REVUE INTERNATIONALE D'HELIOTECHNIQUE ENERGIE - ENVIRONNEMENT - N° 36 (2007) 63-74
http:\\www.comples.org
___________________________________________________________________________________

 

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

 

 

Zone de Texte: REVUE INTERNATIONALE D'HELIOTECHNIQUE ENERGIE - ENVIRONNEMENT - N° 36 (2007) 63-74
http:\\www.comples.org
___________________________________________________________________________________
 
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

Zone de Texte:  

 

 

 

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 DH( 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

Zone de Texte: Tableau 5 : Ecart  relatif [%]  et écart type  entre GHm GHc  ( irradiation  globale)  (Adrar)
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zone de Texte: Tableau 6 : Ecart  relatif [%]  et écart type  entre GHm  et GHc    ( irradiation  Globale) ( Ghardaïa)
 

 

 

 

 

 

 


 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zone de Texte: Tableau 7 : Ecart  relatif [%]  et écart type  entre GHm  et GHc   ( irradiation  Globale) ( Bouzaréah)
 

 

 

 

 

 

 


 

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

Zone de Texte: Tableau  8 : Ecart Relatif [%]  et écart  type  entre  Ghm et Ghc   ( irradiation Globale )   (Adrar)
 

 

 

 

 

 

 


 

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

 

 

 

 

 

Zone de Texte: Tableau  9 : Ecart  relatif [%]  et écart  type  entre  Dhm et    Dhc   ( Irradiation  Diffuse)  (Adrar)                                          
 

 

 

 

 

 


 

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)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

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

Zone de Texte: Tableau 10 : Ecart  relatif [%]  et écart  type  entre  Ghm et    Ghc  ( Irradiation  Globale)  (Ghardaia)                                         
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zone de Texte:                   Tableau  11  : Ecart  relatif [%]  et écart  type  entre  Dhm et  Dhc   ( irradiation  Diffuse)       (Ghardaïa)
 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

Zone de Texte: Tableau  12  : Ecart  relatif [%]  et écart  type  entre  Ghm et Ghc   ( irradiation  Globale)  (Bouzaréah)                                          
 
 

 

         

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

Zone de Texte: Tableau  13: Ecart relatif [%]  et écart  type  entre  Dhm et Dhc   ( irradiation  Diffuse)  (Bouzaréah)                                          
 
 

 

 

 

 

 

 


 

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')

  

Zone de Texte: Figure 1 : Distribution des valeurs horaires mesurées et celles estimées  par les modèles de Jain et Liu & Jordan (Irradiation Globale)
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 

                                                

 

 

 

(1-b)

 

                                                 (1- a')

 

                                         (1-c')

 

 

 

 

                                                    

 

                                         (2-a )                    

 

                                                (2-c)

 

                                                     (2-b')

 

 

Zone de Texte:                Figure 2 : Distribution des valeurs horaires mesurées et celles estimées  par les modèles
                                            de Jain et Liu et Jordan (Irradiation Diffuse)
 

 

 

 

 

 


 

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: