fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche bangladaise a mené une étude de modélisation technique et économique des systèmes solaires photovoltaïques sur les toits le long de la ligne MRT 6 du métro de Dacca. Les résultats montrent qu’un système photovoltaïque de 20,38 MW pourrait répondre efficacement aux besoins en électricité auxiliaire et générer des bénéfices financiers intéressants.
Première ligne de métro du Bangladesh, la MRT 6 s’étend sur 21,26 km et a été mise en service commercial fin 2022. Cette ligne surélevée relie la station Uttara North, au nord de Dacca, à la station Motijheel, au sud, avec 16 stations intermédiaires.
L’étude a utilisé deux méthodes de simulation complémentaires : une modélisation technique haute résolution, station par station, à l’aide du logiciel PVsyst pour les 16 stations et 5 dépôts, et une optimisation technico-économique du système hybride photovoltaïque-réseau-batterie via le logiciel HOMER Pro. L’auteur correspondant, Rahat Redwan, indique qu’il s’agit de la première combinaison d’une conception photovoltaïque détaillée au niveau des stations avec une optimisation hybride basée sur les zones, accompagnée d’une analyse de sensibilité complète pour un système de métro en Asie du Sud.
Redwan précise que l’équipe prévoit de poursuivre les recherches dans plusieurs directions, notamment en utilisant des données de charge réelles mesurées dans les stations en exploitation pour remplacer les horaires de fonctionnement hypothétiques actuels, en explorant l’intégration photovoltaïque sur les voies et les rails de guidage surélevés, et en menant une comparaison technico-économique approfondie des produits chimiques de batterie et des options de batteries secondaires dans le contexte des applications de métro.
Dans la modélisation PVsyst, l’équipe a évalué les 16 stations surélevées et 5 bâtiments de dépôt, y compris le dépôt de Diabari, situé à Uttara, au nord de Dacca. Après déduction des zones de toit transparent et réservation de 10 % de perte de surface, la surface totale de toit disponible a été déterminée à 250 469,61 m², dont 60 347 m² pour les stations et 67 052,8 m² pour les bâtiments de dépôt sélectionnés. La modélisation a utilisé des modules photovoltaïques monocristallins de 595 watts disponibles dans le commerce, et a simulé l’orientation des modules, la configuration des onduleurs, les effets d’ombrage et les pertes du système pour estimer la production annuelle d’électricité, le ratio de performance et l’efficacité globale du système.
Les simulations ont utilisé l’ensemble de données météorologiques spécifiques de Dacca, comprenant des paramètres tels que l’irradiance horizontale globale, l’irradiance directe normale, l’irradiance horizontale diffuse, la température ambiante, l’humidité relative, la vitesse du vent et la turbidité de Linke. Le système est conçu en mode connecté au réseau, équipé d’un système de stockage d’énergie par batterie au lithium fer phosphate (LiFePO₄), prenant en charge un flux de puissance bidirectionnel, priorisant l’autoconsommation, l’excédent d’électricité étant injecté dans le réseau national via un tarif de rachat. Le cycle de vie du projet suppose un taux de dégradation annuel des modules photovoltaïques de 2 %.
La modélisation a finalement déterminé un système photovoltaïque d’une capacité totale de 20,38 MW, réparti sur 21 sites (16 stations et 5 bâtiments de dépôt), avec une production annuelle d’électricité supérieure à 25,5 GWh. Ce système pourrait compenser une grande partie des besoins en électricité auxiliaire du métro et réduire d’environ 235 297 tonnes les émissions de CO₂ sur une période d’exploitation de 20 ans, apportant des avantages environnementaux significatifs.
Redwan s’est dit surpris par la rentabilité aussi élevée dans le domaine des transports publics : la période de récupération de l’investissement est de six ans, le taux de rendement atteint 234,1 %, la valeur actuelle nette est de 20,05 millions de dollars américains, et l’ensemble du projet est entièrement financé par des fonds propres, sans recours à l’endettement.
L’étude a également utilisé HOMER Pro pour une optimisation par zones, divisant le corridor du métro en trois zones : la zone A (Uttara), la zone B (Agargaon, Shewrapara, Kazipara) et la zone C (Motijheel, Université de Dacca, Secrétariat). Cette approche zonale a permis d’adapter localement la conception du système en fonction des profils de charge et des conditions environnementales spécifiques à chaque zone. La zone B s’est avérée la plus rentable, avec une valeur actuelle nette de 1,63 million de dollars américains et un coût actualisé de l’électricité compris entre 0,063 et 0,125 dollar américain par kWh. La zone C présentait un coût légèrement plus élevé, mais a réalisé la plus grande réduction d’émissions grâce à sa capacité d’intégration des énergies renouvelables plus forte.
Redwan a ajouté que la zone C, bien que non équipée de stockage par batterie et dépendant entièrement de l’interaction photovoltaïque-réseau, a tout de même atteint une proportion d’énergies renouvelables allant jusqu’à 70 %, affichant la meilleure performance en matière d’émissions parmi les trois zones. L’analyse de sensibilité a révélé une forte interaction entre le tarif de rachat du réseau et l’irradiance solaire, déterminant ensemble quelle configuration (avec ou sans batterie) est la plus avantageuse, de petites variations de prix pouvant complètement modifier l’architecture système privilégiée.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue « Energy Reports » sous le titre « Towards sustainable urban transit: Design of a solar-powered metro rail system ». Des chercheurs de l’Ahsanullah University of Science and Technology (AUST) du Bangladesh, de l’European University of Bangladesh, de la Bangladesh University of Business and Technology (BUBT), du Rajshahi University of Engineering and Technology et du Military Institute of Science and Technology ont participé à ces travaux.
