Etude de préfaisabilité et dimensionnement technico économique du petit éolien au mali

UNIVERSITE
U.F.R. Sciences et Technologies
Présenté par : Encadré par
DANTE Abdoul Wahab
Etude de préfaisabilité et
dimensionnement technico
économique du petit éolien au Mali
UNIVERSITE BLAISE PASCAL
Clermont-Ferrand
.F.R. Sciences et Technologies
Encadré par:
Frederic PERISSE
Sébastien MENECIER
2015 - 2016
Etude de préfaisabilité et
dimensionnement technico-
Frederic PERISSE
Sébastien MENECIER

1
Remerciements
J'adresse mes remerciements aux personnes qui m'ont aidé dans la réalisation de ce projet.
En premier lieu, je remercie Monsieur FrédericPERISSE et Monsieur Sébastien MENECIER,
professeurs à l’Université Blaise Pascal. En tant que encadreurs de ce projet, ils m'ont guidé
dans mon travail et m'ont aidé à trouver des solutions pour avancer.
Je remercie aussi les membres du mouvement « I love Wind power », qui m'ont aidé en me
fournissant des données précises sur les types d’éoliennes étudiées dans ce projet.
Enfin, j’aimerais exprimer ma reconnaissance à tousmes professeurs de l’Université Blaise
Pascal pour les bons moments passés ensemble.

Sommaire
1
Sommaire
Introduction ........................................................................................................................................1
1. Présentation générale du Mali et son potentiel éolien................................................................2
1.1. Présentation du Mali :............................................................................................................2
1.2. Ressource du vent au Mali : ..................................................................................................2
2. Etude du vent sur 14 sites:............................................................................................................3
2.1. Extrapolation verticale de la vitesse moyenne du vent à la hauteur du moyeu................7
2.2. Distribution de Weibull..........................................................................................................9
3. Eolienne à flux axial type Hugh Piggot......................................................................................14
3.1. Description ............................................................................................................................14
3.2. Caractéristiques d’une machine typique Piggot................................................................14
4. Calcul du productible..................................................................................................................17
4.1. Influence de la hauteur du moyeu sur le productible :.....................................................19
4.2. Influence du diamètre du rotor sur le productible : .........................................................20
5. Dimensionnement du petit éolien Piggot pour les sites isolés en utilisant Homer Energy pro
22
Conclusion.........................................................................................................................................25
Annexe...............................................................................................................................................26
Références bibliographiques :.........................................................................................................41

Introduction
1
Introduction
Le réseau électrique malien ne couvre pas une grande partie du territoire national. De ce fait, des
groupes électrogènes sont utilisés pour alimenter beaucoup de villes n’ont connecté au réseau
électrique national. Et dans les zones éloignées de ces réseaux et « micro » réseaux, des populations
payent très chères du gazole pour alimenter leur petit groupe électrogène pour ceux qui en ont les
moyens et pour d’autres du pétrole lampant et des batteries qu’ils rechargent souvent à plusieurs
kilomètre pour subvenir à leurs besoins locaux en électricité. La part des énergies nouvelles et
renouvelables est insignifiante dans un contexte d’abondance de ces ressources sur ces localités.
Les éoliennes fabriqué localement par l’équipe EOL Mali, basé au centre du pays dans la région de
Mopti, pourrait donc être une solution pour diminuer les dépenses énergétiques des populations de ces
localités tout en limitant l’utilisation de l’énergie fossile de petits groupes électrogènes au profit d’une
énergie propre avec un coût attractif du kilowattheure.
Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une étude de préfaisabilité sur l’utilisation de petits éoliens à flux
axial de type Hugh Piggot dans les zones rurales isolées au Mali.
Une présentation générale des conditions du vent globales sur le territoire du Mali et des petits éoliens
de type Hugh Piggot a été faite. Puis une estimation de la production de deux petits éoliens de 800 W
et 500W sur 14 sites répartis sur le territoire du pays à partir des données de vent mesurées sur ces
différents sites. Enfin, une étude de dimensionnement de ces éoliennes pour un client typique a été
réalisée(avec le logiciel Homer Energy Pro).

