REVUE INTERNATIONALE D'HELIOTECHNIQUE ENERGIE - ENVIRONNEMENT - N° 36 (2007) 63-74
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Proposition d'une Méthodologie de Reconstitution des Moyennes Mensuelles par Heure des Irradiation Diffuse et Globale en Fonction
des Moyennes Mensuelles par Jour de Quelques Paramètres Météorologiques

M.Koussa 1 1 A Malek et 2M.Haddadi
1Centre de Développements des Energies 2Laboratoire de Dispositifs de Communication
Renouvelables BP 62 Route de l'Observatoire et de Conversion Photovoltaïque, Ecole Nationale
Alger Polytechnique, 10 Avenue Hassen Badi
1Email : mustaphakoussa@hotmail.com el Harrach
1Email : amalek@cder.dz Email : Mourad_Haddadi@yahoo.fr
Reçu le 24/09/2007. En ligne le 28/09/2007
Résumé
L'objectif d e ce travail es t de proposer une
Méthodologie permettant de reconstituer, à partir
des moyennes mensuelles par jour des composantes diffuse et globale du rayonnement solaire, les valeurs moyennes mensuelles par heure des mêmes composantes sur un plan horizontal. Cette méthode consiste en premier lieu à un choix des modèles de reconstitution des moyennes mensuelles par jour des irradiations diffuse et globale proposés dans la littérature par des scientifiques et relatifs à de nombreux sites dans le monde. Ces modèles sont sous forme empiriques ou semi empiriques qui permettent de calculer les valeurs des deux composantes diffuse et globale en fonction des principaux paramètres météorologiques dont la température ambiante, l’humidité relative, la durée d’insolation et de
quelques paramètres astronomiques tels que la déclinaison du soleil, la durée astronomique du jour, la constante solaire, la variation de la distance terre soleil et la moyenne mensuelle par jour de l’irradiation extraterrestre calculée sur un plan horizontal. Nous avons confronté par la suite ces modèles aux valeurs réellement mesurées sur plusieurs sites appartenant à différentes zones climatiques algériennes et nous avons retenu les modèles les plus adéquats. En second lieu, des recherches bibliographiques nous ont conduit à retenir deux modèles respectifs pour la reconstitution des moyennes mensuelles par heure des deux composantes du rayonnement solaire. Comme résultats, nous constatons que suivant les caractéristiques climatiques respectives au site considéré, certains modèles sous-estiment ces composantes, d’autres les surestiment alors que quelques uns sont en bonne concordance avec les valeurs mesurées. Ainsi les modèles retenus respectivement sont ceux de Hussain, .Garg et al Erbset al Liu et Jordan pour la reconstitution des moyennes mensuelles par jour des irradiations globale et diffuse. D'autre part, les modèles de Jain and al et Liu et .Jordan sont retenus pour la reconstitution des moyennes mensuelles par heure des composantes diffuse et globale.
Mots clés: Irradiation diffuse, Irradiation globale, Indice de clarté, Durée d'insolation.
1. Introduction
L’évaluation à long terme des performances des systèmes de conversion de l’énergie solaire s’établit par l’intermédiaire de programmes de simulation numérique. Pour plus de précision et suivant le système considéré, les concepteurs utilisent généralement comme pas de temps, l'heure. Ainsi, à cette échelle, la composante du rayonnement solaire requise est l'irradiation globale incidente sur un plan selon l'inclinaison du capteur considéré. Cette composante ne peut être déterminé avec précision que si elle est directement mesurée ou une des deux composantes du rayonnement solaire soit disponible. Mais dans certains cas, aucune de ces composantes ne l’est. Ce qui conduit à avoir recours aux différentes méthodes et modèles proposés dans la littérature qui permettent de reconstituer ces composantes avec de meilleures précisions.
C’est le cas le plus fréquent dans notre pays dont les stations de mesures des composantes du rayonnement solaire sont rares. Ainsi, pour leur estimation, nous avons eu recours aux modèles théoriques. Ces modèles sont établis en d’autres sites sous forme de modèles empiriques, semi empiriques ou analytiques. Alors, pour qu’ils soient applicables sur un site considéré, ils doivent être confrontés aux valeurs réellement mesurées sur le site considéré ou au moins sur un autre appartenant à une même zone climatique et durant une période qui couvrira les différentes saisons de l'année.
