Etude d'un système hybride autonome couplant une source renouvelable avec l'intégration d'une pile à combustible

Abstract

Cette thèse a pour objectif de contribuer à la transition énergétique propre prônée par le gouvernement algérien, en intégrant l'hydrogène vert dans les charges industrielles, notamment pour la station de télécommunications de la société Algérie Télécom, dont la consommation est de 395,62 kWh/j. La station d'origine est équipée d'un système hybride combinant des panneaux photovoltaïques, un générateur diesel et des batteries de stockage. L’objectif principal de cette étude est d’optimiser ce système afin de réduire la consommation de carburant diesel et la capacité des batteries, en intégrant l'hydrogène, et ainsi de créer un système hybride performant tant sur le plan technique qu’économique. Dans un premier temps, la caractérisation et le comportement des composants du système, tels que les modules PV, l'électrolyseur et la pile à combustible, ont été analysés. Par la suite, les paramètres optimaux des principaux composants ont été déterminés à l’aide d’algorithmes métaheuristiques. Dans une deuxième phase, l’hybridation de ces composants, leur dimensionnement optimal, ainsi que l’analyse du flux d’énergie entre les éléments du système ont été étudiés en détail. Les résultats obtenus montrent que 196 kW de photovoltaïque, 16,6 kW de pile à combustible et 22 kW de générateur diesel sont suffisants pour répondre aux besoins énergétiques de la station. L’analyse économique a révélé que le coût total du système serait de 595 392,50 $, en tenant compte de sa durée de vie prévue de 25ans

تهدف هذه الأطروحة إلى الإسهام في الانتقال الطاقوي النظيف الذي تروج له الحكومة الجزائرية من خلال دمج الهيدروجين الأخضر في الاستخدامات الصناعية، وبالأخص في محطة الاتصالات التابعة للشركة الوطنية إتصالات الجزائر، والتي تستهلك 395,62 كيلوواط ساعة/يوم. المحطة الأصلية مزودة بنظام هجين يجمع بين الألواح الشمسية الكهروضوئية، مولد ديزل، وبطاريات لتخزين الطاقة. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تحسين هذا النظام بهدف تقليل استهلاك وقود الديزل وتخفيض سعة البطاريات، من خلال دمج الهيدروجين، وبالتالي إنشاء نظام هجين فعال من الناحيتين التقنية والاقتصادية. في البداية، تم تحليل خصائص وسلوك مكونات النظام، مثل الألواح الكهروضوئية، المحلل الكهربائي، وخلايا الوقود. ثم تم تحديد المعلمات المثلى للمكونات الرئيسية باستخدام خوارزميات متقدمة وفعالة. في المرحلة الثانية، تم دراسة تكامل هذه المكونات، وأبعادها المثلى، وكذلك تحليل تدفق الطاقة بين مكونات النظام. أظهرت النتائج أن 196 كيلوواط من الطاقة الكهروضوئية، 16.6 كيلوواط من خلايا الوقود، و22 كيلوواط من مولد الديزل تكفي لتلبية احتياجات المحطة من الطاقة. أظهرت الدراسة الاقتصادية أن التكلفة الإجمالية للنظام ستكون 595,392.50 دولار أمريكي، مع الأخذ في الاعتبار أن النظام مصمم للعمل لمدة 25 عامًا.