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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI-OUZOU
FACULTE DU GENIE DE LA CONSTRUCTION
DEPARTEMENT D’Architecture
Exposé :
Eolienne
Présenté par:
Allek Idir
Kab Farid
Sahki Kamel
Touati Abdelhak
Encadré par:
Mr: Siad
Mr: Metref
Mr: Makhlouf
Introduction:
Les énergies renouvelables est un sujet majeur au niveau mondial, c’est pourquoi on s’est y
intéressé à une forme des ces énergies qui est l’énergie éolienne.
I)L’histoire de l’éolienne:
L’utilisation de la force du vent pour suppléer l’énergie humaine ou animale n’est pas
nouvelle. On peut ainsi trouver la trace d’ancètre des éoliennes modernes jusque dans la
Perse ancienne. Plus prés de nous, certains pays ont, depuis le Moyen âge, largement fait
usage de ce type d’énergie par le biais des moulins à vent (moulins hollandais)ou des
Eoliennes dites américaines que ce soit pour moudre le grain ou pomper l’eau.
Au cours des siècles, on a vu ainsi la technologie des moulins évoluer grâce à l’apparition de
toits orientables permettant une utilisation plus intensive, puis de moulins complets montés
sur pivot. Enfin, la dernière Evolution marquante a été l’adoption de profils semblables à des
ailes d’avion, en lieu et place de la toile tendue sur une structure en bois, du fait de la
compréhension des phénomènes aérodynamiques, acoustiques et aéro-élastiques impliqués.
Parallèlement, les progrès technologiques, tant dans les domaines de l’électrotechnique, de
L’électronique que dans celui des matériaux, font que l’on peut désormais disposer de
machines aux performances étonnantes en terme de puissance produite, tout en limitant les
impacts sur l’environnement.
II) Définition de l’éolienne:
Une éolienne est un dispositif qui transforme
l'énergie cinétique du vent en énergie
mécanique. Le plus souvent cette énergie est
elle-même transformée en énergie
électrique. Les éoliennes produisant de
l'électricité sont appelées aérogénérateurs,
tandis que les éoliennes qui pompent
directement de l'eau sont parfois
dénommées éoliennes de pompage, dont un
type particulier est l'éolienne Bollée.
Les termes de parc éolien ou de ferme
éolienne sont utilisés pour décrire les unités
de production groupées (installées à terre ou
en mer
III) Différents types d’éoliennes :
a) Selon la forme:
Paramètre de disposition d’axe principal
Eoliennes à axe vertical
Eolienne à axe horizontal
Type Savonius Type Darrieus Amont Aval
Direction du vent
Direction du vent
b) Selon leurs productions:
1)Éolienne de grandes productions: qui concerne les machines de plus de 250 kW.
2)Éolienne de moyenne productions: leurs puissance entre 36 kW et 250 kW.
3)Éolienne de faible productions: leurs puissance inferieure à 36 kWh.
c) Selon l’emplacement :
Champ d’éolien Eolienne urbaineParc éolien offshore
IV) Les composante d’une éolienne:
1) La tour
Elle soutient la nacelle et
le rotor.
Matériaux: en béton
massif ou en acier
(tubulaire).
Dimensions: plus de 80
m de haut et un
diamètre supérieur à
10m.
Tour en cours de montage.
Composantes d’une éolienne
2) La nacelle:
Une nacelle montée au sommet du mât,
abritant les composants mécaniques,
pneumatiques, certains composants
électriques et électroniques, nécessaires
au fonctionnement de la machine. La
nacelle peut tourner pour orienter la
machine dans la bonne direction.
Schéma d’une nacelle
(modèle NORDEX 1000)
1et 2 : le rotor.
3 : arbre de transmission.
4 : multiplicateur
5 : frein à disque.
6 : arbre rapide.
7 : génératrice.
8: système de commande.
9: système d’orientation.
3) Le rotor:
Le rotor est composé de moyeu de et de l'hélice.