A cet effet, notre travail consiste en première étape en une recherche bibliographique qui nous a permis de regrouper quelques modèles théoriques établis par des scientifiques. Ces modèles sous forme de relations analytiques ou empiriques, relient les moyennes mensuelles par jour des deux principales composantes du rayonnement solaire aux différents paramètres météorologiques. Certains simples modèles empiriques reliant l'indice de clarté à la fraction d'insolation [1-4], d'autre reliant le rapport de l'irradiation diffuse par l'irradiation globale à la fraction d'insolation [5 ].Par ailleurs, des modèles sont sous formes de relations semi empiriques ou analytiques qui expriment la moyenne mensuelle par jour en fonction d'un ensemble de paramètres météorologiques dont la température sèche ou maximale, l'humidité relative et la durée d'insolation et de quelques paramètres astronomiques dont la déclinaison du soleil, la durée astronomique du jour, la constante solaire, la variation de la distance terre soleil et de la moyenne mensuelle par jour de l’irradiation extraterrestre. Cette dernière est calculée sur un plan horizontal. Parmi les modèles retenus nous citons les modèles de Sayigh et al [ 11], S.J. Reddy [12-13], Swartman et al[7], Garg et et al [7], Sabbagh et al [14] , Sambo[15] et Hussain [6] pour la reconstitution de la moyenne mensuelle par jour de l’irradiation globale. Pour la reconstitution de la moyenne mensuelle par jour de l’irradiation diffuse nous avons retenus les modèles de, Hussain [6], Liu and .Jordan [10], Collares-Pereira et al [17], Erbs et al [18] et Iqbal [19-20]. Ceci a été suivi par une confrontation des valeurs calculées par ces modèles avec des valeurs réellement mesurées sur trois sites algériens dont les valeurs mesurées des différentes composantes du rayonnement sont disponibles. Ceci nous a conduit à choisir les modèles qui conduisent à de meilleurs résultats.
En une seconde étape, les modèles retenus sont utilisés pour le calcul des moyennes mensuelles par jour des deux composantes qui seront utilisées à leurs tours comme paramètres d'entrées pour reconstituer les moyennes mensuelles par heures des irradiations diffuse et globale. Pour le faire, nous avons eu recours à la bibliographie, à partir de laquelle nous retenons respectivement deux modèles pour chacune des composantes dont les modèles de Colleras Pereira et al [17], Jain [21] et les modèles de Liu et Jordan [10], Jain pour la reconstitution des irradiations globale et diffuse. Ces modèles sont simplement fonction de la moyenne mensuelle par jour des irradiations diffuse et globale, de l’angle horaire du lever du soleil ainsi que de l’angle horaire. Notons que ces modèles sont les plus usuels dans la littérature [22-23]. Nous confrontons les valeurs calculées par ces modèles aux valeurs mesurées sur chacun des sites choisis.
Comme résultats, nous constatons que suivant les caractéristiques climatiques respectives au site considéré, certains modèles sous-estiment ces composantes, d’autres les surestiment alors que d’autres sont en bonne concordance avec les valeurs mesurées. Ainsi les modèles que nous avons retenus sont respectivement les modèles de Hussain [6], Garg et al [7] et Erbs et al [18], Liu et Jordan [10] pour la reconstitution des moyennes mensuelles par jour des irradiation globale et diffuse. D'autre part, les modèles de Jain [21] et Liu et .Jordan [22] sont retenus pour la reconstitution des moyennes mensuelles par heure des mêmes composantes.
2. Données utilisées
Les données utilisées dans ce travail sont relatives à trois sites algériens à savoir: Bouzaréah, Ghardaïa et Adrar. Ainsi, les coordonnées géographiques de ces sites sont données sur le Tableau suivant :
Tableau 1 : Coordonnées des sites utilisés
|
Site |
Latitude en degrés |
Longitude degrés |
Altitude (m) |
|
Bouzaréah |
36.8 N |
3.08 E |
345 |
|
Adrar |
27.82 N |
0.18 W |
263.9 |
|
Ghardaïa |
32.4 N |
3.80 E |
468.4 |
Il est à noter que 5 minutes et une heure sont respectivement les pas de temps de mesure des paramètres météorologiques et radiométriques sur le site de Ghardaïa et sur les sites de Bouzaréah et Adrar.
3. Méthodes de comparaison
Pour chacun des modèles, pour chaque site et pour chaque mois de l'année, nous calculons deux simples paramètres statistiques dont l'erreur relative et l'écart type pour comparer les valeurs mesurées et celles estimées. La formulation est la suivante :
(1)
Et celle de l'écart type
est donnée par
(2 )
4. Présentation des résultats
Les résultats obtenus sont présentés sous forme de tableaux. Ainsi pour la moyenne mensuelle par jour, pour chacun des mois et chacun des modèles nous donnons sur les Tableaux 2 à 7, les valeurs des erreurs relatives entre les valeurs mesurées et celles estimées. Il est à noter que dans ces tableaux, chacun des modèles et désigné par une lettre et chiffre dont :
Irradiation diffuse irradiation globale
D1 : Hussain G1: Sayigh
D2 : Iqbal G2: Reddy
D3 : Page G3: Swartman 1
D4 : Collares Pereira G4: swartman 2
D5 : Liu & Jordan G5: Garg
D6 : Erbs Duffie & Klein G6: Sabbagh 1
G7: Sabbagh 2
: G8: Hussain
G9:Liu and Jordan
Pour les moyennes mensuelles par heure, nous présentons sur les Tableaux 8 à 13, pour chacun des sites et chacun des mois et chacun des modèles, les valeurs des erreurs relatives moyennes ainsi que l'écart type correspondant.
Nous donnons aussi sur les figures 1-a,b,c et a',b' et c' les courbes de distribution des valeurs mes moyennes mensuelles par jour des irradiations globale mesurées et celles estimées par les modèles de Collares Peirera et de P.C. Jain. Sur les figures 2-a,b,c,2-a',b' et c' nous présentons les courbes de distribution des valeurs de la moyenne mensuelle par jour de l'irradiation diffuse mesurées et celles estimées respectivement par les modèles de Liu & Jordan et celui de P.C.Jain.
