Soutenance mémoire
La Direction des Ressources Humaines
Elle est chargée du recrutement du personnel, du contrôle des présences, de la formation continuedu personnel et du suivi de sa carrière. La Direction des Ressources Humaines veille àl’application des contrats de travail et se charge des conflits nés de la mise en œuvre des contratsde travail aussi bien du personnel permanent que du personnel occasionnel ou ‘’extra’’. C’est encore elle qui par son service formation, assure la formation professionnelle des employés, toutes catégories confondues.
La Direction Financière et Comptable
Elle s’occupe de tous les problèmes financiers de l’hôtel tels que les opérations de caisse, les contrôles de recettes, les inventaires, la facturation, la gestion de la trésorerie. En collaboration avec les autres Directions, elle propose des projets de budgets. La Direction Financière et Comptable comprend : le Service Comptabilité : il s’occupe du règlement des factures fournisseurs, des déclarations fiscales et sociales, du recouvrement des créances client, des relances, de la gestion de la trésorerie, des états de rapprochement bancaires, du contrôle de revenu et ses dépenses, du paiement des fournisseurs. Il assure aussi le financement des stocks de nourritures,boissons et autres produits, et supervise les inventaires de fin de période ;le Service Gestion des caisses : il s’occupe quant à lui, des opérations de change, de caisse, et aussi de l’établissement des factures clients ; le Service Achat et Magasins : l e Service Achat s’occupe de toutes les opérations d’approvisionnement de l’hôtel. Quant aux magasins, ils assurent le stockage des produits achetés, la gestion des stocks de nourritures, boissons produits d’entretien et autres. Le BMH dispose de trois types de magasins à savoir :
o L’Economat (Food and Beverage Store) qui s’occupe de la gestion des stocks de nourritures et boissons,
o le Magasin Général (General Store) où sont stockés les produits d’entretien, les fournitures de bureau et autres matériels,
o le Magasin Technique (Technic Store) où sont stockés les matériels et outillages (pièces de rechange des machines, des moteurs et autres). le Service du Contrôle des coûts : le service du contrôle des coûts, communément appelé « Cost Control »est celui en charge de la détermination des coûts, de leur contrôle et analyse. C’est également ce service qui suit les revenus issus de la vente des nourritures et boissons ; le Service Sécurité : qui veille à la sécurisation de l’infrastructure, du personnel et de la clientèle en développant des stratégies de dissuasion, de prévention et d’appréhension des actes délictueux et de délinquance posés contre les intérêts de l’hôtel.
La Direction Technique
Elle s’occupe de la fourniture et de l’alimentation permanente de l’hôtel en énergie thermique, électrique et réfrigérante. Elle supervise les travaux de peinture, de plomberie et assure l’entretien régulier des installations techniques de l’hôtel. Elle veille à la prévention de la sécurité de l’hôtel par un planning conséquent de l’entretien et de la maintenance technique (Voir organigramme en Annexe 1).
Problématique
Au Bénin, pour l’année 2014, l’énergie non distribuée (End )c’est-à-dire l’énergie dont on a privé les consommateurs pour cause de délestages, des black-out et divers déclenchements est estimée à 30.000 MWh pour une quantité totale d’Energie envoyée sur le réseau national (Eenv Consommation + pertes) de 1.102.170 MWh[1].
Ce taux d’indisponibilité du réseau(End/Eenv> 1%) est de criticité majeure eu égard à la norme IEC 38 réglementant la distribution de l’énergie électrique en milieux urbain comme en milieux rural. En effet la qualité du service offert aux usagés en 2014 s’est traduite par 48 interruptions générales (black-out) pour une durée cumulée de 13.982 minutes soit 233heures auxquelles s’ajoutent les nombreux déclenchements sectoriels et délestages. De plus, lorsque le réseau est disponible de grandes variations de la tension (ex : 12,6KV à 16.9 KV pour réseau de 15 KV et 230 V à 450V pour réseau de 380V) et de la fréquence (47hz à 54hz pour réseau de 50hz) s’observent régulièrement du fait de l’instabilité du réseau Nigérian, notre principal fournisseur. Ceci empêche toute utilisation normale de cette énergie par les usagers contraints de faire recours massivement aux stabilisateurs de tension. Ces équipements truffés de semi-conducteurs sont générateurs d’harmoniques polluant ainsi d’avantage le réseau électrique. Cet état de chose induit un fonctionnement à faible rendement des machines électriques (qui s’échauffent anormalement) avec un coût de maintenance et de remplacement trop élevé, dommageable pour les affaires (disponibilité et qualité de l’énergie).
Cette situation ne favorise guère les activités économiques du pays et plusieurs opérateurs s’en plaignent à défaut de tout abandonner.