Etude du vent sur 14 sites
2
1. Présentation générale du Mali et son potentiel éolien
1.1. Présentation du Mali :
Le Mali est le plus vaste État d'Afrique de l'Ouest après le Nigeravec ses 1 241 238 kilomètres
carrés. Il est traversé par deux grands fleuves : le Sénégal et le Niger. La plus grande part de
la population vit en zone rurale. La densité, très variable, passe de 90 hab/km² dans le delta
central du Niger à moins de 5 hab/km² dans la région saharienne du Nord.Le pays possède
des frontières communes avec la Mauritanie, l'Algérie, le Niger, le Burkina Faso, la Côte
d’Ivoire, la Guinée et le Sénégal.
Outre la capitale Bamako, les villes principales sont Kayes, Ségou, Mopti, Sikasso,
Koulikoro, Kidal, Gao, Tombouctou,
Le pays possède trois zones climatiques :
 le nord désertique constitue deux tiers du territoire ;
 le centre est une région sahélienne, relativement sèche ;
 le sud est une zone de savane et de forêt.
1.2. Ressource du vent au Mali :
Le tiers (1/3) du territoire (principalement au Nord et accessoirement au Nord-Ouest)
est favorable à l’utilisation des aérogénérateurs pour la production d’électricité avec des
vents moyens de 4,5 à 6,5 m/s. L’étude de faisabilité d’un parc éolien à Gao et d’un parc
éolien (environ 3MW) à Tombouctou montre un potentiel de vent raisonnable sur cette
localité.[1]

3
Figure 1 : Carte des vents indiquant la moyenne annuelle de la vitesse des vents à 50 mètres du sol,
généralisée pour une surface plane avec un coefficient de rugosité z0 =0.03 m [2]
Ces résultats préliminaires montrent une ressource éolienne assez acceptable donc
économiquement faisable surplusieursendroits bénéficiant d’un rayonnement favorable et
produisant des vents plus soutenus. [3]
2. Etude du vent sur 14 sites :
Les 14 stations de mesure sont réparties sur différentesrégions de l’Est à l’Ouest comme le
montre la figure 2.

4
Figure 2 : Localisation des sites de mesure sur la carte du Mali [4]
Ces différents sites sont situés dans les villes suivantes :
 Kayes
 Nioro
 Kangaba
 Kadiolo
 San
 Mopti
 Bandiagara
 Koro
 Niafunke
 Goundam
 Tombouctou
 Hombori
 Gossi
 Gao
La figure (3)montre la distribution du vent de chaque localité de mesure et les paramètres de
Weibull qui permettent d’approcher (fitter) au mieux les différentes distributions statistiques
de la mesure du vent. Les différentes mesures ont été effectuées sur une durée d’un an.

5
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)

6
(g) (h)
(i) (j)
(k) (l)

7
(n)(o)
Figure 3: Distribution statique de la vitesse de vent sur les périodes de mesure. [5]
Où:
: Paramètre d’échelle en m/s ;
: Paramètre de forme sans dimension
: Vitesse moyenne du vent annuelle en m/s ;
: Densité de puissance en W/m2
.
2.1. Extrapolation verticale de la vitesse moyenne du vent à la hauteur du moyeu
Pour calculer le productible, il est nécessaire d’avoir la vitesse du vent à la hauteur du moyeu
(général 12m). Pour ce faire nous allons procéder à une extrapolation verticale de la vitesse
moyenne du vent avec un coefficient de rugosité z0 =0.03 m (une surface plane)pour chaque
site.
La vitesse du vent augmente avec l’altitude. Et le profil d’augmentation de la vitesse du vent
avec l’altitude peut être logarithmique ou exponentiel.
Le profil d’augmentation exponentiel de la vitesse du ventest donné par l’équation (1) : [6]
( ) = ( ) (1)
Et le profil d’augmentation logarithmique de la vitesse du ventest donné par l’équation (2):[7]
( ) = ( )
( )
(2)
Avec ( ): vitesse de vent à la hauteur du rotor z,