4.1 Moyenne mensuelle par jour
Tableau 2 : Erreurs relatives [%] et écart Type entre DHm et DHc ( irradiation diffuse) (Adrar)
|
|
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
|
Jan |
-13.9 |
-39.4 |
-31.3 |
27.4 |
-11.1 |
-17.9 |
|
Fév |
-0.4 |
-22.9 |
-12.5 |
21.8 |
2.6 |
-12.6 |
|
Mars |
-11.6 |
-18.6 |
-5.7 |
14.2 |
5.8 |
-8.6 |
|
Avr |
-24.5 |
-36.7 |
-24.4 |
10.3 |
-8.3 |
-25.2 |
|
Mai |
-18.9 |
-20.3 |
-6.8 |
6.3 |
4.4 |
-10.2 |
|
Juin |
-22.7 |
-14.5 |
1.6 |
-3.1 |
8.6 |
-5.2 |
|
Juil |
-20.9 |
-18.5 |
-3.0 |
-1.4 |
5.6 |
-8.7 |
|
Août |
-14.7 |
-14.3 |
-4.8 |
27.7 |
9.5 |
-4.7 |
|
Septe |
-11.5 |
-8.3 |
-0.8 |
-36.6 |
14.0 |
0.5 |
|
Octo |
-9.3 |
-12.8 |
-2.4 |
25.2 |
10.6 |
-3.3 |
|
Nov |
-11.9 |
-35.8 |
-28.1 |
30.6 |
8.2 |
-15.0 |
|
Déc |
-13.8 |
-14.2 |
-4.2 |
30.2 |
9.5 |
5.5 |
|
Err moy |
8.98 |
13.08 |
14.47 |
21.33 |
10.48 |
9.78 |
|
ET |
294. |
355. |
193. |
353. |
147. |
185.7 |
![]()
|
|
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
|
Janv |
-14.0 |
-3.0 |
-15.7 |
-20.0 |
18.1 |
16.8 |
|
Fév |
-23.6 |
-11.4 |
13.0 |
-33.1 |
11.2 |
-3.2 |
|
Mars |
-24.1 |
-15.5 |
7.9 |
-29.1 |
7.7 |
-6.7 |
|
Avr |
-38.1 |
-10.1 |
19.3 |
-56.0 |
13.5 |
-1.8 |
|
Mai |
-26.3 |
-14.9 |
11.4 |
-51.1 |
8.6 |
-6.3 |
|
Juin |
-20.0 |
-19.9 |
5.9 |
-39.5 |
5.8 |
-8.9 |
|
Juil |
-8.7 |
-18.6 |
3.4 |
-31.0 |
5.1 |
-9.4 |
|
Août |
-15.7 |
-17.4 |
5.9 |
-29.2 |
6.1 |
-8.4 |
|
Sept |
-19.1 |
-13.4 |
-7.6 |
-18.1 |
9.2 |
-4.7 |
|
Oct |
19.9 |
11.6 |
11.8 |
28.5 |
10.9 |
3.1 |
|
Nov |
-12.9 |
-19.5 |
1.7 |
-12.7 |
4.4 |
9.1 |
|
Déc |
-3.5 |
-7.4 |
13.1 |
-7.7 |
14.1 |
12.8 |
|
Err moy |
17.68 |
17.63 |
18.85 |
13.42 |
10.14 |
7.08 |
|
ECT |
303.2 |
221.2 |
147.8 |
509.7 |
130.7 |
112.1 |
Tableau 3 : Ecart relatif [%] et écart Type entre DHm et DHc (irradiation diffuse) (Ghardaïa)
Tableau 4: Ecart relatif [%] et écart type entre DHm et DHc ( irradiations diffuse) (Bouzaréah)
|
|
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
|
Janv. |
-13.2 |
-35.9 |
-14.7 |
-16.8 |
-8.6 |
-10.6 |
|
Fév |
-20.8 |
-15.5 |
-14.4 |
-60.2 |
-9.1 |
-6.8 |
|
Mars |
-17.2 |
-19.3 |
-5.3 |
-35.0 |
-4.7 |
-10.2 |
|
Avr |
-19.4 |
-19.2 |
-4.1 |
-29.5 |
4.7 |
-10.1 |
|
Mai |
-18.6 |
-20.2 |
4.8 |
-45.8 |
4.0 |
-11.1 |
|
Juin |
-15.9 |
-10.9 |
15.9 |
-48.8 |
12.6 |
-1.9 |
|
Juil |
-22.8 |
-21.1 |
6.0 |
-56.0 |
3.6 |
12.0 |
|
Aout |
-23.7 |
-26.7 |
-2.7 |
-34.1 |
1.3 |
-16.9 |
|
Sept |
-25.2 |
-28.1 |
-6.6 |
-23.7 |
-2.5 |
-18.0 |
|
Oct |
-15.3 |
-23.9 |
-4.0 |
-15.7 |
0.9 |
-14.0 |
|
Nov |
-2.7 |
-11.8 |
-8.5 |
-7.8 |
10.5 |
9.2 |
|
Déce |
-0.2 |
-14.2 |
4.4 |
-1.3 |
8.7 |
7.1 |
|
Err |
14.6 |
16.4 |
16.2 |
20.5 |
7.6 |
10.7 |
|
ECT |
276.9 |
311.2 |
125.4 |
562.7 |
98.9 |
172.2 |
|
|
G1 |
G2 |
G3 |
G4 |
G5 |
G6 |
G7 |
G8 |
G9 |
|
Janvier |
-3.3 |
-15.8 |
-52.6 |
-53.6 |
11.3 |
-1.5 |
-6.7 |
-5.2 |
22.9 |
|
Février |
16.5 |
-4.7 |
-23.8 |
-25.9 |
-0.5 |
-16.0 |
13.9 |
5.1 |
27.0 |
|
Mars |
20.4 |
-16.1 |
-18.8 |
-18.3 |
-3.0 |
18.7 |
18.3 |
2.3 |
17.8 |
|
Avril |
22.3 |
