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Diplôme Universitaire Technologique
FILIERE: ENERGIES RENOUVELABLES ET EFFICACITE ENERGETIQUE
Rapport du Stage
ANALYSE DU BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE
INDUSAHA ET LA PRODUCTION DE
SON PARC EOLIENI
Élaboré par: Encadré par:
IDOUANAOU Abdessamad Mr.HACIMI Rachide
Période: du 01 /07/2018 au 31/07/2018
Année Universitaire: 2018 / 2019
Dédicaces
Avec l’aide de Dieu tout puissant, j’ai pu achever
Ce travail que je dédie :
A mes très chers parents en reconnaissance de leurs divers
Sacrifices, de leurs précieux conseils et de leur soutien moral.
A mon cher frère ‘Abderrahmane’ et mes chères sœurs et
A ma grande mère.
A toute la famille paternelle et maternelle.
A mes amis Adil, Hatem et Ayoub
A ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration
De ce travail.
Abdessamad Idouanaou ….
2
REMERCIEMENT
A l’échéance de ma période de stage, je tiens à exprimer mon gratitude à tous ceux qui y ont
contribué et qui ont bien voulu nous offrir leur aide pour la réalisation de ce travail.
Ils trouveront ici l’expression de mon respectueuse gratitude en particulier :
Tout le corps professoral, administratif et technique de l’école Supérieure de Technologie de
Guelmim, pour la qualité de l’enseignement qui nous a été dispensé durant cette années, et
particulièrement les intervenants professionnels responsables de la formation du Energie
Renouvelable et Efficacité Energétique. Nous tenons à remercier tout le personnel de
INDUSAHA pour leur gentillesse, leur coopération et leur encouragement continu,
Mes remerciements s’adressent également aux agents des différents services visités, pour leur
disponibilité et leur contribution à enrichir nos connaissances sur le plan pratique.Bref, à tous
ceux qui ont contribué de quelque manière à la réussite de mon stage.
Je remercie également les membres du jury d’avoir accepté évaluer notre humble travail.
3
LISTE DES FIGURES
Figure 1: différente activité de ciment du MAROC
Figure 2: Centre de broyage de Laâyoune
Figure 3: les qualités du ciment
Figure 4: la matière première (clinker, calcaire et gypse)
Figure 5: Bande transporteuse
Figure 6: broyeur B1
Figure 7: broyeur B2
Figure 8 : Le séparateur
Figure 9: le filtre principal
Figure 10: Poste 60 KV/5.5KV
Figure 11: Le transformateur 7MVA
Figure 12: Schéma électrique de poste 60kv
Figure 13: Parc éolien
Figure 14: Parc éolien Idrisse Cherak
Figure 15: la fondation
Figure 16: La tour
Figure 17: Le premier tronçon du mât
Figure 18: La cellule de moyenne tension
Figure 19: L’armoire de contrôle
Figure 20: Ingecon-w
Figure 21: Les câbles tripolaires
Figure 22: La nacelle
Figure 23: Les composants de La nacelle
Figure 24: Le rotor
Figure 25: Ecran général du parc
Figure 26: Détails de l’aérogénérateur
Figure 27: Courbe de la production du parc et la vitesse du vent en 2017
Figure 28: Variation de l’énergie reçue et débitée par l’usine
Figure 29: Couverture de l’usine par le parc en 2017.
4
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: la résistance de chaque qualité
Tableau 2: les différences existantes entre les trois qualités de coté analyse chimique
Tableau 3: Production du parc en 2017.
Tableau 4: Énergie reçue et celle débitée vers l’ONEE
Tableau 5: Énergie consommée par l’usine en 2017
5
TABLE DES MATIÈRES
REMERCIEMENT................................................................................................................................................................................................... 2
LISTEDESFIGURES ................................................................................................................................................................................. 3
LISTEDES TABLEAUX… ...................................................................................................................................................................................... 4
INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................................................................................ 6
CHAPITREI: PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL .............................................................................................. 7
I.1 INTRODUCTION ................................................................................................................................... 8
I.2 CIMENT DU MAROC: ......................................................................................................................... 8
I.3 CENTRE DE BROYAGE DE LAAYOUNE.......................................................................................... 9
I.4 LES QUALITES DE CIMENT ............................................................................................................... 11
I.5 PROCESSUS DE FABRICATION:........................................................................................................ 13
I.6 POSTE 60 KV/5.5 KV: ........................................................................................................................... 16
I.7 PARC ÉOLIEN:.........................................................................................................................................................18
I.8 CONCLUSION..........................................................................................................................................................19
CHAPITREII: PRESENTATION D’EOLIENNE GAMESA G52-850KW..................................................................................... 20
II.1 INTRODUCTION................................................................................................................................. 21
II.2 DESCRIPTION DE L ‘EOLIENNE G52-850KW............................................................................ 22
II.3 LES COMPOSANTES PRINCIPALES D’UNE EOLIENNE.............................................................. 23
II.4 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ................................................................................................. 29
II.5 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 30
CHAPITREIII: BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE ET DE SON PARC............................................................................... 31
III.1 INTRODUCTION .................................................................................................................................. 32
III.2 LOGICIEL SCADA................................................................................................................................ 32
III.3 EVOLUTION DE LA PRODUCTION DU PARC ................................................................................ 33
III.4 ANALYSE DU BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE....................................................................... 36
III.5 CONCLUSION...................................................................................................................................... 41
CONCLUSION GÉNÉRALE.................................................................................................................................................................................. 42
BIBLIOGRAPHIE....................................................................................................................................................................................... 43
6
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Dans le cadre d’une stratégie de développement durable (des provinces sahariennes du
Royaume), pour satisfaire le besoin croissant du marché en matériaux de construction…le leader
International de l’industrie cimentière Italcementi Group a crée l’usine Indusaha (à 18 Km de la
ville de laayoune), dotée de technologies de pointe (équipement et énergie renouvelable) et
visant la sécurité du personnel, la protection de l’environnement, la qualité du produit et bien sûr
la réduction du coût de revient. Indusaha utilise l’énergie éolienne depuis 2011, ce qui couvre
60% du besoin annuel de l’entreprise (énergie non polluante).