8
( ): vitesse du vent à la hauteur de référence (de l’anémomètre)
Zref:hauteur de référence (de l’anémomètre)
Et : coefficient de rugosité.
En se référant sur les valeurs de zo, U(zref) et zref, nous pouvons tracer la variation de la
vitesse avec l’altitude pour la station de Mopti/Sevaré :
Figure 4: Profil d’augmentation de la vitesse du vent U (zref) = 4.55 m/s, zref= 50 m et Zo=0.03
La loi logarithmique semble être la mieux adaptée pour le cas de Mopti car d’après les
données de la NASA (issues de Retscreen), la vitesse moyenne annuelle est de 2.68 m/S à
l’aeroport de Mopti à 10 m de hauteur. De ce fait, dans la suite de cette étude nous allons
considérer cette dernière loi pour l’extrapolation verticale des vitesses moyennes à la hauteur
du moyeu.
A l’aide de scripts Matlab, nous avons effectuél’extrapolation verticale des vitesses moyennes
des différents sites à trois hauteurs du moyeu. Les différentes valeurs sont reportées sur le
tableau 1.
Vitesse du vent (m/s)
3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Logarithmique
Vitesse du vent (m/s)
4.1 4.15 4.2 4.25 4.3 4.35 4.4 4.45
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Loi de puissance

9
Vitesse moyenne du vent à la
hauteur de l’anémomètre
Vitesse moyenne du vent à la
hauteur du rotor(m/s)
Stations de mesure U (m/s) h (m) Z= 15m Z= 12m Z= 10m
Bandiagara 4.34 50 3.64 3.51 3.4
Gao 4.8 40 4.15 4.00 3.88
Goundam 5.47 50 4.58 4.42 4.28
Kadiolo 3.12 40 2.69 2.6 2.52
Kangaba 3.71 40 3.2 3.09 3.00
Kayes 4.18 40 3.61 3.48 3.37
Koro 5.12 50 4.29 4.14 4.00
Mopti/Sévaré 1 4.39 40 3.79 3.66 3.54
Mopti/Sévaré 2 4.55 50 3.81 3.67 3.56
Niafunké 5.44 50 4.56 4.39 4.26
Nioro 4.44 40 3.83 3.7 3.58
San 4.43 50 3.71 3.58 3.47
Tombouctou 5.24 40 4.53 4.36 4.23
Hombori 3.88 22 3.65 3.52 3.42
Gossi 4.12 22 3.88 3.74 3.63
Tableau 1: Valeurs extrapolées des vitesses moyennesde vent de la hauteur de l'anémomètre à la
hauteur du moyeu sur les différents sites.
2.2. Distribution de Weibull
Afin de simplifier l’étude des données sur le vent, on approxime l’histogramme des vents par
la loi de densité de probabilité de Weibull donnée par l’équation (3):
= (3)
Avec:
: Densité de probabilité
: Paramètre d’échelle (m/s)
: Paramètre de forme sans dimension
: vitesse du vent
La vitesse moyenne du vent annuelle est determinée par l’équation (4): [7]
= . Γ(1 + 1/ )(4)
Pour le calcul du productible nous allons effectuer uneextrapolation verticale du paramètre
d’échelle A de la distribution de Weibull des différents sites à trois hauteurs du moyeude la
même manière que nous avons fait avec U et on garde le facteur de forme k. Ces calculs ont
été réalisés à l’aide de scripts Matlab. Les différentes valeurs sont reportées sur le tableau 2.

