Techniques de l'Énergie Photovoltaïque au Maroc 03 - Calculs et Ratios

Productible théorique

Pth = Irradiation annuelle × Rendement module

NM CEI 61215 (Modules PV)

- Littoral : 1600-1800 kWh/kWc/an

- Plaines intérieures : 1700-1900 kWh/kWc/an

- Zones désertiques : 2000-2300 kWh/kWc/an

Facteur de transposition

Ft = Irradiation plan incliné / Irradiation horizontale

Logiciels PVsyst/PVGis

- Inclinaison optimale : 1,10-1,15

- Inclinaison 30° : 1,08-1,12

- Façade verticale : 0,85-0,90

Productible réel

Pr = Pth × PR (Performance Ratio)

Guide MASEN

- Résidentiel : 1400-1600 kWh/kWc/an

- Commercial : 1500-1700 kWh/kWc/an

- Centrales : 1600-1900 kWh/kWc/an

1

Irradiation horizontale

2100 kWh/m²/an

Données météorologiques

2

Facteur de transposition

1,12

Plan incliné 28° vers le Sud

3

Irradiation plan incliné

2352 kWh/m²/an

2100 × 1,12

4

Productible théorique

2352 kWh/kWc/an

Sans pertes système

5

Performance Ratio

0,78

Toutes pertes incluses

6

Productible réel

1835 kWh/kWc/an

2352 × 0,78

7

Production totale

18 350 kWh/an

1835 × 10 kWc

Pertes modules

Tolérance fabrication + vieillissement

NM CEI 61215

- Tolérance : -3%

- Vieillissement : -0,7%/an

Pertes température

Perte = γ × (Tcellule - 25°C)

Coefficient γ modules

- Silicium cristallin : -0,41%/°C

- Couches minces : -0,25%/°C

Pertes ombrage

Simulation ou mesure terrain

Guide AMEE

- Ombrage proche : 2-8%

- Ombrage lointain : 1-3%

Pertes encrassement

Facteur régional

Zone climatique

- Littoral : 3-5%

- Intérieur : 5-8%

- Désert : 8-15%

Pertes onduleur

Rendement onduleur × availability

NM EN 62109

- Rendement : 96-98%

- Disponibilité : 99%

Pertes câblage DC

R × I² × temps / Puissance

NM 06.1.106

- Chute tension : 1%

- Pertes Joule : 1-2%

Pertes câblage AC

R × I² × temps / Puissance

NM 06.1.100

- Chute tension : 3%

- Pertes Joule : 1-2%

Autres pertes

Disponibilité + mismatch + divers

Retour d'expérience

- Mismatch : 2-3%

- Maintenance : 1-2%

Modules (tolérance)

Donnée constructeur

-3%

0,970

Température

-0,41% × (45-25)°C

-8,2%

0,918

Encrassement

Zone plaines intérieures

-6%

0,940

Ombrage

Simulation terrain

-3%

0,970

Onduleur

Rendement × disponibilité

-3%

0,970

Câblage DC

Chute tension + Joule

-2%

0,980

Câblage AC

Chute tension + Joule

-4%

0,960

Mismatch

Dispersion modules

-2%

0,980

Autres

Maintenance + divers

-2%

0,980

PR total

∏ PR partiels

-

0,756

Taux d'autoconsommation

TAC = (Énergie autoconsommée / Énergie PV produite) × 100

Guide AMEE autoproduction

- Sans stockage : 30-60%

- Avec stockage : 70-90%

- Site isolé : 95-100%

Taux d'autoproduction

TAP = (Énergie autoconsommée / Consommation totale) × 100

Arrêté 2.17.775

- Dimensionnement optimal : 40-70%

- Surdimensionnement : 80-95%

Facteur de charge

FC = Production réelle / (Puissance installée × 8760h)

