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 Introduction
 Généralités sur les énergies renouvelables
 Description d’une éolienne
 Energie du vent
 Transformatio...
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Dans le cas de notre pays, on est tournées vers le solaire vu le
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Panneau
Photovoltaïque
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hydroélectrique
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hydraulique
Eau
Énergie
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La biomasse
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Énergie géothermique
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Vent
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 L’énergie éolienne a connu un développement depuis 1995 avec une
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Leur rendement aérodynamique est supérieur à celui des éolien...
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 Le vent est un sous-produit de l’énergie primaire provenant du soleil.
 Le soleil chauffe la Terre de façon inégale.
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Trois facteurs déterminent l'énergie du vent balayée par le rotor :
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La masse d'air traversant le rotor est :
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Système à décrochage
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La génératrice est l'élément d'une éolienne qui transforme l'énergie
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 Les interrupteurs utilisés ici sont des transistors IGBT
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L’objectif de notre étude est de voir l’effet de l’implantation d’un parc éolien dans le
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Et on a travaillé avec les vitesses du mois de Janvier 2008, dont les vitesses moyennes
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Présentation énergie éolienne

  1. 1. ................................... ...................................
  2. 2.  Introduction  Généralités sur les énergies renouvelables  Description d’une éolienne  Energie du vent  Transformation de l’énergie éolienne en énergie mécanique  Branchement d’une éolienne au réseau  Impact socio-économique de l’énergie éolienne  Conclusion
  3. 3. L’énergie électrique est un élément crucial pour tout développement socio-économique. Elle est devenue dans la vie quotidienne des populations, notamment dans les pays développés, une forme d’énergie dont on ne peut se passer Donc la production de l’énergie électrique est importante et il est intéressant de pouvoir trouver des solutions afin d’en produire toujours plus mais de manière plus propre et plus durable L’utilisation de combustibles carbonés comme base de la production représente, du point de vue climatique, un danger aux risques importants. De plus, la consommation d’énergie, toujours en augmentation, fait réduire les réserves en énergies fossiles Face à ce dilemme, il s’avère nécessaire de faire appel à des sources d’énergie nouvelles qui seront sans conséquence pour l’homme et l’environnement
  4. 4. Dans le cas de notre pays, on est tournées vers le solaire vu le potentiel du pays en la matière, néanmoins, un programme de développement des énergies nouvelles non polluantes sous toute leur forme a été adopté Actuellement, plusieurs pays sont déjà résolument tournés vers l'énergie éolienne. C'est le cas de l'Allemagne, leader mondial avec une puissance éolienne installée de 12 GW C’est dans cet objectif que vient s’insérer notre étude qui porte sur cette énergie renouvelable en développement en ce moment, qui est l’énergie éolienne
  5. 5. On considère qu’une énergie est renouvelable, toute source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable. On trouve comme énergies renouvelables:
  6. 6. Énergie solaire Lumière Panneau Photovoltaïque Electricité
  7. 7. Énergie hydroélectrique Electricité Centrale hydraulique Eau
  8. 8. Énergie marémotrice Electricité Marée hydrolienne
  9. 9. La biomasse Electricité Biomasse Usine biomasse
  10. 10. Énergie géothermique Electricité la chaleur stockée dans le sous-sol Centrale géothermique
  11. 11. Énergie éolienne Electricité Eolienne Vent
  12. 12. Un aérogénérateur, plus communément appelé éolienne, est un dispositif qui transforme une partie de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique puis en énergie électrique par l'intermédiaire d'une génératrice
  13. 13.  L’énergie éolienne a connu un développement depuis 1995 avec une progression moyenne de 20 % par an dans le monde.  Le coût de production du kilowattheure a progressivement baissé pour atteindre un niveau compétitif par rapport aux autres sources d’énergie.  Dans l’ensemble de la puissance installée, l’Europe est le leader, suivi par l’Amérique du Nord.
  14. 14. Eoliennes à axe vertical Eoliennes à axe horizontal
  15. 15. Eoliennes à axe vertical Eoliennes à traînée différentielle (Rotor Savonius) Variation cyclique d’incidence (Rotor Darrieus)
  16. 16. les éoliennes à axe horizontal Eolienne amont (face au vent) Eolienne aval (derrière le vent)
  17. 17. Le rotor La tour La nacelle Le Moyeu Pale
  18. 18. Les éoliennes à axe horizontal sont les plus employées car : Leur rendement aérodynamique est supérieur à celui des éoliennes à axe vertical L’emprise au sol qui est très faible par rapport aux éoliennes à axe vertical Elles ont un coût moins important
  19. 19. Eolienne amont (face au vent) Eolienne aval (derrière le vent) Exige l’utilisation des pales rigides pour éviter tout risque de collision avec la tour Autorise l’utilisation de rotors plus flexibles L’écoulement de l’air sur les pales est peu perturbé par la présence de la tour Auto-orientable dans le lit du vent Doit généralement être orientée à l’aide d’un dispositif spécifique L’air est plus ou moins perturbé par la présence de la tour
  20. 20. On retrouve l’éolienne dite individuelle installée en site isolé. L'éolienne n'est pas raccordée au réseau, elle n'est pas reliée à d'autres éoliennes. Sinon les éoliennes sont regroupées sous forme de fermes éoliennes (parc éolien), raccordées au réseau.