-23.7 |
-11.0 |
-8.9 |
-2.3 |
18.1 |
19.8 |
3.3 |
13.1 |
|
Mai |
17.4 |
-43.9 |
-11.0 |
-7.9 |
-2.8 |
11.4 |
15.1 |
2.8 |
11.6 |
|
Juin |
13.8 |
-70.1 |
-13.6 |
-6.2 |
-0.1 |
6.2 |
11.8 |
5.2 |
11.0 |
|
Juillet |
6.6 |
-99.9 |
-212 |
-10.0 |
-1.6 |
-0.9 |
4.1 |
3.9 |
8.9 |
|
Aout |
1.7 |
-91.2 |
-23.5 |
-14.2 |
-3.3 |
-4.1 |
-1.0 |
1.9 |
6.3 |
|
Septembre |
-9.3 |
-70.8 |
-24.1 |
-21.9 |
-3.6 |
-13.2 |
-12.5 |
0.8 |
-6.9 |
|
Octobre |
-3.7 |
-39.3 |
-36.3 |
-36.3 |
-5.9 |
-4.5 |
-6.9 |
-1.5 |
9.7 |
|
Novembre |
-3.1 |
-21.3 |
-47.6 |
-49.2 |
-6.0 |
-1.5 |
-6.5 |
-1.2 |
19.3 |
|
Décembre |
-1.6 |
-19.1 |
-63.0 |
-63.9 |
-8.7 |
0.8 |
4.3 |
-3.1 |
21.1 |
|
Err moy |
10.0 |
43.1 |
28.9 |
26.4 |
4.1 |
8.1 |
10.1 |
3.2 |
14.6 |
|
ECT moy |
837.8 |
3800. |
1607.3 |
1477. |
242.4 |
677.9 |
756.5 |
215 |
864.5 |
![]()
![]()
|
|
G1 |
G2 |
G3 |
G4 |
G5 |
G6 |
G7 |
G8 |
G9 |
|
Janvier |
1.8 |
1.5 |
-46.5 |
-45.5 |
-1.9 |
2.6 |
4.2 |
7.1 |
29.6 |
|
Février |
14.4 |
11.6 |
-23.5 |
-23.5 |
2.0 |
12.7 |
9.3 |
7.1 |
25.9 |
|
Mars |
22.2 |
10.5 |
-9.3 |
-10.6 |
0.7 |
18.3 |
17.7 |
5.9 |
20.7 |
|
Avril |
29.4 |
15.5 |
7.6 |
5.9 |
6.4 |
23.2 |
25.8 |
11.9 |
22.5 |
|
Mai |
22.4 |
3.3 |
6.9 |
3.8 |
1.7 |
13.0 |
18.3 |
6.5 |
16.7 |
|
Juin |
14.3 |
-18.6 |
0.8 |
2.0 |
-1.4 |
2.1 |
9.6 |
3.3 |
10.2 |
|
Juillet |
3. 5 |
-44.8 |
-9.3 |
-11.2 |
-6.0 |
9.7 |
-1.8 |
0.9 |
5.2 |
|
Août |
2. 2 |
-36.5 |
-8.2 |
-10.8 |
-2.7 |
-7.9 |
-3.1 |
1.9 |
7.5 |
|
Septembre |
-6.4 |
-26.9 |
-11.6 |
-12.9 |
-0.1 |
-13.2 |
-12.4 |
4.1 |
11.6 |
|
Octobre |
1.1 |
-7.9 |
-23.8 |
-24.5 |
0.9 |
-1.5 |
-4.6 |
5.5 |
17.9 |
|
Novembre |
-7.4 |
-7.9 |
-51.3 |
-50.7 |
-5.0 |
-7.1 |
-14.0 |
0.3 |
19.9 |
|
décembre |
-5.0 |
-6.5 |
-65.9 |
-64.9 |
-3.9 |
-3.1 |
-11.6 |
1.5 |
24.7 |
|
Err moy |
10.8 |
15.9 |
22.1 |
22.3 |
2.7 |
9.6 |
10.9 |
4.6 |
17.7 |
|
ECT moy |
974.3 |
1443. |
1196. |
1200. |
218.3 |
765.4 |
835.8 |
349.6 |
10126 |
![]()
|
|
G1 |
G2 |
G3 |
G4 |
G5 |
G6 |
G7 |
G8 |
G9 |
|
Janvier |
-62.3 |
-36.8 |
-96.5 |
-99.9 |
-26.3 |
-66.0 |
-77.5 |
-20.7 |
-6.2 |
|
Février |
-33.8 |
-12.1 |
-56.9 |
-51.8 |
-19.5 |
-39.5 |
-46.1 |
-14.0 |
5.1 |
|
Mars |
-5.1 |
13.2 |
-14.2 |
-9.8 |
-8.6 |
-13.2 |
-14.9 |
-4.0 |
12.1 |
|
Avril |
3.8 |
21.5 |
0.9 |
5.3 |
-12.5 |
-8.4 |
-5.1 |
-7.9 |
8.2 |
|
Mai |
18.6 |
34.1 |
13.5 |
16.8 |
5.6 |
5.1 |
11.0 |
-1.9 |
12.6 |
|
Juin |
24.1 |
36.9 |
20.0 |
22.3 |
0.1 |
8.9 |
16.9 |
3.1 |
17.1 |
|
Juillet |
16.5 |
29.5 |
14.1 |
15.3 |
2.4 |
0.1 |
8.6 |
-0.2 |
12.9 |
|
Août |
0.8 |
17.1 |
0.6 |
4.9 |
-7.1 |
-13.9 |
-8.7 |
-6.1 |
4.1 |
|
Septembre |
-13.7 |
8.0 |
-13.4 |
-6.5 |
-8.1 |
-25.3 |
-24.5 |
-7.1 |
4.2 |
|
Octobre |
-27.7 |
0.3 |
-34.9 |
-25.8 |
-8.5 |
-35.6 |
-40.5 |
-5.5 |
8.0 |
|
Novembre |
-70.1 |
-38.5 |
-99.5 |
-92.0 |
-26.8 |
-74.9 |
-86.0 |
-22.2 |
-4.4 |
|
Décembre |
-53.8 |
-28.7 |
-93.9 |
-91.0 |
-8.1 |
-56.8 |
-67.9 |
-3.6 |
12.9 |
|
Err moy |
27.53 |
23.08 |
39.00 |
36.79 |
11.15 |
29.03 |
33.93 |
8.03 |
8.98 |
|
ECT moy |
1109. |
1308.9 |
1471.6 |
1402.3 |
