Etude et dimensionnement d‟un système de stockage à pile à combustible dans une habitation

Abstract

Résumé Le développement de nouveaux convertisseurs d’énergie, plus efficients et libérant moins de substances toxiques, tels que la pile à combustible, tend à s’accélérer. Leur diffusion à grande échelle suppose cependant des garanties vis-à-vis de la sécurité et l’environnement. Ce mémoire traite un type de production d'énergie électrique par un vecteur énergétique l'hydrogène, et plus précisément la pile à combustible. Le fonctionnement de la pile, ses caractéristiques et les technologies qui s'y réfèrent sont étudiés. Ce travail est consacré à un dimensionnement d’un chalet alimenté principalement par une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) dans la région de Tikjda à Bouïra et sa modélisation. Ce type de pile à combustible est utilisé dans plusieurs domaines comme le transport, système embarqué et le stationnaire. Le mécanisme de fonctionnement de cette pile est très intéressant : elle convertit l'énergie chimique en énergie électrique selon les réactions d'oxydo-réductions, avec un dégagement d'eau et de chaleur. Nous avons calculé dans le dimensionnement les besoins en électricité, les besoins en eau et les besoins thermiques de notre chalet, à travers ces calculs, nous avons choisi la technologie PEM vitovalor pt2 qui répond à nos besoins de ce chalet. La modélisation et la simulation sur MATLAB SIMULINK nous a permis de comprendre les caractéristiques de polarisation et de puissance et l'influence des paramètres sur le fonctionnement de la pile. Mot clé : pile à combustible ; hydrogène ; oxygène ; Habitat ; cogénération. Abstract The development of new energy converters, more efficient and releasing less toxic substances, such as the fuel cell, tends to accelerate. Their large-scale distribution, however, presupposes guarantees with respect to safety and the environment. This dissertation deals with a type of electrical energy production by an energy carrier hydrogen and more precisely the fuel cell. The functioning of the battery, its characteristics and the technologies, which refer to it, are studied. This work is devoted to the sizing of a chalet powered mainly by a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) in the region of Tikjda in Bouïra and its modeling. This type of fuel cell is used in several fields such as transport, on-board systems and stationary. The operating mechanism of this battery is very interesting: it converts chemical energy into electrical energy according to oxidation-reduction reactions, with a release of water and heat. We calculated in the dimensioning the electricity needs, the water needs and the thermal needs of our chalet, through these calculations, we chose the PEM vitovalor pt2 technology, which meets our needs for this chalet. Modeling and simulation on MATLAB SIMULINK allowed us to understand the polarization and power characteristics and the influence of the parameters on the operation of the cell. Key word: fuel cell; hydrogen; oxygen; dwelling; cogeneration. ملخص يميل تطوير محولات طاقة جديدة، أكثر كفاءة وإطلاق مواد أقل سمية، مثل خلية الوقود، إلى التسارع. ومع ذلك، فإن توزيعها على نطاق واسع يفترض ضمانات فيما يتعلق بالسلامة والبيئة. تتناول هذه الرسالة نوعًا من إنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة الهيدروجين الناقل للطاقة، وبشكل أكثر دقة خلية الوقود. يتم دراسة أداء البطارية، خصائصها والتقنيات التي تشير إليها. هذا العمل مخصص لتحجيم شاليه يعمل بشكل أساسي بخلية وقود غشائية لتبادل البروتونات (PEMFC) في منطقة تكجدة في البويرة ونمذجتها. يستخدم هذا النوع من خلايا الوقود في العديد من المجالات مثل النقل والأنظمة الموجودة على متن الطائرة والثابتة. تعتبر آلية تشغيل هذه البطارية مثيرة جدًا للاهتمام: فهي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية وفقًا لتفاعلات تقليل الأكسدة، مع إطلاق الماء والحرارة. حسبنا بأبعاد احتياجات الكهرباء واحتياجات المياه والاحتياجات الحرارية لشاليهنا، من خلال هذه الحسابات، اخترنا تقنية PEM vitovalor pt2 التي تلبي احتياجاتنا لهذا الشاليه. سمحت لنا النمذجة والمحاكاة على MATLAB SIMULINK بفهم خصائص الاستقطاب والطاقة وتأثير المعلمات على تشغيل الخلية. الكلمات الرئيسية: خلية الوقود؛ هيدروجين؛ الأكسجين؛ مسكن التوليد؛ المشترك للطاقة.