École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : GEEL · S3 · UE4 — Énergie Photovoltaïque & EnR

  • Thermodynamique des EnR

    Le cours THE3402 — Thermodynamique des EnR (UE4 « Énergie Photovoltaïque & EnR », semestre S3) fournit les outils thermodynamiques indispensables au technicien des énergies renouvelables : bilans d’énergie, rendements limites, transferts de chaleur. Ces outils sont appliqués à des situations concrètes : échauffement d’un module photovoltaïque sous le soleil de Niamey, chauffe-eau solaire collectif d’un hôpital ou d’un hôtel, centrales solaires à concentration (CSP) avec stockage en sels fondus, valorisation de la biomasse (bois-énergie, foyers améliorés, biogaz de bouses ou de déchets agricoles) et géothermie. Le cours est court (1 crédit) mais constitue un socle pour l’énergie éolienne (EOL4401) et les systèmes hybrides.

    Objectifs d’apprentissage

    • Maîtriser les principes thermodynamiques appliqués aux systèmes d’énergie renouvelable.
    • Analyser les cycles thermiques des centrales solaires à concentration (CSP).
    • Comprendre les apports de la biomasse et de la géothermie comme sources d’énergie.
    • Calculer les bilans thermiques de systèmes EnR hybrides.

    Prérequis

    Physique des Semi-conducteurs (PSC1101) ; notions de physique générale (chaleur, température, puissance, unités SI) et de mathématiques de base (logarithme, puissances).

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Rappels et Lois de la Thermodynamique
    2. Leçon 2 — Solaire Thermique
    3. Leçon 3 — Biomasse et Géothermie

    Travaux pratiques

    • Le syllabus prévoit 4 h de TP sans en fixer l’intitulé : un TP guidé est proposé en leçon 2 (mesure du rendement d’un capteur solaire plan et bilan d’un chauffe-eau solaire) ; l’application « bilan thermique d’un module PV » de la leçon 1 peut servir de manipulation complémentaire.

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 8 h, TD 6 h, TP 4 h, travail personnel (TPE) 12 h, soit 30 h pour 1 crédit. Évaluation : examen terminal uniquement (ET 100 %) ; nature mixte (questions de cours et problèmes chiffrés). Les quiz et exercices en ligne servent à l’entraînement.

    Bibliographie

    • D. Y. Goswami, Principles of Solar Engineering, CRC Press.
    • J. W. Tester et al., Sustainable Energy — Choosing Among Options, MIT Press.
    • J. A. Duffie & W. A. Beckman, Solar Engineering of Thermal Processes, Wiley.
    • Y. A. Çengel & M. A. Boles, Thermodynamique — Une approche pragmatique, Chenelière/De Boeck.

  • Énergie Photovoltaïque

    Le cours EPV3401 — Énergie Photovoltaïque (UE4 « Énergie Photovoltaïque & EnR », unité d’enseignement de spécialité, semestre S3) donne à l’étudiant de la Licence professionnelle GEEL les bases physiques et techniques nécessaires pour concevoir, installer, mettre en service et exploiter une installation photovoltaïque. Le Niger dispose d’un gisement solaire parmi les meilleurs au monde (de l’ordre de 5,5 à 6,5 kWh/m²/jour) : kits solaires, pompage solaire, mini-réseaux ruraux, centrales raccordées au réseau NIGELEC et toitures d’entreprises constituent aujourd’hui un débouché majeur pour les techniciens supérieurs en génie électrique. Le cours part de l’effet photovoltaïque, passe en revue les composants d’un système (modules, onduleurs, batteries, régulateurs), traite le gisement solaire et le dimensionnement des systèmes autonomes et raccordés, puis la performance, le monitoring et la maintenance dans les conditions sahéliennes (chaleur, poussière, harmattan).

    Objectifs d’apprentissage

    • Comprendre la physique de l’effet photovoltaïque et le fonctionnement des cellules PV.
    • Dimensionner un système PV autonome et un système raccordé au réseau.
    • Maîtriser les composants d’un système PV (modules, onduleurs, batteries, MPPT).
    • Analyser les performances et assurer la maintenance d’une installation PV.

    Prérequis

    Physique des Semi-conducteurs (PSC1101) ; Électronique de Puissance (ELP2202) ; Capteurs & Instrumentation 1. Une aisance avec la loi d’Ohm, les puissances électriques et le tableur est supposée.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Physique du Photovoltaïque
    2. Leçon 2 — Composants du Système PV
    3. Leçon 3 — Gisement Solaire et Dimensionnement
    4. Leçon 4 — Performance, Monitoring et Maintenance

    Travaux pratiques

    • TP1 : Caractérisation I-V d’un module PV sous différentes conditions (leçon 1).
    • TP2 : Dimensionnement sur PVGIS — système 5 kWc autonome Niger (leçon 3).
    • TP3 : Mise en service et tests d’une installation PV 3 kWc (leçon 2).
    • TP4 : Analyse de données de monitoring (fichier CSV datalogger) (leçon 4).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 20 h, TD 8 h, TP 14 h, travail personnel (TPE) 38 h, soit une charge totale de 80 h pour 4 crédits. Évaluation CC + ET : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, quiz en ligne) et examen terminal 60 %. Nature : mixte (écrit et pratique).

    Bibliographie

    • A. Luque & S. Hegedus, Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Wiley.
    • IEC 62446-1 : Systèmes photovoltaïques — Exigences pour les essais, la documentation et la maintenance — Partie 1 : systèmes connectés au réseau.
    • A. Labouret & M. Villoz, Installations photovoltaïques — Conception et dimensionnement, Dunod.
    • Guide UTE C 15-712 (installations PV raccordées et autonomes) et outil en ligne PVGIS (Commission européenne, JRC).