C’est le cas de l’HOTEL BENIN MARINA de Cotonou (le plus grand hôtel du Bénin actuellement) qui, contraint de garantir un minimum de confort à sa clientèle, se trouve obligé de produire régulièrement de l’électricité à partir de groupes diésels dits de secours. La production thermique de 2014 est de 913,5 MWh correspondant à 1006,83 heures de fonctionnement avec un coût combustible de 190 000 euros[2].La facture énergétique globale de l’Hôtel(≈ 700.000.euros) représente plus de 25% de son chiffre d’affaire[2]. Son installation électrique est dépourvue de régulateur de tension (AVR) à l’entrée, et les équipements électriques subissent directement toutes les variations du réseau de distribution. Le coût de maintenance des équipements électriques évalué par le service technique est de 100 000 euros sans compter les pénalités pour mauvais Paris le 24 novembre 2015 : Soutenance de mémoire de fin d’étude par Fortuné SOUDE facteurs de puissance (cosφ) qui se chiffre mensuellement entre deux à trois mille euros.
En effet le cosφ de l’installation est compris entre 0,83 et 0,89 alors que pour être à l’abrides pénalités le cosφ doit être supérieur ou égal à 0,90 [2].
A tout ceci s’ajoutent les nombreux désagréments et atteintes à l’environnement lié à l’exploitation excessive des groupes électrogènes. Il s’agit principalement du temps de reprise de charge qui est trop long ( 5mn environ) à cause du mode de démarrage manuel des groupes alors qu’il n’existe pas d’onduleur (ASI ou UPS) pour assurer l’alimentation des circuits prioritaires (Voir Figure 5 Chapitre II) ; le niveau de bruit est supérieur à 70dB mesuré à 10m de la salle de groupes. Il est gênant et difficilement supportable la nuit.
Cette situation à la limite insupportable pour une clientèle d’un hôtel « quatre étoiles de luxe «amène les décideurs de cet établissement à réfléchir sur la problématique de la qualité del’alimentation électrique des installations de l’hôtel et de renforcement des sources respectueux de l’environnement.
Dimensionnement de l’alimentation sans interruption (ASI)
Une alimentation sans interruption (ou ASI, ou en anglais UPS, Uninterruptible PowerSupply) est un dispositif de l’électronique de puissance qui permet de fournir à un système électrique une alimentation électrique stable et dépourvue de coupure ou de microcoupure, quel que soit l’état du réseau électrique. Il est constitué d’un redresseur ; d’un onduleur et d’un contacteur statique de dérivation pour rediriger la charge vers le réseau dans l’éventualité d’une défaillance de l’ASI.
Dimensionnement de la centrale éolienne
La construction de la centrale éolienne constitue l’apport innovant de notre étude. L’étude du dimensionnement de cette centrale éolienne est complexe et fait l’objet du chapitre trois du document. Toutefois la puissance installée permettra de couvrir la totalité des équipements considérés comme sensibles pour l’hôtel tant que le vent, ce combustible naturel et gratuit circulera. Nous avons considéré le circuit lumière sur lequel se trouvent l’alimentation des chambres et les équipements informatiques comme sensible. Donc prioritaire. La puissance estimée est d’environ de 150 KW.
Apport des énergies renouvelables
Une source d’énergie est dite renouvelable si le fait d’en consommer ne limite pas son utilisation future. Il s’agit entre autres de : La Force vive de l’eau, l’énergie du vent, le rayonnement solaire, la géothermie, la chaleur du bois et des autres ressources de la biomasse sans oublier les carburants végétaux et la valorisation des déchets. Face à la consommation mondiale d’électricité sans cesse croissante et d’épuisement potentiel des ressources fossiles aux considérations environnementales, le développement des énergies renouvelables constitue un enjeu fort, et un alternatif sérieux pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre. En effet elles sont en général propres et sans rejet atmosphérique ; géographiquement diffuses et très favorables à la production décentralisée.
La part du renouvelable dans le mixte énergétique mondial
Selon l’Agence International de l’Energie, la part de l’énergie renouvelable représentait 19% de la consommation finale d’énergie mondiale en 2011et ne cesse d’augmenter.
Le convertisseur électromécanique
Tout convertisseur électromécanique peut être utilisé pour produire de l’énergie. En règle générale pour les éoliennes de forte puissance, il s’agit d’une génératrice soit synchrone soit asynchrone.
Le multiplicateur de vitesse
Il sert à élever la vitesse de rotation entre l’arbre primaire (côté turbine) et l’arbre secondaire qui entraîne la génératrice. En effet, si la vitesse du vent permet d’entraîner avec l’arbre du rotor, directement la génératrice pour les éoliennes de petites puissance (<5KW), cela n’est pas possible avec des éoliennes de grandes puissances. Le vent aussi fort soit-il ne permet pas d’entraîner directement la génératrice à sa vitesse de service. Autrement la vitesse tangentielle (Ω ܳ R ܳ ) du bout des pales de ces grandes turbines serait énorme et inconcevable physiquement.