10
Paramètres de la distribution de Weibull
à la hauteur de l’anémomètre
A (m/s) à la hauteur du rotor
Stations de mesure A (m/s) k h (m) Z= 15m Z= 12m Z= 10m
Bandiagara 4.9 2 50 4.1048 3.9574 3.8370
Gao 5.4 2.35 40 4.6639 4.4964 4.3596
Goundam 6.2 2.54 50 5.1938 5.0073 4.8549
Kadiolo 3.5 2.1 40 3.0229 2.9144 2.8257
Kangaba 4.2 2.47 40 3.6275 3.4972 3.3908
Kayes 4.7 2.18 40 4.0593 3.9136 3.7945
Koro 5.8 2.66 50 4.8587 4.6843 4.5417
Mopti/Sévaré 1 5 2.31 40 4.3184 4.1634 4.0367
Mopti/Sévaré 2 5.13 2.37 50 4.2974 4.1431 4.0171
Niafunké 6.2 2.81 50 5.1938 5.0073 4.8549
Nioro 5 2.25 40 4.3184 4.1634 4.0367
San 5 2.63 50 4.1885 4.0381 3.9153
Tombouctou 5.9 2.87 40 5.0958 4.9128 4.7633
Hombori 4.3 1.57 22 4.0504 3.9049 3.7861
Gossi 4.7 2.12 22 4.4272 4.2682 4.1383
Tableau 2: Valeurs extrapolées du paramètre d'échelle de la hauteur de l'anémomètre à la hauteur du
moyeu sur les différents sites.
Pour justifier ce calcul, nous allons de nouveau calculer la vitesse moyenne grâce aux valeurs
extrapolées du paramètre d’échelle en utilisant l’équation (4). Et les comparer aux vitesses
moyennes directement extrapolée à partir de U.
Vitesse moyenne du vent à la hauteur du rotor (Z=10m)
Stations de mesure Extrapolation à partir de la
vitesse moyenne du vent à la
hauteur de l’anémomètre
Extrapolation puis calcul à
partir du paramètre
d’échelle à la hauteur de
l’anémomètre
Bandiagara 3.3985 3.4004
Gao 3.8752 3.8634
Goundam 4.2833 4.3094
Kadiolo 2.5189 2.5027
Kangaba 2.9952 3.0077
Kayes 3.3747 3.3604
Koro 4.0092 4.0369
Mopti/Sévaré 1 3.5442 3.5763
Mopti/Sévaré 2 3.5629 3.5603
Niafunké 4.2598 4.3237
Nioro 3.5846 3.5754
San 3.4689 3.4788
Tombouctou 4.2304 4.2456
Hombori 3.4163 3.4007
Gossi 3.6276 3.6651

11
Tableau 3: Comparaison des vitesses moyennes calculées avec les valeurs extrapolées du paramètre
d’échelle A et celles extrapolées à partir de la vitesse moyenne du vent à la hauteur de l’anémomètre.
L’extrapolation du paramètre d’échelle est donc justifiée car les vitesses moyennes calculées
avec les valeurs extrapolées du paramètre d’échelle sont très proches de celles extrapolées à
partir de la vitesse moyenne du vent à la hauteur de l’anémomètre.
Afin de vérifier ces valeurs, nous les avons comparées aux mesures effectuées à l’aéroport
(données NASA).
Vitesse moyenne annuelle à 10m(m/s)
Calculée à partir des mesures sur les sites NASA – (Aéroport)
Bandiagara 3.4 2,7
Gao 3.9 4,2
Goundam 4.3 -
Kadiolo 2.5 -
Kangaba 3.0 2,7
Kayes 3.4 3,0
Koro 4.0 -
Mopti/Sévaré 1 3.5 2,7
Mopti/Sévaré 2 3.6 2,7
Niafunké 4.3 3,6
Nioro 3.6 3,1
San 3.5 2,2
Tombouctou 4.3 4,1
Hombori 3.4 -
Gossi 3.6 -
Tableau 4: Vérification des valeurs des vitesses moyennes calculées avec les mesures effectuées à
l’aéroport (données NASA).
Pour plusieurs sites les vitesses moyennes extrapoléessont du même ordre que les vitesses
moyennes mesurées à l’aéroport. Les différents écarts peuvent être dus à la distance qui
sépare les deux lieux de mesure dans la même ville ou des obstacles autour de site de mesure.
La distribution de Weibull du vent des différents sites est donnée pour trois hauteurs
du moyeu (10 m, 12 m et 15 m) sur les figures (5), (6) et (7) :

12
Figure 5: Distribution de Weibull pour les différents sites à 10 m de hauteur.
Figure 6: Distribution de Weibull pour les différents sites à 12 m de hauteur.
Wind speed (m/s)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Windspeeddistribution(%)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Wind speed distribution at 10 m
Bandiagara
Gao
Goundam
Kadiolo
Kangaba
Kayes
Koro
Mopti/Sevaré1
Mopti/Sevaré2
Niafunké
Nioro
San
Tombouctou
Hombori
Gossi
Wind speed (m/s)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Bandiagara
Gao
Goundam
Kadiolo
Kangaba
Kayes
Koro
Mopti/Sevaré1
Mopti/Sevaré2
Niafunké
Nioro
San
Tombouctou
Hombori
Gossi