L'hélice est généralement composé de trois pales.
Les pales sont placées au devant de la nacelle et
reliées ainsi à elle. Les pales produisent une
énergie mécanique qui est transformée en
électricité par la nacelle. L'électricité produite
par la nacelle est transportée par des câbles
situés dans le mât jusqu'à une cabine de
dispersion
Les pales
Le moyeu
Le moyeu est une pièce en acier moulé.
Il supporte les pales et relie le rotor à la
nacelle.
Elles transfèrent la puissance du vent au
moyeu du rotor.
Dimensions et tailles: jusqu’à 40m de
longs et plus de 2,5 mètres de large.
Matériaux: fibre de verre.
V) Le fonctionnement d’éolienne:
-Les pales, le moyeu et le rotor : captent l’énergie produite par le vent et la transforme en
énergie mécanique de rotation.
-Le frein : Permet à l’éolienne de s’arrêter ou de e ralentir en cas de vitesses des vents trop
importants (maximum de 90 KM/H soit environ 30 tours/minute) qui pourrait l’endommager
ou la rendre incontrôlable en réduisant la vitesse de rotation du premier rotor.
-Le multiplicateur : Augmente la vitesse de rotation d’un second rotor (30 tours/minute
maximum) avec un système d’engrenages au delà de 1000 tours/minute pour la génératrice
électrique.
-La génératrice : Transforme l’énergie mécanique de rotation du second rotor en énergie
électrique à la manière d’une dynamo de vélo.
-Le système de régulation électrique : Ralenti le rotor du générateur en cas de surrégime.
Le système d’orientation : Place la nacelle et donc les pales face au vent.
Le mat : Place l’éolienne a une certaine distance du sol, selon la configuration du terrain et
les vents de ce lieu.
Remarque:
La production d’énergie est due au vent, en cas d’inactivité de celui-ci les éoliennes ne
peuvent fonctionner. A partir de 50 km/h, les aérogénérateurs atteignent leur rendement
maximum et au dessus de 90 km/h ils sont arrêtés car ils peuvent devenir incontrôlables.
Une distance de 200 à 400 mètres est impérative entre deux éoliennes. Les aérogénérateurs
sont autonomes, le fonctionnement est supervisé par un système qui permet de gérer la
vitesse du rotor, l’arrêt de l’éolienne en cas de vents trop important.
Le rotor capte
l’énergie
cinétique du
vent
Le rotor transmet sa rotation
directement à l’arbre principal
lent mais puissant. L’énergie
cinétique a été convertie en
énergie mécanique
L’arbre principale transmet une
rotation lente et puissante au
multiplicateur qui la transforme en
rotation rapide mais moins
puissante
Le mouvement rapide est
transmis à l’arbre secondaire
qui est relié à la génératrice
La génératrice transforme l’énergie
mécanique du mouvement rotatif
en énergie électrique
L’énergie produite est
injectée dans le réseau
public
vent
Chaine de transformation énergétique
VI) Calcule de la puissance de l’éolienne:
La puissance du vent contenue dans un cylindre de section est :
p : masse volumique de l'air (air atmosphérique sec, environ : 1,23 kg/m3 à
15 °C et à pression atmosphérique 1,0132 bar)
V: vitesse du vent en m/s
Une éolienne ne permet de récupérer qu'une partie de cette puissance, car
l'écoulement ne peut pas avoir une vitesse nulle après son passage à travers la
turbine (dans le cas contraire, cela reviendrait à « arrêter le vent »).
Formule de Betz
La puissance maximale théorique d'une éolienne est ainsi fixée à :
Cette puissance maximale est ensuite affectée du coefficient de performance
propre au type et au modèle d'éolienne et au site d'installation. Ce coefficient est
en général compris entre 0,20 et 0,70.
Conclusion:
La puissance de l’éolienne dépend de la vitesse de vent donc de la hauteur de la tour ,
et de la surface de balayage donc de a longueur des pales.
