Inclinaison et orientation optimales pour des mini-réseaux électriques 100% solaires en Afrique : intérêt d’un tracking saisonnier

Environ 789 millions de personnes n’ont pas accès à l’électricité dans le monde [1]. Une solution envisagée pour électrifier des zones rurales éloignées du réseau électrique national est d’installer des mini-réseaux alimentés par des panneaux photovoltaïques (PV) [2,3]. Le dimensionnement de ces systèmes nécessite de connaître la ressource solaire et de pouvoir estimer le potentiel de production à partir de cette ressource. Les performances des panneaux PV dépendent de plusieurs facteurs, notamment de leur inclinaison et de leur orientation [4,5]. Dans le cas de grandes installations, des systèmes de tracking peuvent être utilisés pour optimiser la production en fonction de la position du soleil. Cependant, cette technique n’est pas utilisée sur de petites installations en milieu rural pour des raisons de coûts et de maintenance. Néanmoins, pour ces installations, il est possible d’imaginer un système permettant de modifier l’inclinaison des panneaux quelques fois dans l’année pour optimiser la production.

L’objectif de ce stage est d’évaluer les gains potentiels de ces modifications d’inclinaison et d’orientation des panneaux sur le continent Africain.
Pour se faire, le travail consistera à 1) adapter un modèle de production PV simplifié permettant 2) de comparer les productions (en volume et variabilité) de différentes stratégies de tracking. Les données qui seront utilisées pour alimenter ce modèle sont des estimations du rayonnement solaire (Heliosat SARAH2) sur plusieurs années couvrant l’ensemble du continent Africain avec une résolution temporelle horaire et une résolution spatiale de 0.25°x0.25°.

Le modèle sera développé sur la base d’un modèle existant avec Matlab. Des compétences basiques en programmation sont donc nécessaires. Pour candidater, merci de transmettre un CV, une lettre de motivation ainsi que le contact d’un enseignant référent à l’adresse e-mail : theo.chamarande univ-grenoble-alpes.fr.

1. United Nations. « UN Sustainable Development Goals », 21 janvier 2021. https://sdgs.un.org/goals/goal7.
2. Huld, Thomas, Magda Moner-Girona, et Akos Kriston. « Geospatial Analysis of Photovoltaic Mini-Grid System Performance ». Energies 10, no 2 (15 février 2017) : 218. https://doi.org/10.3390/en10020218.
3. Moner-Girona, Magda, Katalin Bódis, James Morrissey, Ioannis Kougias, Mark Hankins, Thomas Huld, et Sándor Szabó. « Decentralized Rural Electrification in Kenya : Speeding up Universal Energy Access ». Energy for Sustainable Development 52 (octobre 2019) : 128 46. https://doi.org/10.1016/j.esd.2019.07.009.
4. Jacobson, Mark Z. « World Estimates of PV Optimal Tilt Angles and Ratios of Sunlight Incident upon Tilted and Tracked PV Panels Relative to Horizontal Panels ». Solar Energy, 2018, 12.
5. Shariah, Adnan, M-Ali Al-Akhras, et I A Al-Omari. « Optimizing the Tilt Angle of Solar Collectors ». Renewable Energy, 2002, 12.