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Dr Doumbia Niamakolo dit Tiemoko Thèse de doctorat · E.D.S.T.M
Thèse de doctorat · E.D.S.T.M

Modélisation et simulation des systèmes naturels qui influencent le rendement des panneaux solaires photovoltaïques

Dr Doumbia Niamakolo dit Tiemoko

Plateforme de simulation DEVS en Java · Relevés de terrain du 01-01-2023 au 30-06-2023

Fenêtre de simulation de la plateforme : tableau des facteurs, panneau animé, calculs et statistiques
DEVSFormalisme de modélisation
3 facteursSoleil, température, vent
2 160Relevés de terrain simulés
IJEEEArticle publié · DOI Zenodo
Présentation

Introduction

L’énergie occupe une place essentielle dans le développement économique et social de toute nation. Avec la croissance démographique et l’industrialisation croissante, la demande énergétique mondiale ne cesse d’augmenter. Cependant, la dépendance aux sources d’énergie fossiles pose aujourd’hui des problèmes majeurs : l’épuisement progressif des ressources, augmentation des coûts, et surtout l’impact environnemental considérable. Face à ces défis, les énergies renouvelables, et en particulier l’énergie solaire, apparaissent comme une alternative durable, propre et économiquement viable à long terme.

Dans les régions fortement ensoleillées, notamment en Afrique de l’Ouest et en particulier au Mali, l’exploitation de l’énergie solaire représente une opportunité stratégique pour renforcer l’autonomie énergétique et promouvoir un développement durable. Toutefois, le rendement des systèmes photovoltaïques dépend de plusieurs paramètres naturels : l’ensoleillement, la température, le vent, ainsi que des caractéristiques techniques du système (orientation, inclinaison, type de module, etc.). La compréhension de l’influence de ces facteurs est essentielle pour optimiser la performance énergétique et identifier les sites les plus favorables à l’installation.

Or, les études expérimentales sur le terrain peuvent s’avérer coûteuses et longues. D’où l’intérêt de concevoir des outils de simulation numérique, capables de reproduire le comportement d’un système photovoltaïque sous différentes conditions climatiques.

Démarche

Objectifs de la thèse

Principaux

Objectifs principaux

  • Mettre en place une plateforme de simulation DEVS en Java, destinée à modéliser et analyser le comportement des systèmes photovoltaïques.
  • Disposer d’un outil complet, comprenant les codes sources ainsi que la documentation technique et explicative.
  • Contribuer à la détermination des sites optimaux d’installation des systèmes solaires photovoltaïques.
  • Aider à la prédiction et à l’optimisation du rendement énergétique des installations solaires en fonction des conditions environnementales.
Auxiliaires

Objectifs auxiliaires

  • Proposer une interface conviviale et interactive permettant de simuler, visualiser et analyser l’impact de différents paramètres naturels (ensoleillement, température, vent, etc.) sur la performance des panneaux solaires.
  • Mettre en évidence les corrélations entre les conditions climatiques et le rendement énergétique global.
  • Servir d’outil de démonstration, d’expérimentation et de validation des résultats obtenus dans le cadre du travail de recherche associé à la thèse.
Apports

Résultats obtenus

À l’issue du développement de la plateforme, on a obtenu :

Une application fonctionnelle et complète

Développée en Java, basée sur le formalisme DEVS, capable de modéliser et de simuler le comportement d’un système photovoltaïque sous différents scénarios climatiques.

Une interface utilisateur intuitive

Elle permet de :

  • saisir ou importer des données climatiques (ensoleillement, température, vent, etc.) ;
  • visualiser les simulations sous forme de tableaux, des graphes et des statistiques de performance ;
  • et comparer différents sites.

Des résultats de simulation exploitables

Ils montrent clairement :

  • les variations du rendement énergétique selon les paramètres naturels ;
  • les relations entre les conditions environnementales et la performance des panneaux.

Un outil de référence scientifique et pédagogique

Il peut servir :

  • à la recherche (modélisation, validation des modèles des systèmes naturels) ;
  • à la formation (expérimentation et visualisation du comportement des systèmes solaires) ;
  • et à la prise de décision dans les projets d’installation photovoltaïque.
La plateforme

« Modélisation et simulation des systèmes naturels qui influencent le rendement des panneaux solaires photovoltaïques »

Les trois écrans principaux de l’application Java. Cliquez sur une image pour l’agrandir.

AccueilPoint d’entrée : saisie des données, lancement de la simulation, version 1.0.
Saisie des donnéesRelevés de terrain colorés selon les seuils, analyse et commentaires automatiques.
SimulateurPanneau animé ligne par ligne, barre de progression, formules et calculs de chaque ligne.
Démonstration

Application web de simulation

La plateforme est utilisable directement ici, sur ordinateur, tablette et téléphone (Android, iPhone), sans rien installer : consultez les 2160 relevés de terrain, lancez la simulation animée ligne par ligne, puis imprimez le rapport statistique.

Android« Ouvrir en plein écran », puis dans Chrome menu ⋮ > « Installer l'application ». Elle fonctionne ensuite hors connexion.
iPhone / iPad« Ouvrir en plein écran », puis dans Safari bouton Partager > « Sur l'écran d'accueil ».
OrdinateurUtilisez l'application ici, ou installez-la depuis Chrome ou Edge (icône dans la barre d'adresse).
Publication scientifique

Article, revue et certificat

Contribution of Combinational Logic to the Autonomous Behavior of DEVS Systems: Application to Photovoltaic Solar Panels

International Journal of Electrical Engineering and Ethics (IJEEE) · ISSN 2456-9771 · Volume 8, numéro 6, 2025 · Réf. IJEEE-V8I6P5 · Archivé sur Zenodo

Certificat de publication — cliquez pour agrandir
Conférences

Communications scientifiques

Travaux présentés en 2026 à partir de la plateforme DEVS-JAVA : résumés, attestations et documents des conférences.