Après le passage des composants nécessaires dans le broyeur, on obtient des variétés de ciment.
L’énergie nécessaire est fournie par les aérogénérateurs, ou l’ONE (Office National
D’Electricité).
L’éolienne ? Le rapport Parc éolien / Réseau ONE ?...
Toutes ces questions feront sujet de mon rapport, divisé en trois chapitres :
CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL
CHAPITRE II : PRESENTATION D’EOLIENNE GAMESA G52- 850KW
CHAPITRE III : BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE ET DE SON PARC
7
CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ENTREPRISE
D’ACCUEIL
8
I.1. INTRODUCTION
Dans ce chapitre je parlerai en général de ciment du maroc puis en partie du centre de broyage de
Laayoune.
On fait appel à plusieurs critères pour distinguer les qualités du ciment. Pour le produire, on
utilise le broyeur, le séparateur et le filtre. L’énergie nécessaire est fournie par le poste
60KV/5.5KV et le parc éolien.
I.2. CIMENT DU MAROC:
Ciments du Maroc, est le 2ème cimentier au Maroc et le premier opérateur dans le Béton Prêt à
l’emploi et les granulats. Le dispositif industriel du ciment se constitue de 3 usines (Aït Baha,
Safi et Marrakech) et 2 centres de broyage (Laâyoune et Jorf Lasfar), 4 carrières de granulats et
de 24 Centrales à béton implantées à travers les principales villes du pays
Figure 1: différente activité de ciment du MAROC
9
I.3. CENTRE DE BROYAGE DE LAAYOUNE
Depuis 1982, les provinces du sud, autrefois dépendantes du ciment d'importation, sont
approvisionnés en ciment acheminé par camions depuis l'usine d'Agadir. La consommation qui
n'était alors que de 40.000 tonnes, dépasse aujourd'hui les 100.000 tonnes. Celle- ci est appelée à
connaître une importante évolution grâce aux grandes potentialités de la région.
Convaincu de cette réalité, et suite à la réalisation des infrastructures locales nécessaires
(Interconnexion électrique et Extension du Port de Laâyoune), Ciments du Maroc a entrepris la
construction d'un centre de broyage et d'ensachage de ciment situé à proximité de la ville et du
port de Laâyoune. Il s'agit d'une installation de broyage et de conditionnement de ciment, d'une
capacité de production annuelle de 250.000 tonnes en première phase, extensible à 500.000
tonnes en seconde phase, de conception moderne, entièrement automatisée et répondant aux
normes internationales en matière de qualité et de protection de l'environnement
Figure 2: Centre de broyage de Laâyoune
10
I.3.1 Organigramme de l’entreprise INDUSAHA
I.3.2 Fiche technique de l’entreprise INDUSAHA
Dénomination sociale INDUSAHA
Forme juridique Société Anonyme
Chiffre d’affaire 55.550.000.00 DH
Effectif de collaborateur 31 personnes fixes et 51
sous-traitants
Date de creation Janvier 2001
Localisation 18Km, Route du port
Laayoune
Téléphone 05.28.89.38.68
FAX 05.28.89.38.68
Nombre de client 120 clients
Numéro de la CNSS 620575
Patent 299047
11
I.4. LES QUALITES DE CIMENT
Au sein de l’usine INDUSAHA, on produit trois qualités de ciment : CPJ35, CPJ45, CPJ 45 PM
qui répondent à des critères spécifiques, selon l’usage du client.
Figure 3: les qualités du ciment
Quelle est la différence entre ces qualités ?
On se réfère à :
I.4.1. Résistance:
C’est l’un des critères mécanique, les plus importants, pour distinguer ces qualités.
On utilise la presse pour mesurer la résistance (et ce après 2jours, 7j et 28j).
12
Jours/Qualités CPJ 35 CPJ 45 CPJ 45 PM
2j 10-16 15-25 15-25
7j 20-25 26-35 26-35
28j 25-34 35-45 40-49
Tableau 1: la résistance de chaque qualité
I.4.2 la composition: (% du clinker)
CPJ 35: 62% -66%
CPJ 45: 72%-76%
CPJ 45 PM : 80%-90%
Remarque : la teneur en clinker et la résistance du ciment sont directement
Proportionnels.
I.4.3. l’analyse chimique:
On utilise des appareils, pour mesurer :
% SO3, est mesuré par Lab.-X..
Refus, est mesuré par ALPIN.
Paramètre/Qualités CPJ 35 CPJ 45 CPJ 45 PM
%SO3 2.8% 3.0% 2.5%
Refus à 40 μm 20% 16.0% 22.0%
Tableau 2: les différences existantes entre les trois qualités de coté analyse chimique
Comment le ciment est il produit ?
13
I.5. PROCESSUS DE FABRICATION:
La matière première est stockée dans les trémies, et selon la qualité du ciment on applique le
dosage demandé (à l’aide des doseurs), avant l’alimentation du broyeur.
Figure 4: la matière première (clinker, calcaire et gypse)
Figure 5: Bande transporteuse
14
I.5.1. Le broyeur:
Il joue un rôle déterminant dans la fragmentation de la matière première (clinker, calcaire,
gypse), et est formé de deux compartiments:
Le premier compartiment : contient des bullées blindées (diamètre entre 70mm et 90mm) qui
ont pour rôle le concassage.
Le deuxième compartiment : les bullées (diamètre entre 60mm et 15mm) ont pour rôle le
broyage (le blindage est auto classant).
