Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 7 : Principes généraux d'optimisation
Guidance
Définition du besoin
C'est la première, la plus importante et la plus difficile des étapes. Si le concepteur a mal compris le besoin, le dispositif final risque fort de mal y répondre !
La définition du besoin est souvent faite par une autre personne (une autre équipe, une autre entreprise) que celle qui assure la conception du dispositif. Elle prend alors la forme administrative d'une "spécification technique" ou d'un "cahier des charges".
Le cahier des charges doit être établit très soigneusement sous peine d'aboutir à une conception présentant des performances réduites ou (non exclusif) un coût surfait. Il est donc souhaitable qu'il soit rédigé par une personne qualifiée, surtout quand il a un caractère définitif.
Compte tenu de la difficulté qu'il y a à bien cerner le besoin, celui-ci est souvent en pratique précisé pendant la durée de l'étude. Il est alors souhaitable de prévoir un dialogue entre le concepteur et l'auteur des spécifications. Le premier rôle du concepteur sera d'aider le commanditaire à clarifier sa demande.
Cette procédure est difficile lorsque le cahier des charges a une forme administrative contraignante. Une façon de réduire la difficulté est de prévoir d'abord une préétude.
Nous évoquons ci-dessous quelques aspects pratiques rencontrés lors de la définition du besoin.
contraintes destinées à rendre le texte plus clair
Le rédacteur d'un cahier des charges est souvent tenté d'imposer des contraintes inutiles dans le but de rendre le texte plus clair (ce qui a son importance si le texte doit se retrouver un jour entre les mains d'un arbitre extérieur). Il n'est pas toujours conscient de l'influence que ces contraintes peuvent avoir sur la conception. Elles peuvent conduire à un surdimensionnement ou au rejet de structures intéressantes.
Par exemple, on peut imposer dans le cahier des charges d'une installation photovoltaïque que les batteries, une fois complètement chargées, soient capable d'alimenter la charge pendant un nombre fixé de jours même en l'absence de tout éclairement des panneaux. C'est une contrainte simple, mais qui ne correspond qu'imparfaitement à la réalité car, en pratique, les batteries ne sont pas toujours complètement chargées au début d'une période de mauvais temps, et l'éclairement des panneaux n'est pas tout à fait nulle pendant cette période. Une telle contrainte réduit artificiellement l'intérêt d'un dispositif permettant de capter l'énergie du rayonnement solaire même quand celui-ci est réduit.
contraintes imposées par le respect d'une normalisation
L'exigence de clarté notée ci-dessus est particulièrement marquées lorsque les spécifications techniques se référent à une norme. Les normes définissent en détail jusqu'à la procédure à suivre pour déterminer les caractéristiques d'un dispositif. Si les conditions d'essai normalisées ne correspondent pas aux conditions d'utilisation réelles du dispositif, cela peut conduire à des erreurs de dimensionnement.
Nous avons déjà noté le caractère peu réaliste de la normalisation des modules solaires. Comment savoir quelle sera le comportement en conditions réelles d'un module que l'on choisit sur catalogue ? Un autre exemple est celui de la consommation d'un frigo, qui est spécifiée pour des conditions standardisées (température extérieure, nombre d'ouvertures...). Comment savoir quelle sera sa consommation dans d'autres conditions ?
contraintes provenant de choix arbitraires effectués lors d'une étude préalable
Lors d'une préétude, ou d'une étude de l'ensemble du système dans lequel le composant à concevoir devra s'intégrer, on est amené à attribuer à certains paramètres des valeurs "réalistes" déduites de caractéristiques de dispositifs similaires.
Un exemple de paramètre que l'on s'est imposé en semaine 1 est le rendement des batteries.
L'auteur du cahier des charges est alors, surtout s'il est impliqué dans l'étude préalable, tenté d'imposer la valeur de ces paramètres afin que les conclusions de l'étude préalable ne soit pas affectées lors de la conception du dispositif.
A titre d'exemple, notons que le système de commande est souvent conçu avant le système commandé... Il est vrai que l'écriture d'algorithmes peut se faire sans recours à l'expérimentation. Par contre, pour pouvoir tester ces algorithmes par simulation numérique, il faut disposer d'un modèle du dispositif et de valeurs des paramètres réalistes. Les automaticiens ont donc tendance à exiger très vite ces valeurs, et amènent ainsi les concepteurs du dispositif à effectuer des choix à un moment où ces choix ne peuvent pas être faits de façon judicieuse.
utilisation de notions propres à une situation particulière
Un autre problème fréquent est que le concepteur du cahier des charges utilise dans la rédaction de celui-ci des notions qui ne sont valables que dans des hypothèses particulières, alors que ces hypothèses ne doivent pas obligatoirement être vérifiées.
Comme exemple, citons les notions qui ne sont valables que pour les systèmes linéaires (par exemple la notion de résistance électrique). Faire intervenir dans une spécification la résistance interne des batteries n'est guère acceptable puisque la caractéristique courant-tension des batteries est fortement non linéaire.
Ce type de situation se rencontre par exemple lors d'un changement de technique, parce que dans l'ancienne technique l'hypothèse en question était bien vérifiée. Les habitudes des rédacteurs de cahier des charges peuvent ainsi être un frein à l'évolution des techniques.
Une riposte face à ce type de contrainte est de demander (ou d'essayer de deviner) comment le paramètre qui pose problème sera mesuré !
contraintes inutiles trop pénalisantes et incohérences
Le concepteur se trouve dans une situation particulièrement inconfortable lorsqu'un cahier des charges contient des contraintes inutiles trop pénalisantes ou des incohérences, et qu'il n'est pas discutable. Il faut alors effectuer une décision politique entre le respect maximal du cahier des charges (ce qui va augmenter les coûts et donc empêcher de faire une offre raisonnable), voire son refus pur et simple (mais dire que le cahier des charges est impossible à respecter revient souvent à se déclarer incompétent, donc à renoncer au travail), ou son "interprétation raisonnable" (avec l'insécurité juridique qui en découlera).
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Dernière mise à jour le 12-03-2004
