil est exprimée par :

sin(h) = cos(Ô).cos(q).cos(a)) + sin(q)).sin(Ô) La déclinaison du soleil Ô est :

Ô=23.45sin[(3£)(N+284)]

D'autre part le temps solaire vrai est :

Tsv = 12 + Ë

(11.1) (11.5) (11.6) (11.7) (11.8) 11.3.1. a Rayonnement direct :

Pou ui plan de réception quelconque Œ, P, la puissance du rayonnement direct incident

est exprimé par :

I = gne, cos i . exp

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Chpitre 11

Rayonnement solaire au niveau du so]

L'angle d'incidence su un plan incliné est donné par la relation : cos(i) = cos(Ô).cos(®).cos(q) -P) + sin(q) -P).sin(ô)

Su un plan horizontal on a : cos( i) = cos(h) donc la relation (11.9) devient : Ih = 8ne. sin h . exp

[-o.±slnh]

Avec gne désigne le rayonnement hors atmosphère qui est exprimé par la relation :

gne=(1+0.0334cos(3£N-2)).1353

II.3.l.b Rayonnement diffu

Le rayonnement diffiis (D) est composé de trois parties :

D = di + d2 + d3

> Rayonnement diffiis de la part du ciel (di) :

di = Ôd COS i + Ôi ¥ + Ôh COSY

La composante directe ôd est exprimée par :

Ôd = gne. exp[-2.48 + sin h + a ~

Avec :

4b2 + a

a = 3.1 -0.4b

b = logT' -2.28 -0.50 . log (sin h)

Où T'=Ti+T2

La composante isotrope ôi est donnée par :

ôÉ = Dh - ôd Sjn h Avec : Dh=gne.exp[-1+1.06.log(sinh)+a-b = log T' -2.8 -1.02(1 -(sinh))2 a- 1 . 1 b2 + a2 (11.10) (11.1 1 ) (11.12) (11.13) (11.14) (11.15) (11. ] 6)

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Chapitre 11 Rayonnement solaire au niveau du so]

D'autre part, Ôh conespond au cercle de l'horizon est donnée par l'expression :

6h = gne.

-0.02.a

a2+a .b+1.8exp (sin h)

Où [es facteus a et b sont donnés par :

a = Iog T' -3.1. Iog (sin h) b = exp [0.2 + 1.75 . log (sin h)]

> Rayomement diffiis de la part du sol (d2), est exprimé par la relation :

d2 - Ôa ¥

La composante Ôa désigne l'albédo du sol :

Ôa = p(Ih + Dh)

> Rayonnement diffi]s rétrodiffiise (d3) est donnée comme suit :

d3 -ôR¥

Avec le teme ôR qui est donnée par :

ÔR = 0.9 . (p - 0.2) . (Sh + dh . exp (11.17) (11.18) (11.19) (11.20) (11.21) H.3.1.c Rayonnement g]oba]

Le rayomement global G incident à un instant domé, su m plan quelconque définit par

(Œ, Ï), est par conséquent désigné par la somme du rayonnement direct 1 et du rayonnement

diffi]s D qui exprimé par :

G-I+D

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11.3.2 Modèle de Liu et Jordan

Dans la pratique il est plus convenable d'estimer l'éclairement global su un plan incliné

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Chapitre ll Rayonnement solaire au niveau du soL

G - Ii + Di

Où l'inadiation directe su un plan incliné est exprimée par la relation:

Ii - Ih. Rb

Où, le facteu d'inclinaison Rbdu rayonnement direct est :

Rb=

cos(q>-P).cos Ô.cos œ+sin(p-P).sin ô

cos q].cos Ô.cos ®+sin q..sin ô

L'jmadjation djffi.se sur un pJan jncJjné est .. Di = di + dri

Avec :

di - Dh. (î¥)

D'autre part l'irradiation réfléchie su un plan incliné est estimée par l'expression :

dr, - (Ih + Dh, . (¥) . p

P : angle d'inclinaison du plan par rapport à l'horizontal. p : Albédodu sol (voir tableau 1.1)

(11.23) (11.24) (11.25) (11.26) (11.27) (11.28)