442.9 |
1062.1 |
1242.9 |
323.4 |
558.8 |
4.2 Moyennes Mensuelle par heure
![]()
|
|
janv |
févr |
mars |
avril |
mai |
juin |
juillet |
août |
septem |
octo |
nov |
déc |
Moy |
|
Err 11 Ect 1 |
17.76 99.70 |
18.57 112.17 |
10.43 100.14 |
17.78 92.03 |
12.30 69.78 |
26.64 166.94 |
24.51 134.73 |
18.81 98.39 |
10.76 77.50 |
12.86 89.4 |
16.73 92.91 |
20.34 95.83 |
17.9 100.2 |
|
Err 2 Ect 2 |
18.27 97.06 |
10.60 90.26 |
10.43 71.74 |
17.78 63.06 |
8.17 52.73 |
9.52 79.53 |
6.70 50.74 |
7.75 53.25 |
10.96 58.94 |
10.98 84.27 |
14.98 91.34 |
18.04 87.33 |
12.5 71.71 |
![]()
|
|
janv |
février |
mars |
avril |
mai |
juin |
Juil |
août |
sept |
Octo |
nov |
déc |
Moy |
|
Err 1 Ect 1 |
11.46 30.30 |
6.89 11.11 |
21.60 44.31 |
27.81 83.55 |
24.85 82.50 |
26.74 66.87 |
31.44 90.48 |
13.60 32.60 |
9.49 21.56 |
8.32 17.30 |
9.42 17.44 |
17.25 28.39 |
17.9 44.33 |
|
Err 2 Ect 2 |
10.07 29.24 |
7.40 13.00 |
21.60 47.56 |
27.81 88.14 |
24.86 86.53 |
28.95 71.43 |
33.41 94.92 |
17.20 40.43 |
12.84 29.47 |
8.90 19.77 |
7.47 16.69 |
16.24 27.58 |
12.45 47.56 |
![Zone de Texte: Tableau 7 : Ecart relatif [%] et écart type entre Ghm et Ghc
( irradiation Globale) (Ghardaïa)](36KOUSSAC_fichiers/image012.gif)
|
|
janv |
fév |
mars |
avril |
mai |
juin |
Juil |
août |
sept |
oct |
nov |
déc |
Moy |
|
Err 1 Ect 1 |
6.69 37.59 |
11.33 59.40 |
11.37 67.54 |
25.20 163.5 |
33.49 146.4 |
7.38 29.2 |
8.10 62.1 |
4.50 29.3 |
10.71 62.1 |
15.24 66.3 |
11.79 56.7 |
5.48 22.1 |
12.2 67.54 |
|
Err 2 Ect 2 |
7.29 38.2 |
10.45 69.1 |
11.37 51.64 |
25.20 86.4 |
11.83 54.7 |
9.08 51.2 |
6.02 50.3 |
8.79 54.9 |
7.39 55.0 |
6.33 28.5 |
5.26 33.6 |
6.08 29.7 |
8.0 51.6 |
![]()
![]()
|
|
Janv |
fév |
mars |
avril |
mai |
juin |
Juil |
août |
sept |
Oct |
nov |
Déc |
Moy |
|
Err 1 Ect 1 |
5.33 13.9 |
6.94 17.5 |
19.12 32.7 |
18.19 38.7 |
19.45 44.1 |
19.64 35.6 |
15.03 30.3 |
22.32 57.6 |
16.97 32.5 |
18.49 43.6 |
9.16 17.3 |
6.06 14.9 |
13.57 32.7 |
|
Err 2 Ect 2 |
6.63 16.7 |
10.1 22.1 |
19.1 38.5 |
18.2 43.5 |
22.4 51.2 |
22.7 43.7 |
18.3 39.0 |
25.1 65.1 |
20.1 39.3 |
21.3 48.7 |
11.8 22.3 |
7.1 17.5 |
16.1 38.5 |
![]()
|
|
janv |
fév |
mars |
avril |
mai |
juin |
juil |
août |
sep |
oct |
Nov |
déc |
Moy |
|
Err 1 Ect 1 |
6.49 14.1 |
4.55 12.2 |
7.42 16.1 |
8.66 20.3 |
6.24 15.8 |
12.10 24.5 |
9.75 22.2 |
9.54 20.7 |
9.12 23.0 |
3.70 8.5 |
509 11.9 |
2.11 4.38 |
6.98 6.98 |
|
Err 2 Ect 2 |
7.35 15.1 |
6.93 18.6 |
7.42 20.9 |
8.66 24.2 |
8.10 23.5 |
12.54 28.9 |
13.38 29.6 |
12.62 28.3 |
12.54 30.5 |
5.43 11.1 |
8.22 17.5 |
3.93 8.7 |
8.95 20.9 |
![]()
|
|
Janv |
fév |
mars |
avril |
mai |
juin |
Juil |
août |
sept |
Oct |
nov |
déc |
Moy |
|
Err 1 Ect 1 |
9.56 57.7 |
19.17 56.0 |
11.13 64.3 |
15.55 70.4 |
12.39 62.1 |
28.93 218.2 |
7.88 48.2 |
11.51 46.4 |
10.17 46.1 |
11.77 48..6 |
6.81 33.3 |
9.34 27.7 |
12.72 64.3 |
|
Err 2 Ect 2 |
9.45 45.6 |
16.02 41.9 |
11.13 44.2 |
15.55 50.6 |
10.82 52.9 |
9.26 61.1 |
5.59 40.2 |
9.56 49.3 |
9.50 45.7 |
7.86 36.6 |
5.70 26.1 |
5.40 24.4 |
9.33 44.2 |