Figure 6: broyeur B1 Figure 7: broyeur B2
I.5.2. Le séparateur:
A la sortie de broyeur, la matière obtenue est soit lourde (vers l’élévateur+puis le séparateur),
soit fine (vers le séparateur, par tirage).
La matière finie, est conduite vers le filtre principal, puis les silos. Alors que la matière gruaux
est recyclée (vers broyeur).
15
Figure 8 : Le séparateur
I.5.3. Le filtre principal:
A ce niveau, le produit fini arrive sur les manches du filtre, et après le secouage (par le
séquenceur Électronique) il est stocké dans les silos (ensachage ou citerne).
Figure 9: le filtre principal
Quelle énergie pour faire marcher toutes ces machines ?
16
I.6. POSTE 60 KV/5.5 KV:
Figure 10: Poste 60 KV/5.5KV
I.6.1 poste 60 KV (HTB):
L’usine IDUSAHA reçoit, à travers la ligne triphasée N° 342, une haute tension (HTB) de
60KV.
Cependant, l’usine a besoin seulement de 5.5KV, alors on utilise un transformateur 7MVA.
Figure 11: Le transformateur 7MVA
17
I.6.2. Eléments du schéma électrique:
Figure 12: Schéma électrique de poste 60kv
Eléments du schéma électrique :
Parafoudre: (hors du poste) appareil destiné à protéger les installations Electriques contre les
Surtensions (arcs électriques).
NG342: Sectionneur de terre utilisé pour décharger la ligne N°342.
TU: Transformateur de tension existante (60KV donne 1KV).
TI: transformateur de courant.
D342: Disjoncteur à gaz principal (gaz CF6), qui protège contre les arcs électriques.
18
SD342: Sectionneur motorisé ou interrupteur visible (qu’il ne faut jamais ouvrir en cas de
Charge ). Il Assure la sécurité du personnel et commande les 2 transformateurs (7MVA et
5MVA).
ST2: Sectionneur motorisé (commandé manuellement, à distance).
T2: Disjoncteur du transformateur (60KV).
TR7MVA: Transformateur régleur (60KV 1KV).
NT2: Sectionneur de terre.
TI: Donne l’image du courant passant.
I.7. PARC ÉOLIEN:
Figure 13: Parc éolien
Selon la vitesse du vent :
I.7.1. Vent fort :
Le parc génère sa puissance nominale 5.1 MW qui va débiter dans le jeu de barres de moyenne
tension (5.5KV).
19
L’usine bénéficie de 5.1 MW, le reste est destiné à l’O.N.E.
I.7.2. En absence du vent :
Le parc éolien consomme de l’énergie pour que la nacelle oriente les pales vers la direction du vent
dominant.
I.8. CONCLUSION
L’usine INDUSAHA utilise deux sources d’énergie (ONE et P.E) pour alimenter les broyeurs
(B1 et B2).
On utilise l’énergie éolienne, quand le parc génère sa puissance optimale.
Ainsi, INDUSAHA profite d’une énergie renouvelable et propre
20
CHAPITRE II: PRESENTATION D’EOLIENNE GAMESA
G52- 850KW
21
II.1. INTRODUCTI ON
L’espèce humaine a exploité l’énergie du vent depuis des millénaires (Le soleil chauffe
inégalement la Terre, ce qui crée des zones de températures et de pression atmosphérique
différentes tout autour du globe. De ces différences de pression naissent des mouvements d'air,
appelés vent.).
Actuellement, on utilise des aérogénérateurs pour transformer cette énergie cinétique en énergie
électrique. Dans ce contexte, le groupe Italcementi, a opté pour le développement durable
et la protection de l’environnement d’où la naissance du parc éolien Driss Cherrak au sein
d’Indusaha depuis juillet 2011.
Quel sont les caractéristique du parc éolien D.C ?
Figure 14: Parc éolien Idrisse Cherak
Superficie du parc éolien : 100ha
Type des machines du parc : GAMESA G52-850 KW
Nombre d’aérogénérateur : 6
Puissance nominale d’un aérogénérateur : 850 KW
Puissance installée : 5,1 MW
22
Energie annuelle produite : 16.5 GWh/an
Energie annuelle consommée par INDUSAHA : 14.25 GWh/an
II.2. DESCRIPTION DE L‘EOLIENNE G52-850KW
II.2.1. Données générales
Surface balayée : 2123.71 m²
Densité de puissance : 2.49849 m²/kW
Nombre de pales : 3
Limitation de puissance : Pitch
II.2.2. Masses
Nacelle : 23 tonnes
Mât : 40 - 91 tonnes
Rotor : tonnes
Total : 73 - 124 tonnes
II.2.3. Rotor
Vitesse minimale de rotation : 14.6 tours/minute
Vitesse maximale de rotation : 30.8 tours/minute
Vitesse minimale de vent : 4 m/s
Vitesse nominale de vent : 15 m/s
Vitesse maximale de vent : 25 m/s
Fabricant : Gamesa
II.2.4. Boîte de vitesse
Boîte de vitesse : oui
Nombre de rapports : 3
23
Ratio : 1:61.74
Fabricant : Echesa, Fellar, Hansen, Lohman
II.2.5. Génératrice
Type : ASYNC
Nombre : 1
Vitesse maximale : 1900 tours/minute
Tension de sortie : 690 V
Fabricant : Indar, Cantarey
II.2.6. Mat
Hauteur minimale : 44 m
Hauteur maximale : 65 m
Fabricant : Gamesa
II.3. LES COMPOSANTES PRINCIPALES D’UNE EOLIENNE
II.3.1. la fondation et le mât
La foundation: faites de blocs de ciment armé, environ 100 tonnes, et 6 mètres de profondeur,
On y ajoute une dalle pour fixer la première partie du mât.