I.es deux compossntes du r&yonnemen± solrire glob81 sur un pl8n horizostûl, sont estimées par le modèle de PERRIN DE BRICHAMBEAUT comme suit :

Rayomement direct :

Ih = A . sin h. exp

-1 c. sin(h+2)

Rayomement diffiis :

Dh = 8. (sin h)0.4 (11.29) (11.30)

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Chapitre 11 Rayonnement solair€ au niveau du sol

Tel que :

A, 8 et C sont des constantes qui dépendent des conditions climatiques extérieues et plu particulièrement de l'état du ciel. Ils peuvent être tirés des valeuis citées au Tableau suivant

[H.l]:

Condition ou type de ciel A

8

C

Ciel très clair (CTC) 1300 87 6

Condition nomale de ciel clair (CNCC ) 1230 125 4

Ciel clair pollué (CCP) 1200 187 5

Tableau(II.1):Lesvalemsdesdifférentscoefficientsconditiomésparl'étatduciel[17].

11.4 Etude bibLiographique

• Yaïche et Bekkouche [17] ont adopté un programme de càlcul sous Excel en ffisant le

choix entre les dc" méthodes Brichmbaut et Liu et Jordan. Ileu programme fonctionne en

intégramt les paramètres d'entrée dans le Microsoft Excel qui laisse la possibilité aux utilisateus de personnaliser leurs résultats. ns ont montré aussi qu'il est possible de

pŒsuadŒ les évolufions instanmées des riadÊations dlïfises, driœtes et globales pou

différentes orientations et inclinaisons même si le ciel possède des perturbations nuageuses.

Figure (11.2) : Interface graphique donmnt: la position de la terre par rapport au soleil, la déclinaison du

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Chapitr€ II Rayonnement solaire au niveau du so]

Mouhous-Chaouchi [2] a présenté une comparaison entre de cinq modèles statistiquespou le càlcul rayonnement solaire diffiis su un plan incliné pou le site de Bouzaréah durant

une période de neuf mois. La présentation des modèles a été ainsi : un modèle de première

génération' modèle isotropique', un modèle de deuxième génération ` modèle de Hay et de Reindl' et un troisième de troisième génération dit : modèle de Perez et de Gueymard. L'étude statistique a été élaborée en fonction des données disponibles tel que : la duée d'insolation. L'auteu a conclu que les meilleurs résultats ont été obtenus par le modèle de Perez.

0 50 10Û 150 200 250 300 350 4Û0 450

Rayonnement Diffus (W/m2)

Figure (11.3) : Coube donnant l'évolution du rayonnement diffiis utilisant les diffërents modèles cités dans l'article [2].

• N .Benbouza [1] a fait une étude du rayonnement solaire dans la rérion de Batna. Elle a évalué le rayomement solaire global su ce site à travers différents modèles qui pemettent de càlculer les composantes du rayomement solaire tout en déteminant les angles

d'inclinaison optimaux saisonniers et annuels et d'autre part de ffire une analyse du

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Chapitre 11

Rayomement

sohir€ au niveau du so]

=0 Marsl

Mûdsle de Lii.

EjLpérimental Mûdole de Perin

46 8 10 12 14 t6 18 20

Temps solajre vrai theures]

Figue (11.4) : Rayonnement globàLe su un plan horizontal pou le 20 Mars [1].

24 décembre

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Chapitre 11 Rayonnement solaire au niveau du sol

• A.Moummi et a] [18]ont frit une étude comparative entre deux approches semi empiriques

de calcul du gisement solaire dans le site de Biskra A partir des deux modèles :

Briachambaut et Liu Jordan, ils ont pu calculer les trois composantes du rayomement solaire

; direct, diffls et global dans les conditions du ciel clair. Les résultats des deut modèles

testés sont confiontés aux valeus expérimentales du rayonnement, selon la station

météorologique de Biskra.

• Le centre de déve]oppement des énergies renouvelables (19]

Le centre de développement des énergies renouvelables a lancé une application Web pou

le calcul du rayomement solaire en Algérie (Dimanche 21 décembre 2014). L'objectif de cette

application consiste en la simulation des diffërents flu du rayomement solaire. De" modèles

théoriques ont été choisies et adoptées pou un ciel clair. En utilisant le modèle de Perrin de

Brichambaut, le rayonnement solaire incident su le plan horizontal a été estimé. Ces valeus ont été exploitées afin d'estimer, le rayonnement solaire incident pou diffërentes inclinaisons et

orientations puis le rayonnement direct a été estimé en utilisant le modèle de Liu & Jordan.