VII) Critères de choix de site éolien:
1) Le vent ( sa vitesse et sa régularité)
les sites sont d'abord choisis en fonction de la vitesse et de la fréquence des vents
présents. Un site avec des vents de 30 km/h de moyenne sera huit fois plus
productif qu'un autre site avec des vents de 15 km/h de moyenne. Une éolienne
fonctionne d'autant mieux que les vents sont réguliers et fréquents.
Les site préférable sont les site qui augmente la vitesse du vent
-L'accélération par effet géométrique : lorsque l'air s'engouffre entre deux
obstacles comme deux montagnes ou deux grands bâtiments, il est accéléré. De
même, lorsqu'il rencontre une colline, l'air est accéléré au niveau du sommet.
Ces lieux sont donc très appropriés pour l'installation d'éoliennes. Ils sont
cependant souvent de surface
-La mer et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a aucun
obstacle au vent, et donc, même à basse altitude, les vents ont une vitesse plus
importante et sont moins turbulents. La proximité d'une côte escarpée, en
revanche, créera également des turbulences, usant prématurément certains
composants mécaniques de l'éolienne.
2) La nature du sol:
il doit être suffisamment résistant pour
supporter les fondations de l'éolienne. Ce
critère n'est pas déterminant car dans le
cas d'un sol meuble, des pieux seront
alors enfoncés sous les fondations de
l'éolienne. Il existe aussi des éoliennes
haubanées.
3)L'accessibilité du site: (virages, pente, passage de ponts) doit permettre le
transport des gros éléments de l'éolienne (pales, tour, nacelle) et des grues
nécessaires au montage. Cette contrainte peut limiter la puissance maximale
installable par machine.
4)La connexion au réseau électrique:
Pour cela, les fermes d'éoliennes sont le plus
souvent situées à proximité d'un poste de
transformation haute tension afin de diminuer le
coût de raccordement qui est directement
fonction de la distance à ce
VIII) : Avantages et inconvénients :
Les avantages:
 Ne pollue pas
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 Ne nuit pas à la santé
 Les champs électromagnétiques induits par les éoliennes sont très
faibles, voire quasiment nuls.
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Eolienne

  • 1. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI-OUZOU FACULTE DU GENIE DE LA CONSTRUCTION DEPARTEMENT D’Architecture Exposé : Eolienne Présenté par: Allek Idir Kab Farid Sahki Kamel Touati Abdelhak Encadré par: Mr: Siad Mr: Metref Mr: Makhlouf
  • 2. Introduction: Les énergies renouvelables est un sujet majeur au niveau mondial, c’est pourquoi on s’est y intéressé à une forme des ces énergies qui est l’énergie éolienne. I)L’histoire de l’éolienne: L’utilisation de la force du vent pour suppléer l’énergie humaine ou animale n’est pas nouvelle. On peut ainsi trouver la trace d’ancètre des éoliennes modernes jusque dans la Perse ancienne. Plus prés de nous, certains pays ont, depuis le Moyen âge, largement fait usage de ce type d’énergie par le biais des moulins à vent (moulins hollandais)ou des Eoliennes dites américaines que ce soit pour moudre le grain ou pomper l’eau. Au cours des siècles, on a vu ainsi la technologie des moulins évoluer grâce à l’apparition de toits orientables permettant une utilisation plus intensive, puis de moulins complets montés sur pivot. Enfin, la dernière Evolution marquante a été l’adoption de profils semblables à des ailes d’avion, en lieu et place de la toile tendue sur une structure en bois, du fait de la compréhension des phénomènes aérodynamiques, acoustiques et aéro-élastiques impliqués. Parallèlement, les progrès technologiques, tant dans les domaines de l’électrotechnique, de L’électronique que dans celui des matériaux, font que l’on peut désormais disposer de machines aux performances étonnantes en terme de puissance produite, tout en limitant les impacts sur l’environnement.