13
Figure 7: Distribution de Weibull pour les différents sites à 15 m de hauteu
Par la suite, nous allons pouvoir estimer la production annuelle de l’éolienne à ces hauteurs
grâce aux paramètres de Weibull et la courbe de puissance de l’éolienne.
La prochaine partie décrit les caractéristiques des éoliennes étudiées dans cette étude.
Wind speed (m/s)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Bandiagara
Gao
Goundam
Kadiolo
Kangaba
Kayes
Koro
Mopti/Sevaré1
Mopti/Sevaré2
Niafunké
Nioro
San
Tombouctou
Hombori
Gossi

Eolienne à flux axial type Hugh Piggot
14
3. Eolienne à flux axial type Hugh Piggot
3.1. Description
Les éoliennes étudiées dans ce projet sont des éoliennes à flux axial du type Piggot (inventé
par HughPiggot). L’éolienne Piggot s'est imposée comme la référence dans le domaine du
petit éolien auto construit. Elle estsimple à fabriquer, robuste, fiable, et affiche d'excellentes
performances, l'éolienne.[8]
Conçue pour produire avec des vents moyens, elle est un très bon choix pour l'autonomie
électrique sur un site venté.
Il existe une gamme de plus de 6 modèles allant de 100 W jusqu’à 5kW.
Et ayant les diamètres respectives de: 1m20, 1m80, 2m40, 3m, 3m60, 4m20.
3.2. Caractéristiques d’une machine typique Piggot
Les caractéristiques d’une machine typique Piggot sont récapitulées dans le tableau 4, [9].
.
Type
Diamètre
Génératrice
Puissance nominale
Production annuelle estimée
Régulation
Stockage énergie
Mât/hauteur
Eolienne PIGGOTT, 3 pales axe horizontal
2,4m
Discoïde à aimants permanents
700 W
650 kWh/an (4m/s)
1110 kWh/an (5m/s)
1600 kWh/an (6m/s)
Mise en drapeau/ FURLING
Système en 48V (4 Batteries de 12V/170 Ah)
Tubulaire Haubané basculant/12m
Tableau 5: caractéristiques d’une machine typique Piggot de diamètre 2.4 m

15
Figure 8: Exemples de petitséoliens auto construits.
Les caractéristiques d’autres modèles de petit éoliens Piggot sont données ci-dessous [10] :
Model Piggott 3NPiggott 2F Piggott 2.4N
Diamètre 3 m 2 m 2.4 m
Puissance nominale 800W 400W 500W

16
Figure 9 : Courbes de puissance typiques de petits éoliens Piggot.

Calcul du productible
17
4. Calcul du productible
Une fois la courbe de puissance P(v) mesurée pour ces éoliennes et qu’on a la distribution de
Weibull de la vitesse du vent à la hauteur du moyeu, le productible peut être déterminé en
utilisant l’expression suivante [11] :
= ∫ ( ). ( ) (5)
Avec:
: Production annuelle en Wh
: La fonction densité de probabilité de Weibull
( ): Puissance de l’éolienne correspondant à la vitesse du vent
En développant on obtient l’équation (6):
= ∫ ( ) (6)
Figure 10:Courbe de puissance de l’éolienne Piggot 3m et la distribution de Weibull des différents
sites à la hauteur du moyeu (à 10 m).
Sous Matlab nous allons donc procéder comme le montre l’équation (5)
= 8760. ( ) . ( ) (7)
Wind speed (m/s)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Powercurvemeasurement(W)
0
500
1000
Power curve measurement & Wind speed distribution at 10 m
0
0.2
0.4
Wind Turbine Output Bandiagara
Gao
Goundam
Kadiolo
Kangaba
Kayes
Koro
Mopti/Sevaré1
Mopti/Sevaré2
Niafunké
Nioro
San
Tombouctou
Hombori
Gossi