24
Figure 15: la fondation
Le mât (la tour): Le mât est une composante principale de l’aérogénérateur (G52). Fabriqué en
acier, le mât atteint une hauteur de 55m qui place le rotor à une altitude favorable à un
mouvement régulier du vent et permet le passage des personnes chargées de la maintenance de
l’éolienne.
Figure 16: La tour
Le mât est composé de trois tronçons
25
Au pied de la tour, on trouve à droite, la cellule de moyenne tension qui permet de distribuer
la tension (pour alimenter la première éolienne et de passer l’alimentation à la deuxième éolienne
et reçoit de la tension de poste 5.5 kV).A gauche se place L’armoire de contrôle (Ground) qui
contient un automate et qui traite les informations venues des capteurs et de l’armoire top (situé
dans la nacelle) et grâce au système de commande Ingecon-w , on peut gérer toutes les fonctions
de l’aérogénérateur
Figure 17: Le premier tronçon du mât
Figure 18: La cellule de moyenne tension Figure 19: L’armoire de contrôle
26
Figure 20: Ingecon-w
Au sein du second tronçon, on trouve un transformateur. Lors d’une tension de 690V provenant
du générateur, le transformateur joue le rôle d’un élévateur (690V 6KV). Cependant, il peut
fonctionner comme un réducteur pour réduire la tension provenant du poste 60KV (5.5KV
690V) pour établir le fonctionnement du générateur.
Dans le troisième tronçon se trouvent les câbles tripolaires (section : 3*70 mm^2).
Figure 21: Les câbles tripolaires
27
II.3.2. La nacelle
Figure 22: La nacelle
La nacelle est généralement réalisée en résine renforcée de fibres de verre. Son rôle est d’abriter
l’installation de génération de l’énergie électrique ainsi que ses périphériques.
Elle comporte :
Figure 23: Les composants de La nacelle
28
L’arbre principal au primaire (lent): Ou arbre primaire relie Le moyeu du Rotor au
multiplicateur qui tourne lentement (05 à 40 tours/min). Il est relié à l'arbre secondaire par
l'intermédiaire du multiplicateur.
Le multiplicateur ou boite de vitesse: Il sert à élever la vitesse de rotation entre l’arbre
primaire et l’arbre secondaire qui entraîne la génératrice électrique.
Un générateur électrique: C’est un convertisseur qui transforme l’énergie mécanique en
énergie électrique à travers un champ électromagnétique qui entraîne la création du courant.
Un disque de freinage: C’est un dispositif de sécurité, déclenché par l’anémomètre .Il permet
l’arrêt total de l’éolienne en cas de la vitesse élevé du vent ou de maintenance.
Un système d’orientations : Il modifie les directions de la nacelle (rotor force) à l’aide d’un
automate. Le pivot d’orientations marche à l’aide de moteurs électriques
Le capot: Couverture qui protège les composantes de la nacelle, fait en résine de polyester
renforcé
Le châssis: Il y a le châssis arrière droit qui support le générateur; de gauche qui supporte le
contrôleur du TOP. Le châssis avant est formé d’une poutre rigide y sont fixées le palier- support
et le système d’orientations.
Mesure du vent : sur le toit arrière de la nacelle on trouve deux capteurs :
La girouette: sert à la direction du vent.
L’anémomètre: indique la vitesse du vent.
II.3.3. Le rotor
Il transforme l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique, se compose de trois pales et est
relié à la nacelle par son moyeu.
29
Figure 24: Le rotor
Pales : Elles transfèrent la puissance du vent au moyeu du rotor. Elles peuvent être fabriquées en
fibre de verre et résine époxy.
Moyeu : Il supporte les pales et relie le rotor à la nacelle. Le moyeu est de forme sphérique est
fabriqué en fonte nodulaire.
Cône du nez : Le cône du nez protège le moyeu et les roulements de pale. Le cône est fabriqué
en polyester et fibre de verre. Il est vissé à l’avant du moyeu.
II.4. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Tout d’abord, le vent actionne les pales .Ce mouvement est transmit à l’arbre principal lié par un
multiplicateur à l’arbre secondaire afin d’augmenter le nombre de tours. Ensuite, La génératrice
transforme cette énergie mécanique en une énergie électrique qui sera conduite vers le réseau
électrique.
30
II.5. CONCLUSION
L’aérogénérateur ou l’éolienne G52-850KW a des caractéristiques techniques spécifiques. Ses
trois composantes principales (fondation/mât, la nacelle et le rotor) jouent des rôles différents,
mais le but est commun produire de l’énergie électrique acheminée vers le transformateur puis le
réseau électrique.
31
CHAPITRE III : BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE ET
DE SON PARC
32
III.1. INTRODUCTI ON
Pour produire du ciment, l’usine consomme de l’énergie électrique. Une part est fournie par
l’ONE, l’autre part par le parc éolien.
Des tableaux, courbes et statistiques illustrent cette consommation est montre la relation entre les
deux sources d’énergie.
III.2. LOGICIEL SCADA
Le logiciel SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) est un système de télégestion à
grande échelle permettant de traiter en temps réel un grand nombre de télémesures et de
contrôler à distance des installations techniques. C’est une technologie industrielle dans le
domaine de l’instrumentation, dont les implémentations peuvent être considérées comme des
bâtis d’instrumentation.
III.2.1. Quelques interfaces de SCADA
Ce logiciel dispose de plusieurs interfaces où figurent des données réelles qui permettent de
connaître et de réagir sur l’actualité du parc.
Figure 25: Ecran général du parc
33
Dans cette interface on trouve la vitesse en (m/s), la puissance en (kW)…pour chaque éolienne
de plus son état actuel c-à-dire marche ou arrêt. Comme on aperçoit aussi des données générales
de tout le parc citant la puissance totale, la production mensuelle et la production totale…
Figure 26: Détails de l’aérogénérateur
III.3. EVOLUTION DE LA PRODUCTION DU PARC
ce tableau présente l’évolution de la production du parc en fonction de la vitesse du vent
durant l’année 2017 : on prend la moyenne mensuelle de chaque mois.