( 1- a)

(1-c)

(1- b')

![]()
(1-b)

(1- a')

(1-c')

(2-a )

(2-c)

(2-b')


Discussion des résultats
5.1 Moyennes mensuelles par jour
5.1.1 Irradiation globale
A partir des résultats obtenus ( voir Tableaux 5, 6 et 7) nous constatons que d’un site à un autre, d'une saison à une autre d'un mois à un autre, certains modèles surestiment, d’autres sous-estiment et quelques uns sont en bonne concordance avec les valeurs mesurées. Cependant citons en exemple le modèle de
(2-b)

(2-a')

(2-c')

Reddy,qui surestime la composante globale pour les deux sites Sahariens alors qu'il la sous estime
pour le site de Bouzaréah considéré comme site côtier. Par contre celui de Sayigh et al, qui est en très bonne concordance avec les valeurs mesurées sur les de Ghardaïa et Adrar durant la période septembre - décembre et durant le mois de janvier alors que pour le site de Bouzaréah, il surestime nettement la composante globale durant les périodes janvier - mars et septembre - décembre. De même pour les modèles de Sabbagh et shwartman. Ce qui est du à notre sens que dans la formulation de ces différents modèles dont respectivement Sayigh, Shwatman, Reddy et celui de Sabbagh, d'une part il y a l'effet de la situation géographique et de saison et d'autre part des caractéristiques des zones climatiques de l'Inde représentées par le facteur ψij et ceux des pays du golf ne correspondent pas à ceux des zones climatiques de l'Algérie.
La reconstitution de l’irradiation globale par le modèle de Sambo conduit aux résultats suivants : nous avons remarqué que ce modèle sous-estime cette composante sur toute l’année pour les deux sites d’Adrar et de Ghardaïa. Pour le site de Bouzaréah, il la sous-estime durant la période estivale (Avril- septembre) et il est en bonne concordance avec les valeurs mesurées durant la période hivernale. Ce qui est du à notre sens aux mêmes arguments évoqués précédemment.
Par contre, Garg et al et Hussain, ont proposé quant à eux le même type de modèle. Ces derniers conduisent à des résultats plus meilleurs. Ceci s’explique par le fait que ces derniers modèles tiennent compte de trois paramètres météorologiques (l’humidité relative, température ambiante et durée d'insolation) et de quelques paramètres astronomiques (constante solaire, distance terre soleil, la moyenne mensuelle par jour de l’irradiation extraterrestre, durée théorique du jour). Ainsi les effets de latitude et de saison sont simplifiés par l'utilisation de moyenne mensuelle des différents paramètres astronomiques et géographique par contre les effet des zones climatiques sont représentés d'une part les paramètres météorologiques mesurés et caractérisant les principaux constituants de l'atmosphère qui intervient dans l'atténuation du rayonnement solaire et d'autre part sont inclus dans les coefficients du polynôme proposés. Ainsi d'après les résultats obtenus, bien que ces modèles sont établis pour des sites indous, ils conduisent à de très bons résultats en particulier celui de M.Hussain.