Cette application permet de calculer divers types de rayonnements solaires, pou 79 sites

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Chapitre 11 Rayonnement solaire au nîveau du sol

objectifs d'optimisation des systèmes solaires, pou leu dimensiomement ou l'évaluation de

leus perfomances.

Se-d'ïü

ùhôrdàiô L®jo- Z2 : l-mÉr mcernbre :

'ffiitiædmdL

setectionf`€r k mod`ik : l*m.o tla pr dn r~ 3S6

-ii=b4'-•23-46' | CAUUL£R |

Centre dô DévelooDement des Energies Renoiivelables

-'3 ïrir!ili -GP_02a``/:€5 -f`iFLu````irr3 -..L_i |-i , -:`i!Ï .-ï -|ilr iT-+ L`i

Figure (II.7) : Interface de l'application [19]. y.

11.5 Conclusion

Le rayonnement global est la somme du rayomement direct et du rayomement diffiis. D'après la littérature, de nombreuses études ont été £rites su le rayonnement solaire reçu au sol

afin de développer les techniques de captation et de conversion de ce rayonnement en énergie

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Chpitre 111

Rayonnementso]aire au niveau du sol

111.1 Introduction

Ce chapitre est consacré à identifier les différents instnments de mesue utilisés pou la

collection des mesures des différents rayomements cités en chapitre précédent. Les mesures ont été collectées par une station de mesure installée su le site du l'unité de développements des équipements solaire UDES de Bousmail à Tipaza.

111.2 Appareils de mesure

Les mesures ont été prises par les appareils de la station de mesure placés sur la terrasse du

centre de recherche UDES de Bousmail.

Cette station de mesure comporte deux parties :

> une partie mobile appelée Station radiométrique, destinée pou la suite du soleil, cette partie

est muni d'me boule pare-soleil pour la mesure de l'éclairement diffiis et d'm

pyrhéliométre pour mesurer le rayonnement direct.

> 1a partie fixe appelée `station météorologie' elle comporte deu pyramométres et un Capteu

météorologique.

111.2.1 La partie mobile (Station radiométrique)

Dans cette partie on trouve des différent composant qui pemet de mesuée des plusieus

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Chapitre m Rayonnement solair€ au niveau du sol

FigLire (111.1) : partie mobile (Station radiométrique) rrerrasse de l'UDES]

> Mesure du rayomement sotaire g]obd

On mesme le rayomement solaire global su une surface horizontale grâce à un

pyranomètre Figure (111 .2). Ce pyranomèùe comprend une double coupelle de verre, une série

de themocouples (themophile) et un système d'enregistrement de la force électromotrice produite par ce themophile sous l'action d'un rayonnement. Quand l'instnment est exposé à la

radiation solaire, une différence de température est créée entre les secteurs noirs et les secteurs blancs. Cette diffërence de températune est détectée par le themophile qui convertie l'énerde themique cm énerËe électrique. Ce courant ped être mesuré et amplifié et le signàL de millivolt

est converti par un facteu de calibrage en un flux en watt par mètre carré,

Le pyranomètre, appelé " solarimètie " dans le passé, £rit partie de l'instnmentation

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Chapitre m

Rayonnement solaire au niveau du sol

Figure (111.2) : Pyranomètre rTerrasse de l'UDES].

> Boule par€ solei[

Pou mesurer uniquement le rayonnement diffi]s, on ajoute un pare-soleil Œande

métallique circulaire) qui protège le pyranomèbe du rayonnement solaire direct, donc cet appareil nous donne les radiations diffiisées Figure (111.1). La radiation directe peut être détenninée par la soustraction de la radiation diffiise de la radiation globale.