34
Mois Vitesse du vent (m/s) Production du parc (kWh)
Janvier 7,21 1 452 673,80
Février 7,96 1 568 512
Mars 7,05 1 457 138
Avril 6,75 1 279 004
Mai 7,43 1 544 378
Juin 7,43 1 487 832
Juillet 9,67 2 439 660
Août 8,27 1 853 346
Septembre 5,95 987 690
Octobre 4,35 486 456
Novembre 5,82 922 506
Décembre 5,99 1 083 258
Totale : 6,99 16 562 453,80
Tableau 3 : Production du parc en 2017.
35
Figure 27 : Courbe de la production du parc et la vitesse du vent en 2017
A partir de ce chronogramme la production est presque stable entre janvier et juin (entre 1,45
et 1,56 GWh), dès ce dernier la production augmente et atteint sa valeur maximale en juillet
où la vitesse moyenne du vent est d’une valeur maximale (9,67 m/s) et l’énergie fournit est 2,439
GWh, aussi le mois août est d’une productivité importante atteint à 1,853 GWh. Après cette
dernière commence à descendre à partir du mois septembre et marque sa valeur la plus faible en
octobre (0,4864 GWh), puis elle augmente peu en peu durant novembre et décembre dont la
moyenne de la vitesse est environ de 6 m/s. Il est donc claire que l’évolution de l’énergie
produite par le parc est proportionnelle à la vitesse moyenne du vent.
36
III.4. ANALYSE DU BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE
III.4.1. Comparaison de l’énergie reçue et celle débitée vers l’ONEE
Dans ce tableau les valeurs des quantités d’énergies débitées et reçues de l’ONEE au cours de
tous les mois de l’année.
Mois
Énergie en kWh
Reçue de l'ONEE Débitée vers l'ONEE
Janvier 565 320 382 810
Février 463 170 505 540
Mars 592 850 379 990
Avril 597 480 414 490
Mai 615 550 408 100
Juin 519 140 534 150
Juillet 110 110 1 473 150
Août 388 320 677 870
Septembre 559 920 353 710
Octobre 906 570 102 920
Novembre 820 690 165 770
Décembre 819 310 221 330
Totale : 6 958 430 5 619 830
Tableau 4 : Énergie reçue et celle débitée vers l’ONEE
37
Figure 28 : Variation de l’énergie reçue et débitée par l’usine
Lorsque la vitesse du vent atteint 4m/s, qui est la vitesse minimale pour que les éoliennes
fonctionnent, une excitation du rotor des aérogénérateurs est obligée. L’énergie d’excitation est
reçue de l’ONEE, puis le parc commence à fournir l’énergie qui alimente l’usine. Lorsque cette
énergie est insuffisante, le reste de l’énergie demandée s’obtienne de l’ONEE. Au cas où la
puissance fournie du parc est plus grande, le reste sera injecté sur le réseau de distribution.
Cette explication montre la variation de l’énergie reçue et débitée vers l’ONEE présentée sur le
graphe de la figure Il apparait bien que l’énergie reçue de l’ONEE est toujours plus grande
que celle débitée sauf dans les mois de juillet, août et février où la production est importante.
Cette variation dépend aussi de la consommation de l’usine au cours de chaque mois.
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
1,600,000
1,400,000
1,200,000
1,000,000
800,000
600,000
400,000
200,000
0
EnergieenkWh
Reçue de l'ONE
Energieen kWh
débitée vers
l'ONE
38
III.4.2. Consommation de l’usine et sa couverture par le parc
Ce tableau présente l’énergie consommée par l’usine et le pourcentage de sa consommation à
partir du parc par rapport à la production. Il montre aussi la couverture des besoins de l’usine par
le parc
Mois
Énergie consommée
par l'usine en kWh
Consommation usine du
parc / Production du parc
Couverture usine
par le parc
Janvier 1 069863,8 73,65% 65,43%
Février 1 062972 67,77% 69,65%
Mars 1 077148 73,92% 64,50%
Avril 864514 67,59% 59,13%
Mai 1 136278 73,58% 64,86%
Juin 953692 64,10% 64,75%
Juillet 966510 39,62% 89,77%
Août 1 175476 63,42% 75,17%
Septembre 633980 64,19% 53,10%
Octobre 383536 78,84% 29,73%
Novembre 756736 82,03% 47,97%
Décembre 861928 79,57% 51,27%
Total: 10 942633,8 66,07% 61,13%
Tableau 5: Énergie consommée par l’usine en 2017
39
L’énergie électrique consommée par l’usine dans chaque mois est proportionnelle à la
production de l’usine en ciment. On essaie toujours de maximiser cette production afin
d’augmenter le gain le maximum possible. Mais au cas où l’énergie électrique produite par le
parc est très faible, on doit minimiser le débit de production en fonction de la situation de stock
et aussi par rapport aux besoins des clients afin de diminuer le maximum possible le facteur de
consommation électrique de part de l’ONEE. C’est ce qu’on observe clairement dans le tableau
où la consommation de l’usine est presque stable à l’environ d’un GWh dans les huit premiers
mois de l’année. Cette dernière diminue dans les quatre derniers mois de l’année surtout dans le
mois octobre où la consommation est très faible et correspond à la valeur la plus faible de la
production du parc. C’est pour cela l’usine diminue sa production et en effet sa consommation
électrique. En utilisant les données présentées dans les tableaux précédents, on peut calculer, en
pourcentage, la consommation de l’usine par rapport à la production du parc et la couverture de
l’usine par le parc. Elles sont données par les relations suivantes :
Energie produite par le parc
Consommation usine du parc / production du parc =
Energie consommée par l'usine
couvertureusine par le parc =
Energie consommée par l'usine
Energie consomméepar l'usine + Energie reçue de l'ONE
40
100.00%
90.00%
80.00%
70.00%
60.00%
50.00%
40.00%
30.00%
20.00%
10.00%
0.00%
Consommation usine du
parc /Production du parc
couverture usine par le parc
Figure 29: Couverture de l’usine par le parc en 2017.