18
Où N = 8760 est la durée de la mesure en h (dans notre cas une année)
Taux de charge :
=
é . 8760
Sur la courbe de puissance on peut considérer une puissance installée de 550 W pour le calcul
du taux de charge du petit éolien Piggot 3 m.
Sites Production
annuelle
kWh
Taux de
charge
en %
Production
mensuelle
kWh
Production
journalière
kWh
Vitesse
moyenne
annuelle à
10m(m/s)
'Bandiagara' 1564.66 32 130.39 5.43 3.40
'Gao' 1985.28 41 165.44 6.89 3.88:
'Goundam' 2507.64 52 208.97 8.71 4.28
'Kadiolo' 668.42 14 55.70 2.32 2.52
'Kangaba' 998.42 21 83.20 3.47 3.00
'Kayes' 1449.99 30 120.83 5.03 3.37
'Koro' 2112.91 44 176.08 7.34 4.01
'Mopti/Sevaré1(40m)' 1650.55 34 137.55 5.73 3.54
'Mopti/Sevaré2(50m)' 1611.63 33 134.30 5.60 3.56
'Niafunké' 2457.91 51 204.83 8.53 4.26
'Nioro' 1670.38 35 139.20 5.80 3.58
'San' 1440.95 30 120.08 5.00 3.47
'Tombouctou' 2336.63 49 194.72 8.11 4.23
'Hombori' 1753.48 36 146.12 6.09 3.42
'Gossi' 1824.42 38 152.04 6.33 3.63
Tableau 6: Production annuelle de l’éolienne Piggot 3m à la hauteur du moyeu (à 10 m).
Ce tableau montre une faisabilité nette de l’éolienne Piggot 3m sur l’ensemble des sites car la
consommation moyenne journalière d’électricité dans les zones rurales au Mali ne dépasse pas les
2kWh voire 1kWh pour beaucoup personne dû au prix élevé de l’électricité.

19
En termes de production annuelle nous constatons que l’éolienne produit plus d’énergie sur la
station de Goundam (environ 2500 kWh par an)tandis qu’à la station deKadiolo elle ne
produit qu’environ 668 kWh par an.D’une façon générale, les sites situés au Nord du pays
(Villes de Goundam, Niafunké, Tombouctou et Gao) affichent une grande production
annuelle par rapport aux autres sites.
4.1. Influence de la hauteur du moyeu sur le productible :
Afin de voir l’influence de la hauteur du moyeu, nous allons comparer le productible de
l’éolienne pour différentes hauteurs du moyeu.
Wind speed (m/s)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Powercurvemeasurement(W)
0
200
400
600
Mopti/Sevaré1
0
0.1
0.2
0.3
h1=10 (m)
h1=12 (m)
h1=15 (m)
h1=40 (m)
h1=100 (m)
Wind Turbine Output

20
Nous pouvons remarquer que plus on augmente en hauteur, plus la distribution de Weibull
devient la large et couvre une grande partie de la courbe de puissance, donc l’éolienne produit
plus d’énergie. Le tableau 7 montre la production de l’éolienne pour différente hauteur.
'Mopti/Sevaré1'
Hauteur Production
annuelle
kWh
Taux de
charge
(%)
Production
mensuelle
kWh
Production
journalière
kWh
Vitesse moyenne
annuelle à 10m
10 m 1650.55 34 137.55 5.73 3.54 m/s
12 m 1784.11 37 148.68 6.19 3.66 m/s
15 m 1952.11 41 162.68 6.78 3.79 m/s
40m 2727.85 57 227.32 9.47 4.39 m/s
100 m 3459.49 72 288.29 12.01 4.95 m/s
Tableau 7:Production de l’éolienne pour différentes hauteurs du moyeu
En passant de 10 m de hauteur du moyeuà 12 m on gagne environ 134 kWhpar an tandis
qu’en passant à 15 m de hauteur on gagne environ 300 kWh par an. Reste à comparer le coût
de cette extension vis-à-vis du gain de production.
4.2. Influence du diamètre du rotorsur le productible :
Comme pour la hauteur, nous voulons voir l’influence du diamètre du rotor sur le productible
de l’éolienne. Le tableau 8 montre la production de deux types de petit éolien Piggot ayant un
diamètre différent.
Site
Diamètre du rotor
3 m 2.4 m
Production annuelle
kWh pour Hmoyeu = 10 m
Production annuelle
kWh pour Hmoyeu = 10 m
Bandiagara 1564.66 598.9
Gao 1985.28 766.9
Goundam 2507.64 974.5
Kadiolo 668.42 232.2
Kangaba 998.42 375.2
Kayes 1449.99 552.8
Koro 2112.91 818.7
Mopti/Sévaré 1 1650.55 634.0
Mopti/Sévaré 2 1611.63 619.7
Niafunké 2457.91 952.0
Nioro 1670.38 641.3
San 1440.95 559.0
Tombouctou 2336.63 906.6
Hombori 1753.48 712.0
Gossi 1824.42 704.0
Tableau 8:Production dedeux types de petit éolien Piggot de diamètres 3 m et 2.4 m