> Mesum du rayonnement direct

Les md£ations solûires directes peLivef)t être mesmées pûr un p}riéljomètre Figure

(111 .3). Contrairement au pyrmomètre, un disque noir détecteu est placé à la base du tube dont l'axe est àligné avec la direction des rayons solaire, ainsi la radiation diffiisée est bloquée par la

surface du détecteur. Le Pyrheliomètre est continuellement placé directement au soleil tout au

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Chapitre m Rayonnement solaire au nîveau du sol

Figue (111 .3) : Pyrhéliomètre [Terrasse de l'UDES].

111.2.2 La partie rixe (Station météorologique)

La partie fixe ou la station météorologique figLire all .4), est comporte un Capteu météorologique et deux pyranométres disposés de deux manières différentes horizontale et

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Chapitre m Rayonnement solaire au niveau du so]

Figure (111.4) : La partie fixe (station météorologie) [Terrasse de l'UDES].

Cétte station comporie deLzx pyranométres ..

> Iæ premier pou la mesure du rayonnement globàl sur plan horizontal FigLire (HI.5).

> Iæ deuxième destiné pou mesurer le rayonnement global sur plan incliné à la latitude

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Chapitre m

Rayonnement solaire au nîveau du so]

Figue (m.5) : Pyranométre qui mesure du rayonnement global su plan horizontal [Terrasse de l'UDES]

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Chapitie m

> Capteur météorologique wxT520

Rayonnement solaire au niveau du sol

Lewxr520est minstnment météorolodque figure (111.7), il combine les six

paramètres météorologiques les plus importants dans un seul instrument qui sont la vitesse et la direction du vent, les précipitations, la pression atmosphérique, la température et même l'humidité relative. Sa petite taille le rend idéal pou des diffiisions rapides et à court teme. Ces capteurs nécessitent peu d'entretien, comme ils ne contiennent pas de partie mobile ce qui réduit considérablement le coût et le temps consacrés à la maintenance. Ils sont compacts, léger ce qui les rend rapide et simple à installer, ils consomment peu d'énergie.

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Chapitre m

Rayonnement solaire au niveau du so]

111.3 La collecte des mesures

Tous les systèmes décrits ci-dessus sont reliés à un ordinateu dans lequel est installé un logiciel d'exploitation de données. Ces données sont ainsi collectées quotidiennement 24 h su 24 et avec un pas de cinq minutes.

111.3.1 Data Logger

C'est ui enregistreu de données possédant de nombreuses caractéristiques, un dispositif

automatique, programmable, qui enregistre des valeurs de mesure individuelle et des séries de

mesure su me longue période .Les grandeurs sont automatiquement mesuées, souvent

nmiérisées et enregistrées sur un support. Elles peuvent être tiransmises par le biais d'une

interface à un afficheu. à un pc muni d'un logiciel Œou visualisation et analyse).

Figui¢ Œ.9) : Data bgger PDES].

HI.3.2 Le logicie] Weather Link

Les enreSstreurs de données instruments sont livrés avec un logiciel de gestion de domées météo. Le logiciel Weather Link qui peut récupérer les doimées de la station météo de

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Chapitre m

Rayonnement solair€ au niveau du sol différentes façons : soit par comexion directe à l'enregistreu, soit par comexion à distance à

l'emegistreu ou bien par téléchargement des données via le site www.weatherlink.com.

Figue(III.10) interface de logiciel weather Link [UDES|

IH. 4 Conclusion

Corme on a vu précédemment, le rayonnement global est la somme du rayonnement

direct et du rayomement diffiis, donc les appzmeils different selon qu'ils mesurent le

rayomement direct Œyrhéliomètre), le rayomement globàl (Pyranomètre) ou le rayomement

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Chapitre IV

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Chapitpe lv Résultats et discussions

IV .1 Situation de la région de Tipaza

La région de Tipaza se situe au centre de l'Algérie, elle a une superficie de 2166 Km2. Elle a les spécifications suivantes :

Latitude 36.8 N

Longitude 3 . 1 2 Est

Altitude 345m

Albédo 0.2

Tableau (IV.1 ) : Spécifications du site de Tipaza.