5.1.2 Irradiation diffuse
A partir des résultats obtenus, nous constatons que la relation de Iqbal surestime relativement l’irradiation diffuse avec des erreurs relatives plus ou moins notables sur les trois sites considérés. Les mêmes remarques restent valables pour le modèle de Collares-Periera et al, nous constatons alors que ce dernier, pour le site de bouzaréah, il sous-estime cette composante sauf pour quelques mois de l’année dont juin, juillet août et septembre. Les mêmes observations restent valables pour modèle de Hussein, en particulier sur le site de Ghardaïa.
Pour les modèle d’Erbs et al et celui de Liu and Jordan établis pour quelque sites aux états unis ainsi que le modèle de page qui est établi moyennant les données relatives à plusieurs sites dans le monde dont la latitude est comprise entre 40 degrés Nord et 40 degrés sud, conduisent à de meilleurs résultats. C'est ce qui apparaît sur les Tableaux2,3 et 4. Les erreurs entre les valeurs mesurées et celles estimées respectivement par le modèle de Erbs et al restent relativement réduites pour la majorité des mois de l'année et élevées en particulier sur quelque relatifs à la période hivernale. Elles sont alors, en moyenne compris entre -1.9 % et -18% pour le site d’Adrar, -1.8% et -29% pour le site de Ghardaïa et 05% et -25.2% pour le site de Bouzaréah., quant à celles obtenues à partir du modèle de Liu et Jordan , ces erreurs sont en moyenne compris entre 0.9% et 12.6% pour le site d’Adrar, 4.4% et 18.1% pour le site de Ghardaïa et 2.6% et 14%. Alors pour celles obtenus le modèle de Page, elles sont respectivement comprise entre -.2.7% et 15.9%, 1.7% et 19.3% et -.8% et 31.3% pour les sites d'Adrar, Ghardaïa et Bouzaréah. Comme il a été constaté ci-dessus, les valeurs de l'erreur relative obtenues restent relativement plus importants pour la saison hivernale surtout là où les valeurs de l'irradiation diffuse mesurée reste faible.
5.2 Moyenne mensuelle par heure
5.2.1 Irradiation globale
A partir des courbes de distribution des valeurs mesurées et celles estimées par les modèles de M. Colleras Pereira et Jain voir (Figures1-a, 1-b, 1-,c, 1-a',1-b'et 1-c)', nous constatons que ces distributions suivent une loi gaussienne dont et les fluctuations des valeurs mesurées de ces composantes qui sont apparaissent souvent lors des journées partiellement claires sont atténuées. Ceci est du à notre sens par le fait qu’en moyennant ces valeurs pour chacune des heures et pour chacun des mois conduit à une compensation entres ces valeurs.
Par ailleurs, sur les trois sites considérés, les deux modèles retenus conduisent aux mêmes résultats et sont généralement en bonnes concordances avec les valeurs mesurées sur quelque mois de l'année, surestiment pour d'autre ou sous estiment pour le reste de l’année la composant globale du rayonnement solaire. Citons le cas du site de Bouzaréah, nous constatons que le modèle de Jain conduit à des erreurs plus modérés que celles obtenues par le modèle de Colleras Pereira voir Tableaux 8,10 et 12 dont qu’à l’exception des mois de février et avril restent inférieurs à 10% les mêmes remarques restent valables pour le site de ghardaïa.
Pour le site d’Adrar voir Tableau 8, nous constatons que les modèle Colleras Pereira et Jain conduisent à des résultats quasiment similaires proche des valeurs mesurées pour les mois de janvier, février, mars, avril, mai, octobre, novembre et décembre et plus meilleurs encor les résultats obtenus par le modèle de Jain pour les mois de juin, juillet, août septembre.
5.2.2 Irradiation diffuse
A partir des valeurs des erreurs relatives et écart type entre les valeurs mesurées et celles estimées voir (Tableaux 9,11 et 13) nous constatons que pour le site de Bouzaréah, les modèles de Liu et Jordan et celui proposé par Jain conduisent à des résultats quasi similaires. Nous constatons alors aussi que ces deux modèles conduisent à des résultats très proches des valeurs réellement mesurées pour la période janvier à mai et octobre à décembre. Par contre les erreurs sont plus notables pour la période estivale. Ce qui est du à notre sens que durant la période d’été, les régions côtières sont soumises souvent à des taux d’humidité très élevés et brume de provenance de l'évaporation des eaux de mer, en particulier le site de Bouzaréah. Ce qui conduit à augmenter considérablement la quantité diffuse du Rayonnement solaire. Du point de vue écart relatif et écart type voir (Tableau 13), nous constatons que se soit l’erreur relative ou l'écart type, ils restent modérés . Ainsi, le modèle de B.Y.H Liu and R.C.Jordan conduit à de meilleurs résultats dont l’erreur ne dépassant pas 10%, sauf pour le mois de juin dont les valeurs respectives de erreur relative et l' écart type sont égal est de 12.10 % et 55.84 wh/m2.
