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

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Unité d’enseignement : GEEL · S4 · UE4 — Énergie Éolienne & Hybride

  • Systèmes Hybrides EnR

    Le cours SYH4402 — Systèmes Hybrides EnR (UE4 « Énergie Éolienne & Hybride », semestre S4) prolonge les cours d’énergie photovoltaïque (EPV3401) et d’énergie éolienne (EOL4401). Il traite des systèmes associant plusieurs sources — photovoltaïque, éolien, groupe électrogène diesel — et un stockage par batteries, pour alimenter des sites isolés et des mini-réseaux ruraux. Au Niger, où une grande partie de la population rurale n’a pas encore accès à l’électricité, les mini-réseaux hybrides PV/diesel/batteries sont une solution centrale de l’électrification rurale (ANPER, programmes nationaux et partenaires) ; ils remplacent aussi les centrales diesel isolées de petites localités. Le cours couvre les architectures et stratégies de gestion, le dimensionnement analytique à partir d’un profil de charge, le calcul du coût actualisé de l’énergie (LCOE) et l’usage des logiciels HOMER Pro et RETScreen, avec une étude de cas d’un village nigérien de 300 habitants.

    Objectifs d’apprentissage

    • Comprendre les architectures des systèmes hybrides (PV/Éolien/Diesel/Stockage).
    • Dimensionner un système hybride autonome pour une communauté rurale isolée.
    • Utiliser les logiciels de simulation HOMER Pro et RETScreen pour l’optimisation.
    • Analyser la fiabilité, l’autonomie et le coût de l’énergie d’un système hybride.

    Prérequis

    Énergie Photovoltaïque (EPV3401) ; Énergie Éolienne (EOL4401). Maîtrise du tableur et des notions d’actualisation financière de base.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Architecture des Systèmes Hybrides
    2. Leçon 2 — Dimensionnement
    3. Leçon 3 — Logiciels de Simulation

    Travaux pratiques

    • TP1 : Simulation HOMER d’un mini-réseau hybride PV+Diesel (leçon 3).
    • TP2 : Dimensionnement analytique d’un système isolé off-grid (leçon 2).
    • TP3 : Étude de cas ANERSOL Niger — rapport technico-économique (leçon 3).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 10 h, TD 6 h, TP 4 h, travail personnel (TPE) 20 h, soit 40 h pour 2 crédits. Évaluation CC + ET : contrôle continu 40 % (TD, rapports de TP dont le rapport technico-économique, quiz) et examen terminal 60 % ; nature mixte.

    Bibliographie

    • NREL / UL, HOMER Pro — Documentation et aide en ligne (homerenergy.com).
    • IRENA, Mini-Grids for Rural Electrification of Developing Countries.
    • Ressources naturelles Canada, RETScreen Expert — Manuel de l’utilisateur.
    • ESMAP / Banque mondiale, Mini Grids for Half a Billion People (2019).

  • Énergie Éolienne

    Le cours EOL4401 — Énergie Éolienne (UE4 « Énergie Éolienne & Hybride », unité d’enseignement de spécialité, semestre S4) présente la chaîne complète de conversion de l’énergie du vent en électricité : caractérisation statistique de la ressource, aérodynamique du rotor, génératrices et convertisseurs, intégration au réseau. Au Niger, la ressource éolienne est modeste au sud mais plus intéressante dans le nord et le centre (zones d’Agadez, de Tahoua, de l’Aïr) ; des projets de parcs éoliens et d’éoliennes de pompage sont étudiés, et l’éolien est surtout un complément du solaire dans les systèmes hybrides (cours SYH4402). Le technicien GEEL doit savoir exploiter une campagne de mesure du vent, estimer un productible, comprendre le fonctionnement électrique d’une éolienne moderne (MADA, synchrone à aimants, convertisseurs back-to-back) et les exigences de raccordement au réseau HTA (20/33 kV).

    Objectifs d’apprentissage

    • Comprendre la physique de la conversion de l’énergie cinétique du vent en électricité.
    • Analyser les différents types d’éoliennes et leurs composants principaux.
    • Dimensionner un parc éolien à partir des données de vent disponibles.
    • Maîtriser l’intégration électrique des éoliennes au réseau de distribution.

    Prérequis

    Thermodynamique des EnR (THE3402) ; Machines Électriques 2 (MAE3302) ; Électronique de Puissance (ELP2202). Notions de statistiques (moyenne, histogramme) et de programmation Python élémentaire.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Ressource Éolienne
    2. Leçon 2 — Aérodynamique et Mécanique
    3. Leçon 3 — Génératrices et Conversion Électrique
    4. Leçon 4 — Intégration Réseau et Règles

    Travaux pratiques

    • TP1 : Analyse de données de vent avec Python (distribution de Weibull) — leçon 1.
    • TP2 : Simulation d’une éolienne MADA sous MATLAB/Simulink — leçon 3.
    • TP3 : Dimensionnement simplifié d’un parc éolien de 10 MW — leçon 4.

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 16 h, TD 8 h, TP 10 h, travail personnel (TPE) 26 h, soit 60 h pour 3 crédits. Évaluation CC + ET : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, quiz) et examen terminal 60 % ; nature mixte.

    Bibliographie

    • T. Burton, N. Jenkins, D. Sharpe, E. Bossanyi, Wind Energy Handbook, Wiley.
    • IRENA, Wind Power — Technology Brief (gratuit en ligne).
    • J. F. Manwell, J. G. McGowan, A. L. Rogers, Wind Energy Explained: Theory, Design and Application, Wiley.
    • Global Wind Atlas (DTU / Banque mondiale), accessible aussi via le Global Atlas de l’IRENA.