21
Nous remarquons un grand écart de production annuelle de ces deux petits éoliens Piggot
ayant pourtant des diamètres très voisin. Ce grand écart de production est surtout dû au fait
que le premier type (diamètre 3 m) démarre pour des vents plus faibles comme le montre la
figure (12) et délivre une grande puissance pour les vents faible. Il est doncbien adapté au site
relativement moins venteux. D’où l’intérêt de bien optimiser le profil aérodynamique des
pales lors de la fabrication du petit éolien auto construit particulièrement pour les sites peu
ventés.
Figure 11 : Courbes de puissance de types de petit éolien Piggot
Puissance(W)

Dimensionnement de l’éolienne
22
5. Dimensionnement du petit éolien Piggot pour les sites isolés en utilisant
Homer Energy pro
Le logiciel Homer Energy pro est un logiciel de dimensionnement technico-économique de
micro réseau. Avec une version d’évaluation de 30 jours qui a déjà expiré depuis le mois
Décembre nous n’avons malheureument pas pu faire toute les simulations voulus. Nous allons
donc présenter brièvement les simulations faites durant cette période.
Le système étudié est un système hybride (pétit éolien Piggot et PV). Ce choix a été fait pour
diminuer l’éffet de l’intermittance avec la combinaison de deux types de sources. L’étude a
été faite avec les données de vent du site de Mopti/Sévaré et d’ensoleillement prises sur
Retscreen.
Figure 9: Exemple d'un système hybride pour les sites autonomes
Profil de charge type d’un habitant:
Production
Puissance
(W)
Utilisation
(Nbre d’heure
par jour
Consommation
journalière
Item Quantité
consumption
(Wh/day)
Lampes 22 4 6 528

23
Ventilateur 32 1 3 96
Télévision 250 1 4 1000
Charge de téléphone 5 2 2 20
Radio 4piles 7 1 4 28
1692 Wh/jour
617,58 kWh/an
Tableau 9: Profil journalière de charge typique d'un habitant
Résultats de la simulation:
1.5 9
2 13
2.5 20
3 35
3.5 59
4 80
4.5 129
5 160
5.5 220

24
Après la simulation pour undimensionnement technico-économique du système hybride,
Homer propose 5 petits éoliens Piggot de diamètre 2.4 m vu précédemment, une puissance PV
de 330 W, 5 batteries dont j’ai oublié de copier les capacités de stockage un onduleur de 3 kW
pour les hauteurs du moyeu de 10 et 12 m. Pour une hauteur de 15 m Homer propose
seulement 4 petits éoliens Piggot de 2.4 m.
Pour le petit éolien Piggot de diamètre 3 m, le nombre d’éolienne va certainement baisser car
la production journalière pour le site étudié (Mopti/Sévaré) est de seulement 1.76 kWh pour le
petit éolien Piggot de diamètre 2.4 m contre 4.58 kWh pour le petit éolien Piggot de diamètre
3.

Conclusion
25
Conclusion
Dans cette étude, nous avons vu l’importance de la localisation du site, de la hauteur et du diamètre du
petit éolien sur le productible. Ainsi, nous avons vu que le petit éolien est économiquement faisable
sur une grande partie du territoire du Mali. Aussi nous avons vu que l’éolienne produit plus de
puissance pour les sites situés dans le Nord du pays.Cette étude de préfaisabilité donne un aspect
général de faisabilité du petit éolien. Pour plus de précision dans le calcul du productible il
estnécessaire de faire une mesure de vent à la hauteur du moyeu.