La consommation de l’usine par rapport à la production du parc désigne le pourcentage d’énergie
produite par le parc qui a été consommée par l’usine. Annuellement, cette valeur égale à 66,07%,
autrement dit, 33,93% de l’énergie produite par le parc au cours de toute l’année a été débitée
vers l’ONEE. Elle varie entre 60% et 80% au cours de l’année, sauf au mois juillet où la
production est très grande alors que la majorité de celle-ci était débitée vers l’ONEE (environ
60%). Le calcul de la couverture de l’usine tient en compte l’énergie reçue de l’ONEE. Elle
arrive au pic au cours de juillet (89,77%) et août (75,17%) ce qui est très favorable pour
l’entreprise car en plus qu’elle couvre la majorité de ses besoins électrique par le parc, elle vend
une grande quantité d’énergie à l’ONEE. La couverture des besoins de l’usine par le parc a
baissé au cours d’octobre où la production du parc est très faible et l’énergie reçue de l’ONEE
atteint sa valeur maximale au cours de ce mois ainsi novembre et décembre. En totale, le parc
couvre environ de 61,13% des besoins de l’usine en 2011
41
III.5. CONCLUSION
Le parc éolien Feu Driss Cherrak a réalisé son objectif qui est de couvrir 60% des besoins de
l’usine en énergie électrique. Pour optimiser le rendement de ce parc on doit améliorer le
procédé de maintenance pour augmenter la disponibilité du parc et par conséquent augmenter
l’énergie produite. Pour cela il est commandé d’optimiser la maintenance préventive pour éviter
ou minimiser les pannes qui conduisent à l’arrêt imprévu des machines qui peut prendre un
temps considérable.
42
CONCLUSION GÉNÉRALE
Cette formation m'a permis de me connecter au monde du travail et de tester mes possibilités
d'ajustement professionnel. J'ai eu l'opportunité d'appliquer les connaissances acquises dans le
domaine des énergies renouvelables en général.
Afin d'assurer le succès local ainsi que ma formation, j'ai essayé de surveiller les secteurs des
sous-stations électriques, de relier le parc au réseau de supervision du parc à distance, de faire
fonctionner les éoliennes et de maîtriser les premières étapes d'un tel projet. Il est ensuite analysé
le bilan énergétique de l'usine par rapport au parc au cours de l'année précédente pour s'assurer
qu'il atteignait ses objectifs.
En général, l'avenir de la planète est joué. Une solution aux problèmes d'énergie est l'utilisation
d'énergie renouvelable comme source d'énergie non contaminée et une solution efficace aux
problèmes environnementaux, faisant d'Indusaha un leader dans ce domaine.
Enfin, je voudrais exprimer ma satisfaction de pouvoir travailler dans de bonnes conditions
physiques et dans un environnement agréable. Je remercie également tous ceux qui ont contribué
directement ou indirectement à ce travail
43
BIBLIOGRAPHIE
Sites web
• http://www.thewindpower.net/turbine_media_fr_42_gamesa_g52-850.php
• http://www.cimentsdumaroc.com/fr/nos+usines+et+centres/la%C3%A2youne.htm
• https://fr.wikipedia.org
• http://eolienne.f4jr.org/

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Rapport du Stage

  • 1. Diplôme Universitaire Technologique FILIERE: ENERGIES RENOUVELABLES ET EFFICACITE ENERGETIQUE Rapport du Stage ANALYSE DU BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE INDUSAHA ET LA PRODUCTION DE SON PARC EOLIENI Élaboré par: Encadré par: IDOUANAOU Abdessamad Mr.HACIMI Rachide Période: du 01 /07/2018 au 31/07/2018 Année Universitaire: 2018 / 2019
  • 2. Dédicaces Avec l’aide de Dieu tout puissant, j’ai pu achever Ce travail que je dédie : A mes très chers parents en reconnaissance de leurs divers Sacrifices, de leurs précieux conseils et de leur soutien moral. A mon cher frère ‘Abderrahmane’ et mes chères sœurs et A ma grande mère. A toute la famille paternelle et maternelle. A mes amis Adil, Hatem et Ayoub A ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration De ce travail. Abdessamad Idouanaou ….
  • 3. 2 REMERCIEMENT A l’échéance de ma période de stage, je tiens à exprimer mon gratitude à tous ceux qui y ont contribué et qui ont bien voulu nous offrir leur aide pour la réalisation de ce travail. Ils trouveront ici l’expression de mon respectueuse gratitude en particulier : Tout le corps professoral, administratif et technique de l’école Supérieure de Technologie de Guelmim, pour la qualité de l’enseignement qui nous a été dispensé durant cette années, et particulièrement les intervenants professionnels responsables de la formation du Energie Renouvelable et Efficacité Energétique. Nous tenons à remercier tout le personnel de INDUSAHA pour leur gentillesse, leur coopération et leur encouragement continu, Mes remerciements s’adressent également aux agents des différents services visités, pour leur disponibilité et leur contribution à enrichir nos connaissances sur le plan pratique.Bref, à tous ceux qui ont contribué de quelque manière à la réussite de mon stage. Je remercie également les membres du jury d’avoir accepté évaluer notre humble travail.