  • 3. II) Définition de l’éolienne: Une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Le plus souvent cette énergie est elle-même transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs, tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées éoliennes de pompage, dont un type particulier est l'éolienne Bollée. Les termes de parc éolien ou de ferme éolienne sont utilisés pour décrire les unités de production groupées (installées à terre ou en mer
  • 4. III) Différents types d’éoliennes : a) Selon la forme: Paramètre de disposition d’axe principal Eoliennes à axe vertical Eolienne à axe horizontal Type Savonius Type Darrieus Amont Aval Direction du vent Direction du vent
  • 5. b) Selon leurs productions: 1)Éolienne de grandes productions: qui concerne les machines de plus de 250 kW. 2)Éolienne de moyenne productions: leurs puissance entre 36 kW et 250 kW. 3)Éolienne de faible productions: leurs puissance inferieure à 36 kWh. c) Selon l’emplacement : Champ d’éolien Eolienne urbaineParc éolien offshore
  • 6. IV) Les composante d’une éolienne: 1) La tour Elle soutient la nacelle et le rotor. Matériaux: en béton massif ou en acier (tubulaire). Dimensions: plus de 80 m de haut et un diamètre supérieur à 10m. Tour en cours de montage. Composantes d’une éolienne
  • 7. 2) La nacelle: Une nacelle montée au sommet du mât, abritant les composants mécaniques, pneumatiques, certains composants électriques et électroniques, nécessaires au fonctionnement de la machine. La nacelle peut tourner pour orienter la machine dans la bonne direction. Schéma d’une nacelle (modèle NORDEX 1000) 1et 2 : le rotor. 3 : arbre de transmission. 4 : multiplicateur 5 : frein à disque. 6 : arbre rapide. 7 : génératrice. 8: système de commande. 9: système d’orientation.
  • 8. 3) Le rotor: Le rotor est composé de moyeu de et de l'hélice. L'hélice est généralement composé de trois pales. Les pales sont placées au devant de la nacelle et reliées ainsi à elle. Les pales produisent une énergie mécanique qui est transformée en électricité par la nacelle. L'électricité produite par la nacelle est transportée par des câbles situés dans le mât jusqu'à une cabine de dispersion Les pales Le moyeu Le moyeu est une pièce en acier moulé. Il supporte les pales et relie le rotor à la nacelle. Elles transfèrent la puissance du vent au moyeu du rotor. Dimensions et tailles: jusqu’à 40m de longs et plus de 2,5 mètres de large. Matériaux: fibre de verre.
  • 9. V) Le fonctionnement d’éolienne: -Les pales, le moyeu et le rotor : captent l’énergie produite par le vent et la transforme en énergie mécanique de rotation. -Le frein : Permet à l’éolienne de s’arrêter ou de e ralentir en cas de vitesses des vents trop importants (maximum de 90 KM/H soit environ 30 tours/minute) qui pourrait l’endommager ou la rendre incontrôlable en réduisant la vitesse de rotation du premier rotor. -Le multiplicateur : Augmente la vitesse de rotation d’un second rotor (30 tours/minute maximum) avec un système d’engrenages au delà de 1000 tours/minute pour la génératrice électrique. -La génératrice : Transforme l’énergie mécanique de rotation du second rotor en énergie électrique à la manière d’une dynamo de vélo. -Le système de régulation électrique : Ralenti le rotor du générateur en cas de surrégime. Le système d’orientation : Place la nacelle et donc les pales face au vent. Le mat : Place l’éolienne a une certaine distance du sol, selon la configuration du terrain et les vents de ce lieu. Remarque: La production d’énergie est due au vent, en cas d’inactivité de celui-ci les éoliennes ne peuvent fonctionner. A partir de 50 km/h, les aérogénérateurs atteignent leur rendement maximum et au dessus de 90 km/h ils sont arrêtés car ils peuvent devenir incontrôlables. Une distance de 200 à 400 mètres est impérative entre deux éoliennes. Les aérogénérateurs sont autonomes, le fonctionnement est supervisé par un système qui permet de gérer la vitesse du rotor, l’arrêt de l’éolienne en cas de vents trop important.