IV.2 Résultats et Discussions

L'objectif de ce chapitre est de comparer les valeurs du rayonnement solaire global mesuées dans la station de Bousmail avec celles qui sont prévues par des modèles statistiques traduits en langage MATLAB. Le rayomement global calculé est la somme des rayonnements direct, diffi]s qui est estimé par les deux modèles proposés. Les calculs ont été effectués pou le site de Bousmail à Tipaza précisément à l'Unité de Développement des équipements solaires UDES. Les figures ci-après représentent l'évolution du rayonnement global joumalier su deux plans différents où l'inclinaison sera égale à zéro ou bien à la latitude du lieu considéré. Les résultats obtenus à partir des modèles étudiés sont simulés du lever jusqu'au coucher du soleil,

pou le 01 Aout 2016 et le OS Mai 2017.Les valeurs du rayomement solaire, estimées par

simulation, à partir des deux approches semi empiriques considérés, sont ensuite companées

avec celles obtenues expérimentalement dans le site de Tipaza (voir tableau IV.1 ).

Dans toutes les figures qui suivent. on a représenté l'évolution temporelle du rayonnement solaire, soit diffiis, direct ou global en fonction du temps, En anàlysant les résultats reçus, on constate que la puissance incidente reçue par un mètre cané de la surface, atteint la valeur maximale entre 12 h et 14 h, car le flux de chaleu est important à ce moment.

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Chapiti.e IV Résultats et discussions

IV .3 Calcu] du rayonnement utilisant ]a méthode de Brichambaut

IV.3. 1 Sur un plan horizonta]

8 ma,.

Figue (IV.1) : Rayonnement solaire su un plam horizontal pou lajoumée de s mai 2017.

La figure (IV.1) donne l'évolution instantanée de l'irradiation direct, diffiise et globale

pou la joumée du Os mai 2017 su un plan horizontàl.Il est comu que la quantité du

rayonnement diffiisée est obtenue par la soustraction de l'énergie directe de l'énergie globale, ce

qui traduit les valeus du differents composants du rayonnement solaire à midi solaire, sont 999

W/m2 , 932 W/m2 et 122 W/m2 respectivement pou : le rayomement solaire globale mesuée

sur une surface horizontale, le rayonnement direct mesurée su une surface horizontale, et le rayonnement diffii mesué su une surface horizontale.

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Chapitre IV

Résultats et discussions

1 Aoul 2016

Ffgue (IV. 2) : Rayonneinent solaïre su tm plan horizontal pou Jajoumée de 01 Aout 2016.

La figue (IV.2) donne l'évolution instantanée de l'irradiation direct, diffiise et globale

pou la jounée du 01 Aout 2016 su un plan horizontal par la méthode de Perrin de Brichambaut. A midi, on a tiré les valeus suivantes : le rayonnement solaire direct su m plan

horizontal, est égal à 933 W/m2, le rayomement solaire diffiie su m plan horizontal, est égal à 1 22 W/m2 et le rayonnement solaire global su un plan horizontal, est égàl à 999W/m2.

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Chapitre IV

IV .3. 2 Sur un plan incliné

Résuhats et discussions

Figue (IV.2): Rayomement solaipe pou lajournée de s mai 2017.

Pou un plan incliné d'me valeu égàle à la latitude de Tipaza, la méthode de Perrin de

Brichambaut présentée dans la figure (IV.3), a domé les valeurs suivantes :le rayomement

solaire globaJ su m plan incliné, est égal à 944 W/m2, le rayomement solaire direct su m plan

incliné, est égàL à 855 W/m2 et le rayomement solaire diffiie su m plan incliné, est égal à 89

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Chapitre lv Résultats et discussions

1 Aout 2016

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temps (h)

Figure (IV.3) : Rayonnement solaire pou lajoumée de 1 Aout 2016.

La figLire (IV.4) montre l'évolution instantanée de l'irradiation direct, diffiise et globale

pou la joumée du 01 Aout 2016 su un plan incliné par la méthode de Brichambaut, les valeus du rayonnement à midi solaire sont: 847W/m2 pou le rayonnement solaire direct su un plan

incliné,88 W/m2 pou le rayonnement solaire diffi]e su un plan incliné, et 935 W/m2pou le

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Chapide IV

Résultats et discussions

IV.4 Estimation du rayonnement en uti]isant [a méthode de Lui Jordan

smai

Figue (IV.5) : Rayonnement solaire su un plm incliné pou lajoumée de s mai 2017.