  • 4. 3 LISTE DES FIGURES Figure 1: différente activité de ciment du MAROC Figure 2: Centre de broyage de Laâyoune Figure 3: les qualités du ciment Figure 4: la matière première (clinker, calcaire et gypse) Figure 5: Bande transporteuse Figure 6: broyeur B1 Figure 7: broyeur B2 Figure 8 : Le séparateur Figure 9: le filtre principal Figure 10: Poste 60 KV/5.5KV Figure 11: Le transformateur 7MVA Figure 12: Schéma électrique de poste 60kv Figure 13: Parc éolien Figure 14: Parc éolien Idrisse Cherak Figure 15: la fondation Figure 16: La tour Figure 17: Le premier tronçon du mât Figure 18: La cellule de moyenne tension Figure 19: L’armoire de contrôle Figure 20: Ingecon-w Figure 21: Les câbles tripolaires Figure 22: La nacelle Figure 23: Les composants de La nacelle Figure 24: Le rotor Figure 25: Ecran général du parc Figure 26: Détails de l’aérogénérateur Figure 27: Courbe de la production du parc et la vitesse du vent en 2017 Figure 28: Variation de l’énergie reçue et débitée par l’usine Figure 29: Couverture de l’usine par le parc en 2017.
  • 5. 4 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: la résistance de chaque qualité Tableau 2: les différences existantes entre les trois qualités de coté analyse chimique Tableau 3: Production du parc en 2017. Tableau 4: Énergie reçue et celle débitée vers l’ONEE Tableau 5: Énergie consommée par l’usine en 2017
  • 6. 5 TABLE DES MATIÈRES REMERCIEMENT................................................................................................................................................................................................... 2 LISTEDESFIGURES ................................................................................................................................................................................. 3 LISTEDES TABLEAUX… ...................................................................................................................................................................................... 4 INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................................................................................ 6 CHAPITREI: PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL .............................................................................................. 7 I.1 INTRODUCTION ................................................................................................................................... 8 I.2 CIMENT DU MAROC: ......................................................................................................................... 8 I.3 CENTRE DE BROYAGE DE LAAYOUNE.......................................................................................... 9 I.4 LES QUALITES DE CIMENT ............................................................................................................... 11 I.5 PROCESSUS DE FABRICATION:........................................................................................................ 13 I.6 POSTE 60 KV/5.5 KV: ........................................................................................................................... 16 I.7 PARC ÉOLIEN:.........................................................................................................................................................18 I.8 CONCLUSION..........................................................................................................................................................19 CHAPITREII: PRESENTATION D’EOLIENNE GAMESA G52-850KW..................................................................................... 20 II.1 INTRODUCTION................................................................................................................................. 21 II.2 DESCRIPTION DE L ‘EOLIENNE G52-850KW............................................................................ 22 II.3 LES COMPOSANTES PRINCIPALES D’UNE EOLIENNE.............................................................. 23 II.4 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ................................................................................................. 29 II.5 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 30 CHAPITREIII: BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE ET DE SON PARC............................................................................... 31 III.1 INTRODUCTION .................................................................................................................................. 32 III.2 LOGICIEL SCADA................................................................................................................................ 32 III.3 EVOLUTION DE LA PRODUCTION DU PARC ................................................................................ 33 III.4 ANALYSE DU BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE....................................................................... 36 III.5 CONCLUSION...................................................................................................................................... 41 CONCLUSION GÉNÉRALE.................................................................................................................................................................................. 42 BIBLIOGRAPHIE....................................................................................................................................................................................... 43
  • 7. 6 INTRODUCTION GÉNÉRALE Dans le cadre d’une stratégie de développement durable (des provinces sahariennes du Royaume), pour satisfaire le besoin croissant du marché en matériaux de construction…le leader International de l’industrie cimentière Italcementi Group a crée l’usine Indusaha (à 18 Km de la ville de laayoune), dotée de technologies de pointe (équipement et énergie renouvelable) et visant la sécurité du personnel, la protection de l’environnement, la qualité du produit et bien sûr la réduction du coût de revient. Indusaha utilise l’énergie éolienne depuis 2011, ce qui couvre 60% du besoin annuel de l’entreprise (énergie non polluante). Après le passage des composants nécessaires dans le broyeur, on obtient des variétés de ciment. L’énergie nécessaire est fournie par les aérogénérateurs, ou l’ONE (Office National D’Electricité). L’éolienne ? Le rapport Parc éolien / Réseau ONE ?... Toutes ces questions feront sujet de mon rapport, divisé en trois chapitres : CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL CHAPITRE II : PRESENTATION D’EOLIENNE GAMESA G52- 850KW CHAPITRE III : BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE ET DE SON PARC
  • 8. 7 CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ENTREPRISE D’ACCUEIL
  • 9. 8 I.1. INTRODUCTION Dans ce chapitre je parlerai en général de ciment du maroc puis en partie du centre de broyage de Laayoune. On fait appel à plusieurs critères pour distinguer les qualités du ciment. Pour le produire, on utilise le broyeur, le séparateur et le filtre. L’énergie nécessaire est fournie par le poste 60KV/5.5KV et le parc éolien. I.2. CIMENT DU MAROC: Ciments du Maroc, est le 2ème cimentier au Maroc et le premier opérateur dans le Béton Prêt à l’emploi et les granulats. Le dispositif industriel du ciment se constitue de 3 usines (Aït Baha, Safi et Marrakech) et 2 centres de broyage (Laâyoune et Jorf Lasfar), 4 carrières de granulats et de 24 Centrales à béton implantées à travers les principales villes du pays Figure 1: différente activité de ciment du MAROC
  • 10. 9 I.3. CENTRE DE BROYAGE DE LAAYOUNE Depuis 1982, les provinces du sud, autrefois dépendantes du ciment d'importation, sont approvisionnés en ciment acheminé par camions depuis l'usine d'Agadir. La consommation qui n'était alors que de 40.000 tonnes, dépasse aujourd'hui les 100.000 tonnes. Celle- ci est appelée à connaître une importante évolution grâce aux grandes potentialités de la région. Convaincu de cette réalité, et suite à la réalisation des infrastructures locales nécessaires (Interconnexion électrique et Extension du Port de Laâyoune), Ciments du Maroc a entrepris la construction d'un centre de broyage et d'ensachage de ciment situé à proximité de la ville et du port de Laâyoune. Il s'agit d'une installation de broyage et de conditionnement de ciment, d'une capacité de production annuelle de 250.000 tonnes en première phase, extensible à 500.000 tonnes en seconde phase, de conception moderne, entièrement automatisée et répondant aux normes internationales en matière de qualité et de protection de l'environnement Figure 2: Centre de broyage de Laâyoune
  • 11. 10 I.3.1 Organigramme de l’entreprise INDUSAHA I.3.2 Fiche technique de l’entreprise INDUSAHA Dénomination sociale INDUSAHA Forme juridique Société Anonyme Chiffre d’affaire 55.550.000.00 DH Effectif de collaborateur 31 personnes fixes et 51 sous-traitants Date de creation Janvier 2001 Localisation 18Km, Route du port Laayoune Téléphone 05.28.89.38.68 FAX 05.28.89.38.68 Nombre de client 120 clients Numéro de la CNSS 620575 Patent 299047
  • 12. 11 I.4. LES QUALITES DE CIMENT Au sein de l’usine INDUSAHA, on produit trois qualités de ciment : CPJ35, CPJ45, CPJ 45 PM qui répondent à des critères spécifiques, selon l’usage du client. Figure 3: les qualités du ciment Quelle est la différence entre ces qualités ? On se réfère à : I.4.1. Résistance: C’est l’un des critères mécanique, les plus importants, pour distinguer ces qualités. On utilise la presse pour mesurer la résistance (et ce après 2jours, 7j et 28j).