Code réseau ONEE

- Résidentiel : 16-21%

- Commercial : 18-23%

- Centrales : 20-26%

Janvier

680

950

520

76,5

54,7

Février

750

900

580

77,3

64,4

Mars

950

850

640

67,4

75,3

Avril

1100

780

580

52,7

74,4

Mai

1250

720

520

41,6

72,2

Juin

1300

850

580

44,6

68,2

Juillet

1380

950

650

47,1

68,4

Août

1320

980

680

51,5

69,4

Septembre

1150

850

620

53,9

72,9

Octobre

950

800

580

61,1

72,5

Novembre

720

880

560

77,8

63,6

Décembre

620

960

500

80,6

52,1

Moyenne annuelle

1017

865

584

57,4

67,5

Câbles DC (chaînes)

S = (2 × L × I × cos φ) / (k × ΔU × U)

NM EN 50618 (Câbles PV)

- 1-5 modules : 4 mm²

- 6-12 modules : 6 mm²

- 13-20 modules : 10 mm²

Câbles DC (collecte)

S = (L × I × √3) / (k × ΔU × U)

NM 06.1.106

- Boîtier-onduleur : 6-16 mm²

- Plusieurs chaînes : 16-35 mm²

Câbles AC

S = (P × L × √3) / (k × ΔU × U × cos φ)

NM 06.1.100

- Résidentiel : 4-10 mm²

- Commercial : 16-50 mm²

- Industriel : 70-240 mm²

Liaison équipotentielle

Section = 16 mm² (cuivre) minimum

NM 06.1.101

- Masse modules : 16 mm²

- Structures métalliques : 25 mm²

Chaîne PV

30

12

600

1%

S = (2×30×12)/(56×0,01×600) = 2,14

4

Collecte DC

50

48

600

1%

S = (50×48)/(56×0,01×600) = 7,14

10

Liaison AC

80

30

400

3%

S = (80×30×1,73)/(56×0,03×400) = 6,17

10

Protection terre

100

-

-

-

Section réglementaire

16

Circuits DC

1% par tronçon

3% total

Code réseau ONEE

ΔU = (2×L×I×ρ)/(S×U) pour monophasé

Circuits AC mono

3% installation

5% total

NM 06.1.100

ΔU = (2×L×I×ρ×cosφ)/(S×U)

Circuits AC tri

3% installation

5% total

NM 06.1.100

ΔU = (√3×L×I×ρ×cosφ)/(S×U)

Circuits auxiliaires

5%

NM 06.1.100

Monitoring, ventilation

Puissance chaîne

4,95

kWc

15 × 330 Wc

Courant Impp

9,2

A

Courant au point de puissance max

Tension Umpp

540

V

15 × 36 V

Longueur câble

40

m

Distance modules-onduleur

Section choisie

6

mm²

Câble 6 mm²

Résistivité cuivre

0,018

Ω.mm²/m

À 70°C

Chute de tension

ΔU = (2×40×9,2×0,018)/6 = 2,21 V

0,41%

Acceptable (<1%)

Fusibles DC

If = 1,5 × Isc module

NM EN 60269-6

- 10 A (chaînes 1-8 modules)

- 15 A (chaînes 9-15 modules)

- 20 A (chaînes 16-20 modules)