Annexe
Annexe
Profil journalière de la production d’un petit éolien Piggot 2.4 m sur le site de Mopti/Sévaré :
Profil journalière de la production d’un petit éolien Piggot 2.4 m sur le site de Mopti/Sévaré
Wind speed (m/s)
50 100 150 200 250 300 350 400
WindTurbineoutput(W)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Matlab program validation with Homer Pro
Homer
Matlab program

Annexe
L’estimation des coûts de production de l'électricité (100 USD/baril) dans les centres isolés
est présentée dans la Figure 3.18.
Figure 3.18. Estimation des coûts de production de l’électricité dans les centres isolés à 100
USD/baril
Données de station de mesure: [Estimation of solar and wind ressources]
1.1. Station de Kayes:
1.2. Station de Nioro:

Annexe
1.3. Station de Kangaba:
1.4. Station de Kadiolo:

Annexe
1.5. Station de San:
1.6. Station de Mopti:

Annexe
1.7. Station de Bandiagara:
1.8. Station de Koro:

Annexe
1.9. Station de Niafunke:

Annexe
1.10. Station de Goundam:
1.11. Station de Tombouctou:

Annexe
1.12. Station de Hombori:

Annexe
1.13. Station de Gossi:

Annexe
Estimated power output and monthly energy production
In the manual Piggott gives the estimated rated power Pmean and monthly energy production
Emonth at different mean wind speeds, for all turbine dimensions. In Table 2.2 these values
areshown for the 1.8 m and 3.0 m turbines. The mean power Pmeancan be calculated from
themonthly energy production Emonth and is shown in the table as well. At a mean wind
speed of4 m/s, which is characteristic for Mali, the power output for a 1.8 m turbine is
estimated to be42 W, giving a monthly energy production of 30 kWh. In this thesis the real
power for the 1.8m turbine will be measured.
Turbine diameter 1.8 m 3.0 m
Rated power 350 W 800 W
Pmean Emonth Pmean Emonth
Umean = 3 m/s 17 W 12 kWh 47 W 34 kWh
Estimated power and monthly energy production at different mean wind speeds, according to
Piggott [11].

Références bibliographiques
Références bibliographiques :
1. POTENTIEL SOLAIRE ET EOLIEN DU MALI Sekou Oumar
2. Nygaard et al. 2008, Nygaard, I., Rasmussen, K., Badger, J., et al. (2008). Using
modeling,satellite images and existing global datasets for rapid preliminary assessments of
renewable energy resources: The case of Mali. Elsevier.
3. Estimation_de_resources_eolienne_et_solaire.pdf
4. solar wind report version english final 27.11.12 frontpage
5. Cours: L’éolienne et ses sous systèmes F. PERISSE
6. Manwell et al., 2009 -- Nygaard et al., 2008
7. http://www.tripalium.org/eolienne-piggott
8. Sumanik-Leary (2013) - Small Wind Turbines for Decentralised Rural Electrification - Case
Studies in Peru, Nicaragua and Scotland
9. Fabrication d’une eolienne lors du forum international des energies renouvelables
10. Mortensen, N.G., D.N. Heathfield, O. Rathmann and Morten Nielsen (2013). Wind
Atlas Analysis and Application Program: WAsP 11 Help Facility. Department of Wind
Energy, Technical University of Denmark, Roskilde, Denmark 356 Topics
11. https://en.wikipedia.org/wiki/Weibull_distribution
12. Piggott, 2008

Résumé
Abstract
This work is part of a pre-feasibility study on the use of small wind to Huggh Piggot type
axial flux in isolated rural areas to reduce the use of small generators energIES in favor a
clean energy with an attractive cost of the kilowhatthours.
An overview of wind conditions on the territory of Mali and wind kind Hugh Piggot was
made. And from the wind data from 14 sites to 50 m in height we have achieved a production
estimate of a wind small diameter of 3 m and 2.4 m Piggot on different sites. Finally, a design
study of these wind turbines to a typical customer was performed with Homer Energy Pro
software.
Résumé
Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une étude de préfaisabilité sur l’utilisation de petits éoliens à flux
axial de type Hugh Piggot dans les zones rurales isolés afin de limiter l’utilisation de l’énergie de
petits groupes électrogènes au profit d’une énergie propre avec un coût attractif du kilowattheure.
Une présentation générale des conditions du vent sur le territoire du Mali et des petits éoliens de type
Hugh Piggot a été faite. Et à partir des données de vent de 14 sites à 50 m de hauteur nous avons
réalisé une estimation de la production d’un petit éolien Piggot de diamètre 3 m et 2.4 m sur les
différents sites. Enfin, une étude de dimensionnement de ces éoliennes pour un client typique a été
réalisée avec le logiciel Homer Energy Pro.

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