La figue (IV.5) représente l'évolution instantanée de l'irradiation direct, diffiise et

globale pou la jounée du Os mai 2017 sur m plan incliné. Le rayomement solaire globàle mesuée su me surface inclinée, est égale à 1109 W/m2.I.e rayomement direct mesué su une surface inclinée, est égale à 983 W/m2. Le rayomement diffii du ciel mesurée su me surface inclinée, est égale à 115 W/m2, et le rayomement diffii du sol mesuée su me surface inclinée,

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1 Aout 2016

5 e 7 8 9 1o 11 12 13 14 15 1e 17 18 19 2o

temps (h)

FÉgue (IV.4) : Rayonnement soJaïre su un pJan fncJfné pou Jajoumée de J Aout 2016.

La figure (IV.6) donne l.évolution instantanée de l'irradiation directe, diffiise et globale

pou la joumée du 01 Aout 2016 su un plan incliné par la méthode de Liu et Jordan, Le

rayonnement solaire direct su un plan incliné, est égal à 979 W/m2, et le rayonnement solaire diffiis du ciel su un plan incliné, est égal à 1 1 5 W/m2, par contre le rayonnement solaire diffi]s

par le sol et reçu su un plan incliné, est égal à 1 1 W/m2. Le rayomement solaire global su un

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Chapitre IV

Résultats et discussions

IV.5 Comparaison avec les résultats expérimentaux

OS Mai

Figure (IV. 5) : Les composantes du rayomement solaire direct et diffiis pou lajoumée de s mai 2017,

issues de la station météorologiques UDES.

La figLire (IV.7) montDe les composantes du rayonnement diffi]s et direct mesués à la station au niveau de l'UDES à Tipaza. L'inadiation directe mesuée, est égale à 839.14W/m2

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Chapitre IV

Résultats et discussions

5678 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 temps (h)

Figu(e (IV. 8) : Rayomement solaire global horizontal et incliné, issus de la station météorologique UDES. .

La figue (IV.8) représente la variation de l'irradiation globale horizontale et incliné

mesué à la station au niveau de l'UDES à Tipaza. L'irradiation globale mesurée su me surface

horizontàle, est égale à 942 W/m2 pou cette joumée. Tandis que, l'irradiation globale mestmée sur une surface inclinée égale à 869 W/m2.

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Chapitre IV

Résultats et discussions

Figure (IV.9) : Rayomement solaire global incliné mesuré expérimentalement et calculé par les deux métiiodes proposées.

La figue (9) donne la variation de l'irradiation globale inclinée mesuée à l'UDES pour

la joumée du OS Mai 2017. L'irradiation globale mesuée su une surface inclinée, est égale à 942 W/m2 à midi, la vàleu de l'inadiation calculée par Lui et Jordan est del 109W/m2, tandis que la vàleu càlculée par le modèle de Brichambaut est de 944 W/m2. L'erreu relative comrise est égàle à 0.8 %.L'analyse de cette figure, montre qu'au lever et au coucher du soleil, le modèle de Liu Jordan est plus proche aux valeurs expérimentales, par contre à midi solaire

c'est la méthode de Perrin De Brichambaut qui est la plus confome car il n'existe pas un

important écart entne les vdeurs tirées de ce modèles et celles issues des mesures. Les mêmes remarques ont été ftites paŒ' Moumi et al [18] et Benbouza [1].

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Chapitre IV

Résultats et discussions

8mai

6 7 8 9 70 tl 72 73 14 15 16 17 18 19 »

temps (h)

Figure (IV.10) : Température ambiante et température du ciel .

La figure (IV.10) représente la variation de la température ambiamte et la température du

ciel en fonction du temps, on remarque qu'elles ont la même allue et atteignent leu maximum

entre 12 h et 16 h, ce comportement peut s'expliquer par la relation dont la température du ciel dépend de la température ambiante.

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Chapitre IV

Résultats et discussions

IV.6 App]ication aux systèmes solaires

Afm d'éviter de changer l'angle d'inclinaison des systèmes solaires et pou but d'avoir

une meilleu captation des rayons solaires, on a tracé dans la figure (IV.10) la variation du rayomement solaire en fonction de diffërents angles d'inclinaison P (0°, 10° ,20° 36,8°), en utilisant la méthode la plus proche aux données expérimentales pou le s Mai 2017 à Tipaza.