Article publié · Août 2026 · Bamako

Intégration de la logique combinatoire dans les systèmes DEVS pour le comportement autonome des panneaux photovoltaïques

MSAS 2026 — 15e Symposium Malien sur les Sciences Appliquées, du 2 au 7 août 2026, campus universitaire de Kabala, Bamako. Article présenté et publié dans les actes du symposium (papier n° 11, 7 pages).

Mots-clés : photovoltaïque, logique combinatoire, DEVS, simulation énergétique, comportement autonome.

Lire l’article publié (PDF) Page de l’article publié (MSAS)
Lire le résumé

Le rendement des systèmes photovoltaïques dépend fortement des conditions environnementales telles que l’irradiation solaire, la température ambiante et la vitesse du vent. Les modèles classiques présentent des limites dans la représentation des comportements autonomes et dynamiques des systèmes énergétiques. Cet article propose une approche basée sur l’intégration de la logique combinatoire dans le formalisme DEVS (Discrete Event System Specification) afin de modéliser le comportement autonome des panneaux photovoltaïques. Une classification scientifique des facteurs naturels est utilisée pour transformer les données météorologiques en variables logiques exploitables dans la simulation. Les états environnementaux sont ensuite interprétés par des règles combinatoires permettant au système DEVS d’adapter automatiquement ses états de fonctionnement. Les résultats obtenus montrent une amélioration de l’autonomie décisionnelle ainsi qu’une meilleure représentation des conditions climatiques sahéliennes, notamment au Mali.

Source : article publié et Cahier des résumés MSAS 2026 (ISSN 1987-149X), p. 63.

Avril 2026 · Ségou

Contribution à l’installation d’une mini-centrale hybride solaire à Kabala en Commune V (Bamako, Mali) : simulation multi-facteurs à l’aide d’une plateforme DEVS-JAVA et analyse comparative avec des données de références scientifiques

IEC-2026 — 6e édition de l’Instant de l’Enseignant-Chercheur, Université de Ségou (CERAD), 25 avril 2026. Communication STI-10, panel « Sciences Techniques et Ingénierie ».

Lire le résumé

Cette étude porte sur la contribution à l’installation d’une mini-centrale hybride solaire à Kabala, en Commune V du district de Bamako (Mali), à travers une approche de simulation multi-facteurs basée sur la plateforme DEVS-JAVA. L’objectif principal est d’évaluer et d’optimiser les performances d’un système photovoltaïque hybride en tenant compte des conditions climatiques locales, notamment l’irradiance solaire, la température ambiante et la vitesse du vent.

La méthodologie adoptée repose sur le développement d’un modèle de simulation multi-systèmes permettant de reproduire le comportement du système énergétique dans un environnement réaliste. Les données simulées sont ensuite comparées à des données de références scientifiques afin de valider la pertinence et la fiabilité du modèle. Une approche de classification des conditions climatiques a été mise en place, basée sur trois niveaux d’évaluation : favorable (vert), moins favorable (jaune) et défavorable (rouge). Cette classification permet une lecture simplifiée des performances et facilite la prise de décision pour le dimensionnement du système.

Les résultats obtenus montrent une répartition significative des conditions climatiques influençant la production énergétique. Ils ont permis de proposer un dimensionnement optimal du système, estimé à 4 kWc pour la capacité photovoltaïque et 8 kWh pour le stockage par batterie. Cette configuration assure un compromis entre performance énergétique, fiabilité et adaptation aux réalités climatiques locales.

Cette recherche contribue au développement des micro-réseaux hybrides en contexte sahélien et met en évidence l’intérêt des outils de simulation avancés pour la planification et l’optimisation des systèmes énergétiques durables au Mali.

Source : Livre des résumés IEC-2026 (E-ISSN 1987-1856), p. 112.

Téléchargements

Documents et outils

Présentation de la plateforme, logiciel, rapports de simulation et vidéos.

Synthèse

Conclusion

  • La mise en place d’une plateforme de simulation DEVS/Java pour l’étude et l’optimisation des systèmes photovoltaïques constitue une approche novatrice et scientifique permettant de mieux comprendre le comportement de ces systèmes sous diverses conditions environnementales.
  • Grâce à la modélisation par événements discrets (DEVS), le système est décrit de manière hiérarchique et modulaire, facilitant ainsi la compréhension, la simulation et l’évolution du modèle.
  • Cette approche offre une grande flexibilité pour intégrer de nouveaux paramètres ou étendre la simulation à d’autres sources d’énergie renouvelable.
  • L’outil développé vise non seulement à fournir des résultats de simulation fiables, mais aussi à servir d’appui à la décision dans le choix des sites d’installation et dans la prévision du rendement énergétique.
  • De plus, la plateforme se veut interactive et pédagogique, offrant une interface intuitive adaptée aux besoins des chercheurs, ingénieurs et étudiants.
  • En somme, ce travail contribue à la valorisation de l’énergie solaire par l’apport d’un outil numérique complet, combinant modélisation, simulation et visualisation, dans la perspective d’une meilleure exploitation du potentiel photovoltaïque.
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