  21. 21. Les installations peuvent être réalisées sur terre ou de plus en plus en mer avec les fermes éoliennes offshores où la présence du vent est plus régulière
  22. 22. Tout comme l'énergie qui se trouve dans les combustibles fossiles, les énergies renouvelables sont dérivées de l'énergie solaire. Environ un à deux pour cent de l'énergie émise par le soleil est convertie en énergie éolienne. L’énergie cinétique contenue dans le vent est transformée en partie en énergie mécanique par la turbine, puis en énergie électrique par le générateur.
  23. 23.  Le vent est un sous-produit de l’énergie primaire provenant du soleil.  Le soleil chauffe la Terre de façon inégale.  Des endroits plus chauds que des autres.  Dans les endroits chauds, la chaleur est transférée de la surface à l’air.  Donc l’air chaud monte, et de l’air plus froid et plus dense prend très vite sa place, ce qui produit un courant. C’est ce processus qui crée le vent
  24. 24. L’énergie du vent est l’énergie cinétique de l’air qui traverse une certaine surface S. Une éolienne capte l'énergie cinétique du vent et la convertit en un couple qui fait tourner les pales du rotor.
  25. 25. Trois facteurs déterminent l'énergie du vent balayée par le rotor :  la densité de l'air  surface balayée par le rotor  la vitesse du vent
  26. 26. L’énergie du vent est transformée en énergie mécanique par le rotor de l’éolienne Le rotor de l’éolienne est composé des pales
  27. 27. Les éoliennes classiquement utilisées actuellement pour la production électrique sont à axe horizontal et avec une hélice à trois pales à pas variable permettant de s’adapter aux différentes conditions de vent.
  28. 28. Extrados Intrados L : Longueur de la pale C : Corde de la palle
  29. 29. Vent
  30. 30. Rotation Vent
  31. 31. Sens de déplacement Vent Vent relatif Couple
  32. 32. Du fait de la rotation de l’hélice, la vitesse circonférentielle de la pale est différente selon que l’on se place au centre ou à l’extrémité de l’hélice. Le profil de la pale va en s’affinant vers son extrémité. Ces deux caractéristiques permettent à la pale de fonctionner dans des conditions aérodynamiques semblables sur toute sa longueur.
  33. 33. Puissance du vent : La masse d'air traversant le rotor est : La puissance cinétique disponible sur la turbine est :
  34. 34. Si on représente la caractéristique correspondante à l'équation , on s'aperçoit que ce ratio (coefficient de puissance Cp) présente un max de 16/27 soit 0,59 (Limite de Betz).
  35. 35. La relation de la puissance mécanique : permet d'établir un ensemble de caractéristiques donnant la puissance disponible en fonction de la vitesse de rotation du générateur pour différentes vitesses de vent.
  36. 36. Système à décrochage aérodynamique "stall" Système d'orientation des pales "pitch"
  37. 37. La génératrice est l'élément d'une éolienne qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.
  38. 38. machines asynchrones Machine asynchrone à cage d'écureuil La machine asynchrone à double alimentation (MADA) avec rotor bobiné Machines synchrones (Alternateurs) Machines asynchrones (Machines à induction)
  39. 39. La MADA avec rotor bobiné présente un stator triphasé identique à celui des machines asynchrones classiques et un rotor contenant également un bobinage triphasé .
  40. 40. Nous parton des équations générales de la machine asynchrone à rotor bobiné qui s’écrivent, dans un repère triphasé, de la manière suivante :  [Vs] et [Vr] les tensions statoriques et rotoriques de la machine.  [Is] et [Ir] les courants statoriques et rotoriques de la machine.  [φs] et [φr] les flux statoriques et rotoriques de la machine.  [Rs] et [Rr] les résistances des enroulements statoriques et rotoriques de la machine.
