Etude d’un système énergétique à base de source d’énergie renouvelable pour l’habitat en site isolé dans les régions subsahariennes

Study of an energy system based on renewable energy sources for isolated site housing in sub-Saharan regions

• Auteur / Autrice : Aminata Kanta
• Direction : Rachid Outbib, Lounès Tadrist
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIS Laboratoire d'Informatique et Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Rachid Bennacer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rachid Outbib, Lounès Tadrist, Jaafar Gaber, Christophe Marvillet, Catherine Cadet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jaafar Gaber, Christophe Marvillet

Mots clés

Mots clés libres

Système Énergétique

Profil d'Usage

Systèmes énergétiques

Afrique Sub-Saharienne

Optimisation

Gestion Énergétique

Energy System

Usage Profile

Renewable Energy

Sub-Sahara Africa

Optimisation

Energy Management

Résumé

Cette thèse traite de la problématique de production énergétique dans le cadre des applications dans les régions subsahariennes. L’objectif est de développer des solutions spécifiques fondées sur les ressources locales et adaptées à des besoins spécifiques. Les travaux de thèse s’articulent autour de trois parties. La première partie est une étude de la consommation énergétique sur le continent africain. Ce travail est d’abord réalisé à travers une analyse des données réelles sur la consommation par habitant, recensées sur la période des deux dernières décennies, et est fondée sur une approche statistique. Ensuite, une classification sur la base d’indicateurs économiques et de la localisation géographique est établie. La deuxième partie est dédié à l’usage de l’énergie. Tout d’abord, une étude approfondie a été effectuée sur les sources de l’énergie, sur sa conversion et son stockage. Puis, une classification des secteurs d’exploitation énergétique est proposée. Ensuite, les profils de consommation sont abordés. Il s’agit de déterminer des approches au vu de modéliser les profils selon la nature de la consommation. Pour conclure cette partie, la consommation énergétique dans la cadre d’applications liées à l’utilisation de l’eau est abordée. La troisième partie, est consacrée au dimensionnement d’un système de pompage basé sur l’exploitation de panneaux solaires pour des utilisations en site isolé. Le dimensionnement est formalisé comme un problème d’optimisation et l’objectif consiste à déterminer la structure optimale en fonction du profil de la consommation d’eau et du disponible énergétique du site considéré.

This thesis addresses the issue of energy production within the context of applications in sub-Saharan regions. The goal is to develop specific solutions based on local resources and tailored to specific needs. The thesis work is structured around three parts. The first part is a study of energy consumption on the African continent. This work begins with an analysis of real data on per capita consumption over the past two decades and is based on a statistical approach. Subsequently, a classification based on economic indicators and geographic location is established. The second part is dedicated to the use of energy. Firstly, an in-depth study was conducted on energy sources, their conversion, and storage. Then, a classification of energy exploitation sectors is proposed. Next, consumption profiles are addressed. The aim is to determine approaches to model the profiles based on the nature of consumption. To conclude this section, energy consumption in applications related to water usage is discussed. The third part is devoted to the sizing of a solar panel-based pumping system for off-grid applications. Sizing is formalized as an optimization problem, and the objective is to determine the optimal structure based on the water consumption profile and the available energy resources at the site in question.