A flexible, genuine software for the simulation and sizing of photovoltaic pumping systems

Résumé

Il existe peu de ressources aussi précieuses à la vie que l’eau. Cependant, aujourd’hui encore, de nombreuses populations à travers le monde manquent d’un accès décent à celle-ci. Une des raisons pour cela est l’éloignement de ces populations aux technologies modernes de captation et de distribution d’eau, souvent couplée à une situation socio-économique défavorable. La technologie de pompage photovoltaïque apporte une réponse à ce problème tout en respectant les critères du développement durable. Cette technologie permet de pomper de l’eau sans émettre de gaz à effet de serre même lorsque éloigné d’un réseau électrique. Cependant le coût associé et l’intermittence du système peuvent être des freins importants au développement de cette technologie. Plusieurs chercheurs ont déjà travaillé sur ces systèmes, proposant de nombreux modèles de modélisation permettant de mieux prévoir le volume d’eau pompé en fonction des données d’entrées. Cependant les liens entre les travaux académiques manquent, et il reste difficile de savoir quels modèles et stratégies sont les meilleurs pour améliorer les prévisions et diminuer les coûts. Le travail réalisé ici met en place une approche logicielle afin de synthétiser les recherches existantes et de faciliter le dimensionnement des systèmes de pompage photovoltaïque destiné à la consommation domestique. Il consiste principalement en une agrégation des modèles trouvés dans la littérature au sein d’un logiciel libre, flexible et bien documenté. Ce logiciel est codé dans le langage de programmation Python et met à disposition de l’utilisateur des outils utiles à la modélisation et au dimensionnement de tels systèmes de pompage. A l’aide de ce logiciel, plusieurs études comparatives sont menées pour évaluer la qualité des modèles de pompes, l’influence des fichiers météorologiques et la viabilité du couplage direct. Les résultats obtenus permettent de mettre en lumière les modèles de pompes à utiliser préférentiellement, ainsi que la variabilité provenant des fichiers météorologiques typiques tels que les standards TMY, CWEC et IWEC. Il est également montré que les systèmes présentant une pompe directement couplée à la matrice photovoltaïque, sans l’intermédiaire de convertisseur MPPT, représentent l’option la moins chère si les caractéristiques d’entrée de la pompe correspondent bien aux modules photovoltaïques. Dans le cas contraire l’option de couplage via un MPPT aboutit en moyenne à un système moins cher. Le logiciel proposé laisse une grande place à des développements futurs. Néanmoins la suite de ce travail consiste prioritairement en la validation des prédictions du logiciel grâce à des résultats expérimentaux, après quoi, de nouveaux modèles pourraient être implantés pour améliorer la prise en charge de système de pompage destinés à l’agriculture par exemple.

Date	8 juil. 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Rousse (Directeur(-trice)) & Sergio Gualteros Martinez (Codirecteur(-trice))