  • 10. Le rotor capte l’énergie cinétique du vent Le rotor transmet sa rotation directement à l’arbre principal lent mais puissant. L’énergie cinétique a été convertie en énergie mécanique L’arbre principale transmet une rotation lente et puissante au multiplicateur qui la transforme en rotation rapide mais moins puissante Le mouvement rapide est transmis à l’arbre secondaire qui est relié à la génératrice La génératrice transforme l’énergie mécanique du mouvement rotatif en énergie électrique L’énergie produite est injectée dans le réseau public vent Chaine de transformation énergétique
  • 11. VI) Calcule de la puissance de l’éolienne: La puissance du vent contenue dans un cylindre de section est : p : masse volumique de l'air (air atmosphérique sec, environ : 1,23 kg/m3 à 15 °C et à pression atmosphérique 1,0132 bar) V: vitesse du vent en m/s Une éolienne ne permet de récupérer qu'une partie de cette puissance, car l'écoulement ne peut pas avoir une vitesse nulle après son passage à travers la turbine (dans le cas contraire, cela reviendrait à « arrêter le vent »). Formule de Betz La puissance maximale théorique d'une éolienne est ainsi fixée à : Cette puissance maximale est ensuite affectée du coefficient de performance propre au type et au modèle d'éolienne et au site d'installation. Ce coefficient est en général compris entre 0,20 et 0,70. Conclusion: La puissance de l’éolienne dépend de la vitesse de vent donc de la hauteur de la tour , et de la surface de balayage donc de a longueur des pales.
  • 12. VII) Critères de choix de site éolien: 1) Le vent ( sa vitesse et sa régularité) les sites sont d'abord choisis en fonction de la vitesse et de la fréquence des vents présents. Un site avec des vents de 30 km/h de moyenne sera huit fois plus productif qu'un autre site avec des vents de 15 km/h de moyenne. Une éolienne fonctionne d'autant mieux que les vents sont réguliers et fréquents. Les site préférable sont les site qui augmente la vitesse du vent -L'accélération par effet géométrique : lorsque l'air s'engouffre entre deux obstacles comme deux montagnes ou deux grands bâtiments, il est accéléré. De même, lorsqu'il rencontre une colline, l'air est accéléré au niveau du sommet. Ces lieux sont donc très appropriés pour l'installation d'éoliennes. Ils sont cependant souvent de surface -La mer et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a aucun obstacle au vent, et donc, même à basse altitude, les vents ont une vitesse plus importante et sont moins turbulents. La proximité d'une côte escarpée, en revanche, créera également des turbulences, usant prématurément certains composants mécaniques de l'éolienne.
  • 13. 2) La nature du sol: il doit être suffisamment résistant pour supporter les fondations de l'éolienne. Ce critère n'est pas déterminant car dans le cas d'un sol meuble, des pieux seront alors enfoncés sous les fondations de l'éolienne. Il existe aussi des éoliennes haubanées. 3)L'accessibilité du site: (virages, pente, passage de ponts) doit permettre le transport des gros éléments de l'éolienne (pales, tour, nacelle) et des grues nécessaires au montage. Cette contrainte peut limiter la puissance maximale installable par machine. 4)La connexion au réseau électrique: Pour cela, les fermes d'éoliennes sont le plus souvent situées à proximité d'un poste de transformation haute tension afin de diminuer le coût de raccordement qui est directement fonction de la distance à ce
  • 14. VIII) : Avantages et inconvénients : Les avantages:  Ne pollue pas  Le bruit (par rapport aux autres centrales électrique)  Ne nuit pas à la santé  Les champs électromagnétiques induits par les éoliennes sont très faibles, voire quasiment nuls. Les inconvénients:  L’interception des ondes hertziennes  Le coût  L’impact visuel