Des problèmes de vibrations, de bruit et de coût de maintenance sont liés à la présence de ces multiplicateurs. C’est pourquoi grâce à l’électronique de puissance un découplage entre la génératrice éolienne et le réseau est de plus en plus réalisé de manière à réduire la taille du multiplicateur voir même le supprimé dans certains cas. Paris le 24 novembre 2015 : Soutenance de mémoire de fin d’étude par Fortuné SOUDE
Différentes chaines de conversion d’énergie
En fonction du type de générateur utilisé, il existe actuellement trois principaux types de systèmes éoliens :
système éolien à vitesse fixe avec machine asynchrone à cage (MAS)
système éolien à vitesse variable avec machine asynchrone à double alimentation (M.A.D.A)
système éolien à vitesse variable avec machine synchrone à inducteur bobiné ou à aimant permanent.(MS ou MSAP).
Variation temporelle de la vitesse moyenne du vent
Pour connaître l’importance du vent en un point donné, il suffit de déterminer la vitesse moyenne arithmétique annuelle pondérée, calculée sur un échantillon de 10 années minimum. Pour notre cas d’étude, nous avons choisi une période de longueur
Paris le 24 novembre 2015 : Soutenance de mémoire de fin d’étude par Fortuné SOUDE de20années (1995 à 2015) Ceci nous fournit une base de données constituée de 57.600 relevés que nous avons traité et comparé avec les résultats de RetScreen un puissant logiciel qui fonctionne sous-programme Excel et qui utilise directement la base de données satellitaire de la NASA. Une sommaire présentation de ce logiciel est d’ailleurs effectuée au chapitre V dans le cadre d’analyse financière de ce projet.
Nous avons pu obtenir les variations de la vitesse du vent du site selon les saisons, la journée et l’année. Cette variation doit être déterminée puisqu’elle permet d’adapter le dimensionnement des systèmes éoliens aux besoins énergétiques.
Variabilité à faible fréquence de la vitesse du vent
Il s’agit des variations de la vitesse moyenne du vent à l’échelle saisonnière, annuelle voir pluriannuelle.
– Variations saisonnière de la vitesse du vent.
Les variations saisonnières ou mensuelles de la vitesse du vent constituent une donnée fondamentale pour le dimensionnement car elles dépendent du lieu géographique et diffère d’un site à un autre. Seuls les relevés météorologiques des paramètres de vent sur de longue période permettent de caractériser ces variations. La Figure 39 : Variation saisonnière de la vitesse moyenne du vent montre la répartition saisonnière et la variation mensuelle de la vitesse du vent pour l’année 2014 du site de BMH à partir des données de la station météorologique et celle obtenue avec RETScreen à titre de comparaison.
Variabilité à moyenne et haute fréquence de la vitesse du vent
Les variations de moyenne fréquence sont à l’échelle journalier et horaire tandis que les variations instantanées sont à l’échelle de minute voir seconde sont de haute fréquence et caractérisent les turbulences.
Ces variations s’observent dans la journée pour la plupart à cause du phénomène thermique lié au lever du soleil. La connaissance de ces paramètres nous aide dans le choix technique del’aérogénérateur car ils renseignent sur les contraintes et la fatigue de ce dernier dans la production quotidienne de l’électricité
Grâce à notre dispositif d’acquisition in situ, nous avons pu faire une étude sur six mois qui nous a permis d’obtenir les variations horaires de la vitesse du vent à une hauteur de 20m d’altitude.
Il s’agit d’un anémomètre Girouette à hélice de marque Young placé sur mât de 20m de hauteur sur le site dédié à l’implantation des éoliennes. Son fonctionnement est basé sur le principe des dynamos tachymétrique. La rotation de l’hélice produit une tension
Paris le 24 novembre 2015 : Soutenance de mémoire de fin d’étude par Fortuné SOUDE alternative avec une fréquence directement proportionnelle à la vitesse du vent. Le détailtechnique se trouve en annexe.
Variation spatiotemporelle des vitesses du vent :la rose des vents
Dans le cade de ce travail une rose des vents de huit secteurs a été réalisée pour le site de BMH ou nous avons pris en compte les directions des vitesses moyennes de vent observées sur site à hauteur de 20m du sol pendant la période du mois d’août au mois d’octobre 2013.soit 3 mois de données de vents valides mesurées sur site. Ceci nous permis de positionner notre aérogénérateur sur le site.( Voir Figure 37).
Sur cette rose le graphe est divisé en 8 secteurs Chaque secteur représente une directionet renseigne sur le pourcent du vent et le temps de l’occurrence dans cette direction. Pour le site BENIN MARINA HÔTEL nous avons une seule direction de vent dominant : Sudouest (S-O). Ceci est un grand avantage car facilite l’implantation des aérogénérateurs qui sera toujours face au vent .Ainsi, sur le plan technologique le dispositif de régulation se trouve simplifier. Un décrochage aérodynamique (stall) aurait suffi au lieu du pitch plus complexe et coûteux.