  41. 41. Nous allons maintenant décrire la modélisation dans un repère tournant diphasé (d, q) en utilisant les transformations de Park et de Concordia permettant la conservation des puissances.  Vds, Vqs, Vdr et Vqr les tensions statoriques et rotoriques directs et en quadrature du système diphasé.  Ids, Iqs, Idr et Iqr les courants statoriques et rotoriques directs et en quadrature du système diphasé.  θs l’angle électrique du champ tournant statorique.  θr l’angle électrique du champ tournant par rapport au rotor.  φds, φqs, φdr et φqr les flux statoriques et rotoriques directs et en quadrature du système diphasé.
  42. 42.  Les interrupteurs utilisés ici sont des transistors IGBT  Fréquence de commutation élevée  Permet de limiter les perturbations harmoniques
  43. 43. L’objectif de notre étude est de voir l’effet de l’implantation d’un parc éolien dans le réseau Algérien, donc on a choisi la région de Souk-Ahras comme site d’implantation.
  44. 44. Donc on a récupéré la liste des différentes vitesses du vent de la région de Souk- Ahras, donnée par la station météorologique, mesurées durant l’année 2008. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 2 4 6 8 10 12 mois v (m/s) Jan Fév Mar Avr Mai Jui Juil Aoû Sep Oct Nov Déc Les vitesses max mensuelles de l’année 2008
  45. 45. Et on a travaillé avec les vitesses du mois de Janvier 2008, dont les vitesses moyennes journalières sont représenté dans ce graphe. V (m/s) Jour 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vitesse du vent du mois de Janvier
  46. 46. Ces éoliennes utilisent le système de Scherbius avec convertisseurs MLILe parc éolien qu’on va installer, est composé de 6 éoliennes de 1,5 MW chacune. Moins polluant
  47. 47.  Néanmoins, la nouvelle technologie adoptée dans les éoliennes à vitesse variable sont à base de convertisseur avec des transistors IGBT commandés en MLI (Structure de Scherbius), permettent de limiter le mieux possible la production des harmoniques.  L’utilisation des interfaces d’électronique de puissance dans les systèmes éoliens génère des perturbations harmoniques au réseau. On veut savoir Est-ce que le raccordement de ce système sans l’utilisation d’un moyen de filtrage n’affecte pas le réseau électrique?
  48. 48. Parc éolienCharge Jeu de barre BT Jeu de barre MT
  49. 49.  Le Taux de Distorsion Harmonique (THD)  La puissance active et réactive au jeu de barre BT  La puissance active et réactive au jeu de barre MT  Les tensions efficaces au jeu de barre BT  Les tensions efficaces au jeu de barre MT  Les courants efficaces au jeu de barre BT  Les courants efficaces au jeu de barre MT
  50. 50. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 THD 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 THD
  51. 51. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 P B 575 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 P B 575
  52. 52. 0 5 10 15 20 25 30 35 -0.14 -0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 Q B 575 0 5 10 15 20 25 30 35 -0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 Q B 575
  53. 53. 0 5 10 15 20 25 30 35 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 P B 25 0 5 10 15 20 25 30 35 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 P B 25
  54. 54. 0 5 10 15 20 25 30 35 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Q B 25 0 5 10 15 20 25 30 35 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 Q B 25
  55. 55. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Va eff B 575 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Va eff B 575
  56. 56. 0 5 10 15 20 25 30 35 0.706 0.707 0.708 0.709 0.71 0.711 0.712 0.713 Va eff B 25 0 5 10 15 20 25 30 35 0.7065 0.707 0.7075 0.708 0.7085 0.709 Va eff B 25
  57. 57. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Ia eff B 575 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Ia eff B 575
  58. 58. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Ia eff B 25 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Ia eff B 25
  59. 59. Donc on constate que malgré la légère dégradation des signaux, on préfère l’utilisation d’un filtre, pour permettre à l’éolienne de produire une énergie électrique de meilleure qualité.
  60. 60. L’implantation d’un nouveau parc éolien, que se soit sur terre ou sur mer, doit être munie par des études préliminaires très approfondies : Impact sur le milieu naturel Le bruit et les émissions sonores L’intégration paysagère la sécurité des installations
  61. 61. Le développement de l’éolien s’inscrit dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, face aux dangers que représente à l’échelle planétaire le recours massif aux énergies fossiles. D’autre part l’énergie éolienne bénéficie d’une façon générale d’une bonne image auprès du public malgré les oppositions locales qui naissent fréquemment autour des projets pour des motifs environnementaux. En fait, l’éolien industriel qui aujourd’hui ne s’impose toujours pas économiquement, voit son développement lié aux politiques plus ou moins incitatrices propres à chaque pays, ce qui conduit à des situations très contrastées d’un pays à un autre.

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