Disjoncteur DC

In = 1,25 × Icc chaîne

Guide technique ONEE

- 16 A, 25 A, 40 A, 63 A

- Pouvoir de coupure : 6-10 kA

Disjoncteur AC

In = 1,25 × Inom onduleur

NM 06.1.100

- Résidentiel : 16-40 A

- Commercial : 63-125 A

- Industriel : 160-630 A

Parafoudre DC

Type II - Umax selon zone

NM EN 61643-31

- Zone faible : 600-800 V

- Zone élevée : 800-1000 V

Parafoudre AC

Type I+II selon exposition

NM EN 61643-11

- Résidentiel : 25-40 kA

- Tertiaire : 40-65 kA

Sectionneurs

Calibre = 1,5 × courant max

NM EN 60947-3

- DC : 16-63 A/800-1000 V

- AC : 25-125 A/400 V

Fusibles DC

12

15 A / 1000 V

gPV 15A

Protection chaînes individuelles

Sectionneur DC

6

25 A / 1000 V

ISW-25/1000

Isolement onduleurs

Disjoncteur AC

6

32 A / 400 V

C32 4P

Protection AC onduleurs

Disjoncteur général

1

80 A / 400 V

C80 4P

Protection installation

Parafoudre DC

6

800 V / 20 kA

SPD-800

Protection surtensions DC

Parafoudre AC

1

400 V / 40 kA

SPD-AC40

Protection surtensions AC

Extraction matières premières

150-250

NM EN ISO 14040 (ACV)

- Silicium : 180 kg CO2/kWc

- Aluminium : 120 kg CO2/kWc

- Verre : 50 kg CO2/kWc

Fabrication modules

300-500

Guide AMEE ACV

- Silicium cristallin : 400 kg CO2/kWc

- Couches minces : 250 kg CO2/kWc

Transport

20-50

Selon origine

- Import Asie : 45 kg CO2/kWc

- Import Europe : 25 kg CO2/kWc

- Production locale : 10 kg CO2/kWc

Installation

30-80

Retour d'expérience

- Résidentiel : 40 kg CO2/kWc

- Commercial : 60 kg CO2/kWc

- Centrales : 35 kg CO2/kWc

Exploitation

10-20

Maintenance + O&M

- Nettoyage : 5 kg CO2/kWc

- Maintenance : 8 kg CO2/kWc

- Monitoring : 2 kg CO2/kWc

Fin de vie

-50 à +30

Recyclage vs enfouissement

- Recyclage : -30 kg CO2/kWc

- Enfouissement : +20 kg CO2/kWc

Total cycle de vie

460-850

-

Moyenne Maroc : 650 kg CO2/kWc

Énergie grise

Énergie intégrée fabrication + transport

3000-4500 kWh/kWc

- Modules c-Si : 3800 kWh/kWc

- Onduleurs : 400 kWh/kWc

- Structure : 600 kWh/kWc

Production annuelle

Productible spécifique région

1400-2200 kWh/kWc/an

Voir tableau productible

TRE (Temps Retour Énergétique)

TRE = Énergie grise / Production annuelle

1,8-3,2 ans

- Sud Maroc : 1,8 ans

- Centre Maroc : 2,2 ans

- Nord Maroc : 2,8 ans

Mix électrique Maroc

0,708

Rapport ONEE 2023

- Charbon : 65%

- Gaz naturel : 15%

- Hydraulique : 12%

- Renouvelables : 8%

Charbon uniquement

0,960

Centrales thermiques

Impact maximum évité

Gaz naturel

0,490

Centrales cycle combiné

Impact moyen évité

Import électricité

0,850

Mix Europe/Algérie

Heures de pointe

Empreinte carbone fabrication

100 × 650

65 000

kg CO2 eq

Production totale 25 ans

100 × 2100 × 25

5 250 000

kWh

CO2 évité (mix Maroc)

5 250 000 × 0,708

3 717 000

kg CO2 eq

Bilan carbone net

3 717 000 - 65 000

3 652 000

kg CO2 eq

TRE (Temps Retour Énergétique)

380 000 / 210 000

1,8

ans

Facteur émission PV

65 000 / 5 250 000

0,012

kg CO2/kWh

Réduction émissions

(0,708 - 0,012) / 0,708

98,3

%

Tanger-Tétouan

1450

0,74

2,6

25,2

Oriental

1650

0,76

2,3

28,7

Fès-Meknès

1550

0,75

2,5

27,0

Rabat-Salé-Kénitra

1500

0,74

2,5

26,1

Casablanca-Settat

1580

0,75

2,4

27,5

Marrakech-Safi

1750

0,77

2,2

30,5

Souss-Massa

1850

0,78

2,1

32,2

Régions Sahariennes

2100

0,80

1,8

36,6

Moyenne nationale

1679

0,76

2,3

29,2