On remæque qu'à midi, le rayonnement reçu su un capteu incliné de 20° par rapport à

l'horizontal reçoit plus d'irradiation. D'après la littérature [1], cette valeu est considérée

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Conclusion générale

Conclusion générale

Les stations météorologiques ne sont pas disponibles souvent, ce qui rend la mesure des irradiations solaires impossibles dans des zones dont elle ne dispose pas d'une station.

Dans ce cas, et afm d'estimer le rayomement solaire, il existe plusieuis modèles semi-empiriques qui permettent d'avoir des valeurs des différents composants du rayonnement solaire.

Dans cette étude, on a choisi le modèle de Lui et Jordan qui est le plus utilisé pou le calcul de l'irradiation solaire, et le modèle de Perrin Brichambaut qui utilise le facteu de trouble, cette méthode est très peu utilisée, malgré qu'elle dome des valeurs proche de celle

issus des expériences, ces remarques ont été citées aussi par Moumi [ 1] et Benbouza [ 18].

Dans cette étude on a élaboré deux programmes en langage Matlab pou estimer le flux solaire incident basé su les modèles proposés. Une vàlidation expérimentale nous a conduit à conclue que la méthode de Perrin de Brichambaut donne des résultats proches à celles isuus des appareils de mesures placés au centre de recherche de Bousmail à Tipaza. La variation du rayonnement global su un plan horizontal et incliné a été représenté pou deux

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Références

Réflérences

[1] Benbouza Naima, Mémoire de maSster en électrotechnique, étude du rayomement solaire

dms la région de Batna, l'université de Biskra, soutenu le / 2008.

[2] nme Samira MOUHOUS-CHAOUCHI, mémoire de magister, `Etude statistique du rayonnement solaire su un plan incliné' ,

[3] Alain Ricaud Jan, Master Energies Renouvelables, Gisement solaire et transferts

énergétiques, 2011

[4] Miche] Capderou , Atlas solaire de l'Algérie, tome 1,2 ;O.P.U.1986.

[5] Hamani Nadjett€ ; Mémoire de marister, `Modélisation du fltK solaire incident et de la températue de sortie dans un capteu solaire à eau avec effet de concentration du rayonnement

solaire incident', Uriiversïté Mohamed Khider-Biskm (2005).

[6] J.A. Duffle and W.A. Be€kman, ` Solar Engineering of Themal Processes', 3rd Ed.

Johnwiley and Sons, 2006.

[7] Mr Boum ou]d zeidane, Contribution to the study ofthe Grid connected

Photovoltal.que System, Mémoire de magister. 2006.

[8] Sommaire*Introduction*Historique*I+a photométrie

www.chez.com/rpauchet/lapageTIPE/TIPEkevin/TIPEsolaire/tipe.htm

[9] Ferahta fatima zohra , docteu en physique discipline : mécanique et energétique ,' Etude

du tiansfërt thermique daim la lame d'air d'un capteu solaire ` Soutenue le 16 Décembre 2012.

[ 10] Définition ; Les coordonnées horizontale.

hqp://www.fiitura-sciences.com%2Fsciences%2Fdefinitions_%2Funivers¢ordomçi± horizDntalesd-une-direction-909%2F&usg=AFojcNFyvF71fz6vb|UdjwwoN14pgrouEg

[ 11 ] Energie solaire photovoltai.que Semaine 08.

hftps://www.goofzle.dz/ul.industrie-techno.com%2F_Dhotovoltaique&usg

[ 12] nm Maouedj Rachid, Mémoire de magister, `Application de l'énergie photovoltai.que au pompage hydraulique sur les sites de Tlemcen et de Bouzareah' , Université Abou Bekr Belkai.d Faculté des Sciences Dépar(ement de physique 2005.

[13] H. Moungar *, A. Boubeda], S. Oudjdi et W. Bmham Chaouch `Séchage solaire des produits alimentaires - Caractérisation et modélisation du rayomement solaire du site d'Adrar

Références

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