Etude, modélisation et simulation d'un système de production d'hydrogène par voie solaire photovoltaïque

Abstract

Les énergies renouvelables et l’hydrogène sont considérés comme les deux moyens offrant des perspectives d’avenir à fort potentiel pour parer à l’appauvrissement des réserves en énergies fossiles et à l’accroissement de la consommation mondiale en énergie. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce travail est le développement d’une méthodologie de modélisation et un outil de simulation pour l’estimation du potentiel de production d’hydrogène à travers l’étude d’un système de production d’hydrogène par un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEM) alimenté par des panneaux photovoltaïques. Notre analyse est basée sur les modèles électriques des caractéristiques des éléments composant le système proposé à savoir le rayonnement, le générateur PV et l’électrolyseur. Plusieurs modes de couplage ont été pris en considération. Les résultats de simulation obtenus pour différents sites de l’Algérie ont montré de manière générale que le couplage direct donne de meilleure performance en termes de production d’hydrogène. Néanmoins, il nécessite une meilleure adaptation entre le générateur PV et l’électrolyseur. Pour cela, une méthode d’optimisation du dimensionnement a été proposée et appliquée pour l’étude d’un système PV-Électrolyseur composé de modules PV BPSX et de stacks d’électrolyseurs PEM h-tec StaXX7. Un total de 41 combinaisons série-parallèle de modules PV et de stacks d’électrolyseurs ont été analysées pour deux sites à savoir Alger et Adrar et la combinaison optimale a été identifiée pour les deux sites. Cette dernière présente des valeurs de 0,5 et 0,2% de pertes annuelles d’énergie pour les cas d’Alger et d’Adrar respectivement et une production annuelle d’hydrogène de 100 m3 et 125 m3 pour les mêmes sites respectivement.