Pour ce qui du site de Ghardaïa, si nous observons le Tableau11 nous constatons que les deux modèles conduisent à des erreurs relatives et écart type plus modéré pour la période hivernale dont les mois de janvier, février, novembre et décembre, alors que pour les mois de mars, avril, mai, juin, juillet, août, septembre et octobre, nous constatons que les erreurs obtenues par ces deux modèles sont plus élevés. Ce qui est du à notre sens par le fait que les périodes de mars - mai et septembre –octobre sont caractérisés par des vents de sables ce qui augmente considérablement la quantité diffuse du rayonnement solaire, dont la formulation deux modèles ne tient pas compte de ce phénomène. Du point de vue précision, nous constatons généralement que le modèle de Liu et Jordan conduit à de meilleurs résultats que ceux obtenus à partir du modèle de Jain.
Pour ce qui est du site d'Adrar voir (Tableau 9), nous constatons que ces deux modèles conduisent toujours aux mêmes résultats et sont en bonne concordance avec les valeurs mesurées durant la période hivernale dont les mois de janvier, février, octobre, novembre et décembre. Alors le reste des mois de l'année, ces deux modèles sous à des écarts devient très notable pour cette période dont mars - juillet. Ce qui est du à notre sens pour les même raisons évoquées pour le site de Bouzaréah.
6. Conclusion
Ce travail nous a permis de confronter des valeurs mesurées et celles estimées par différentes corrélations proposées dans la littérature et dont nous avons retenus dans ce travail. Ainsi, nous avons constaté d’une part que certains de ces modèles surestiment, d’autres surestiment les composantes globale et diffuse. Par ailleurs, moyennant seulement les moyennes mensuelles par jours des principaux paramètres météorologiques dont la température sèche et l’humidité relative, les modèles de Hussain, de Garg et al et ceux de Erbs et al, et de Liu and Jordan peuvent respectivement nous conduire avec une grande précision aux valeurs des moyennes mensuelles par jours des irradiations globales et diffuse. D’autre part, nous pouvons affirmer que sur un site donnée, l'utilisation directe d’un modèle proposé dans la littérature, peut conduire à des valeurs erronées qui peuvent influer considérablement sur le dimensionnement des systèmes solaires d’où le surdimensionnement ou le sous dimensionnement du système considéré. Ce qui est du à notre sens que le chois du modèles dépend fortement des caractéristiques climatiques du site considéré par rapport à celles sur le quel on envisage son application. Citant le cas des modèles de .Reddy et al et celui de Swartman pour l’estimation de l’irradiation globale et Les modèles de Collares-Pereira et al et celui Iqbal 1 pour l’estimation de l’irradiation diffuse.
Du point de vue application, bien que ces modèles ont été confrontés sur des sites appartenant au différentes zone climatiques algériennes, nous considérons que les modèles de M.Hussain et celui de Garg et al ainsi que les modèles de Erbs et al et celui de Liu et .Jordan ont donnée une satisfaction suffisante pour qu’il puissent être appliquer sur n’importe quel site Algérien pour reconstituer respectivement la moyenne mensuelle par jours de l’iiradiation globale ainsi que de l’irradiation diffuse.
6.1 Modèles retenus :
6.1.1 Reconstitution des moyennes mensuelles
par jour de l’irradiation globale
6.1.1.1 Relation de H.P.Garg et S.N.Garg
A partir de la courbe de saturation de l’air, H.P.Garg et S.N. Garg, moyennant la méthode des moindres carrés, ont développé une relation multilinéaire reliant l’humidité absolue Ha à l’humidité relative HR et à la température ambiante Ta. A partir de cette corrélation et à partir de la fraction d’insolation définie par le rapport durée d’insolation DI par la durée astronomique du jour Tm et à partir de l’irradiation extraterrestre Gho calculée sur un plan horizontal H.P. Garg et S.N.Garg ont développé la relation suivante :
(3)
avec Ha , l'humidité absolue donnée par la relation suivante :
(4)
6.1.1.2 Relation de M.Hussain [6]
Le modèle de M.Hussain est basé sur le modèle de H.P.Garg et S.N.Garg. Ainsi, l'expression proposée Hussain permett d’estimer l’irradiation globale en fonctions des moyennes mensuelles par jour de l’humidité absolue et de la durée d’insolation. Cette relation est données comme suit :
(5)
DI,Gh0, Tm et Ha sont respectivement les moyennes mensuelles par jour de la durée d’insolation, de l’irradiation extraterrestre calculée sur un plan horizontal, la durée astronomique du jour et de l’humidité absolue.
6.1.2 Reconstitution des moyennes mensuelles par jour de l’irradiation globale
6.1.2.1 Modèle de B.Y.H Liu and R.C.Jordan
[ 10 ]
Une première relation a été établie par B.Y.H Liu and R.C.Jordan qui exprime la fraction de l'irradiation diffuse par rapport à l'irradiation globale KD en fonction de l'indice de clarté KT. Les données utilisées sont relatives au site de Blue Hill Massachusetts (états unis) cette corrélation est données comme suit: