Développement d’un logiciel didactique pour la modélisation et la simulation des générateurs photovoltaïques

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse concerne le développement d’un modèle explicite simple capable d’estimer le comportement des cellules, modules, chaînes et générateurs PV dans différentes conditions météorologiques (éclairement et température). Ce modèle est implémenté pour concevoir un logiciel didactique pour la simulation des générateurs photovoltaïques. Notre démarche consiste en premier lieu à présenter un état de l’art sur les modèles mathématiques utilisés pour décrire le comportement des cellules/modules PV et estimer leurs caractéristiques I-V et P-V. Ces modèles ont été classés en deux grandes catégories : modèles implicites et modèles explicites, Les différences les plus importantes entre ces modèles sont leur degré de complexité, leur fiabilité et leur précision. Dans ce contexte, nous avons effectué une étude comparative de sept modèles (trois modèles implicites et quatre explicites). Ces modèles ont été choisis à cause de leurs simplicités, leurs paramètres requis et leurs facilités de mise en œuvre. Trois modules de technologies différentes (poly-cristallin, CIGS et CdTe) installés à l’université de Trieste (en Italie) ont été testés sous des conditions météorologiques différentes, ainsi, les courbes I-V mesurées ont été comparées à celles simulées. Les résultats obtenus ont montré que tous les modèles ont présenté de bonnes performances dans le cas des éclairements élevés pour les trois technologies testées. Cependant, leurs précisions ont été diminués dans le cas des éclairements faibles, notamment pour les modules CIGS et CdTe. En revanche, les modèles 4 [8], 6 [9] et 7 [10] ont donné de meilleures précisions pour l’estimation de la puissance maximale. Néanmoins, le modèle 7 a donné une faible représentation des caractéristiques I-V au voisinage de la tension de circuit ouvert (Vco).