Interprétation
En
Cependant nous notons ici une particularité. En effet cette analyse numérique des données nous a permis d’avoir une plage de probabilité d’apparition des vents dominants. Nous pouvons ainsi considérer l’intervalle [220° – 240°] c’est – à – dire [SW – SSW]. Comme le montre la Figure 47.Il y a également une stabilité continue en ce qui concerne les variations de directions dans le temps des vitesses moyennes des vents dominants (Figure 48 : Variation des directions dominantes annuelles en fonction des années à Cotonou-Aéroport). Ceci est d’un grand intérêt car la machine une fois bien implantée sera toujours face aux vents sans trop solliciter son dispositif d’orientation. Il arrive des fois que la direction du vent varie au point que la machine tourne sur elle-même plusieurs fois jusqu’à la rupture de câble d’alimentation.
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Table des matières
DEDICACES & REMERCIEMENTS
Dédicaces
Remerciements
Sigles et abréviations
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des équations
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre I : Présentation de la structure d’accueil, problématique et cahier des charges
1.1 Présentation de la structure d’accueil
1.1.1 Fiche signalétique
1.1.2 Situation géographique
1.1.3 Organisation structurelle de l’Hôtel
1.1.3.1 La Direction Générale
1.1.3.2 La Direction d’Exploitation
1.1.3.3 La Direction des Ressources Humaines
1.1.3.4 La Direction Financière et Comptable
1.1.3.5 La Direction Technique
1.2 Problématique
1.3 Cahier des charges
Chapitre II : Conception du nouveau système d’alimentation en énergie électrique de l’hôtel
2.1.1 Etat des lieux
2.1.2 Architecture du nouveau système d’alimentation
A Justification du choix de structure
B-1 Dimensionnement du Stabilisateur de tension (AVR)
B-2 Dimensionnement de l’alimentation sans interruption (ASI)
B-3 Dimensionnement du compensateur d’énergie réactive
B-4 Dimensionnement de la centrale éolienne
2.2 Apport des énergies renouvelables
2.2.1 La part du renouvelable dans le mixte énergétique mondial
2.2.2 Apport de l’énergie éolienne dans le système d’alimentation de l’Hôtel
Chapitre III : Etude du gisement éolien et choix technologique de l’aérogénérateur
3.1 Généralités sur l’énergie éolienne
3.1.1 Le gisement éolien
3.1.2 Les éoliennes
3.1.3 Conversion de l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique
3.1.4 Conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique
3.1.4.1 Le convertisseur électromécanique
3.1.4.2 Le multiplicateur de vitesse
3.1.5 Différentes chaines de conversion d’énergie
a. Eolienne à vitesse fixe
b. Eolienne à vitesse variable basée sur une machine asynchrone à double alimentation
c. Eolienne à vitesse variable basée sur une machine synchrone
3.2 Analyse des données réelles du vent
3.2.1 Etude du vent
3.2.2 Application au cadre d’étude
3.2.1.1 Collecte des données brutes de vent
3.2.2.1Variation temporelle de la vitesse moyenne du vent
3.2.2.2 Variation spatiotemporelle des vitesses du vent : la rose des vents
3.3 Potentiel énergétique éolien du site de BMH
3.3.1.1 La puissance utile (demandée par la charge)
3.3.1 Détermination de la puissance à installer
Chapitre IV: Modélisation et simulation
4.1. Introduction
4.2. Présentation de WINWIND1 D60 66m
4.3. Système de contrôle de l’aéroturbine
4.4. Régulation du bus continu et de la puissance injectée au Réseau
4.5. Intégration de WinWinD1 dans le système électrique de l’Hôtel
4.5.1 Paramètres d’entrées du système
4.5.2 Modélisation des sources
4.5.2.1Réseau distributeur
4.5.2.2Groupe électrogène
4.5.2.3Onduleur
4.5.2.4Le générateur éolien
Evaluation Scénrio 1
Alimentation avec le réseau
Energie totale enregistrée en 24h
Energie éolienne produite en 24h
Coût de cession du KWh par l’opérateur du réseau
Facture énergétique de la journée
GAIN BRUT
Sans éolienne
Avec éolienne
E1 = 14679 KWh
E2 = 8653 KWh
C= 100 f/KWh
Alimentation avec Groupe
4.6 Gain hebdomadaire de la production éolienne
Chapitre V : Evaluation financière et rentabilité du projet
5.1 Présentation de RETScreen
5.2 Analyse des coûts
Conclusion générale
Liste des Annexes
Bibliographie
Table des matières