  • 13. 12 Jours/Qualités CPJ 35 CPJ 45 CPJ 45 PM 2j 10-16 15-25 15-25 7j 20-25 26-35 26-35 28j 25-34 35-45 40-49 Tableau 1: la résistance de chaque qualité I.4.2 la composition: (% du clinker) CPJ 35: 62% -66% CPJ 45: 72%-76% CPJ 45 PM : 80%-90% Remarque : la teneur en clinker et la résistance du ciment sont directement Proportionnels. I.4.3. l’analyse chimique: On utilise des appareils, pour mesurer : % SO3, est mesuré par Lab.-X.. Refus, est mesuré par ALPIN. Paramètre/Qualités CPJ 35 CPJ 45 CPJ 45 PM %SO3 2.8% 3.0% 2.5% Refus à 40 μm 20% 16.0% 22.0% Tableau 2: les différences existantes entre les trois qualités de coté analyse chimique Comment le ciment est il produit ?
  • 14. 13 I.5. PROCESSUS DE FABRICATION: La matière première est stockée dans les trémies, et selon la qualité du ciment on applique le dosage demandé (à l’aide des doseurs), avant l’alimentation du broyeur. Figure 4: la matière première (clinker, calcaire et gypse) Figure 5: Bande transporteuse
  • 15. 14 I.5.1. Le broyeur: Il joue un rôle déterminant dans la fragmentation de la matière première (clinker, calcaire, gypse), et est formé de deux compartiments: Le premier compartiment : contient des bullées blindées (diamètre entre 70mm et 90mm) qui ont pour rôle le concassage. Le deuxième compartiment : les bullées (diamètre entre 60mm et 15mm) ont pour rôle le broyage (le blindage est auto classant). Figure 6: broyeur B1 Figure 7: broyeur B2 I.5.2. Le séparateur: A la sortie de broyeur, la matière obtenue est soit lourde (vers l’élévateur+puis le séparateur), soit fine (vers le séparateur, par tirage). La matière finie, est conduite vers le filtre principal, puis les silos. Alors que la matière gruaux est recyclée (vers broyeur).
  • 16. 15 Figure 8 : Le séparateur I.5.3. Le filtre principal: A ce niveau, le produit fini arrive sur les manches du filtre, et après le secouage (par le séquenceur Électronique) il est stocké dans les silos (ensachage ou citerne). Figure 9: le filtre principal Quelle énergie pour faire marcher toutes ces machines ?
  • 17. 16 I.6. POSTE 60 KV/5.5 KV: Figure 10: Poste 60 KV/5.5KV I.6.1 poste 60 KV (HTB): L’usine IDUSAHA reçoit, à travers la ligne triphasée N° 342, une haute tension (HTB) de 60KV. Cependant, l’usine a besoin seulement de 5.5KV, alors on utilise un transformateur 7MVA. Figure 11: Le transformateur 7MVA
  • 18. 17 I.6.2. Eléments du schéma électrique: Figure 12: Schéma électrique de poste 60kv Eléments du schéma électrique : Parafoudre: (hors du poste) appareil destiné à protéger les installations Electriques contre les Surtensions (arcs électriques). NG342: Sectionneur de terre utilisé pour décharger la ligne N°342. TU: Transformateur de tension existante (60KV donne 1KV). TI: transformateur de courant. D342: Disjoncteur à gaz principal (gaz CF6), qui protège contre les arcs électriques.
  • 19. 18 SD342: Sectionneur motorisé ou interrupteur visible (qu’il ne faut jamais ouvrir en cas de Charge ). Il Assure la sécurité du personnel et commande les 2 transformateurs (7MVA et 5MVA). ST2: Sectionneur motorisé (commandé manuellement, à distance). T2: Disjoncteur du transformateur (60KV). TR7MVA: Transformateur régleur (60KV 1KV). NT2: Sectionneur de terre. TI: Donne l’image du courant passant. I.7. PARC ÉOLIEN: Figure 13: Parc éolien Selon la vitesse du vent : I.7.1. Vent fort : Le parc génère sa puissance nominale 5.1 MW qui va débiter dans le jeu de barres de moyenne tension (5.5KV).
  • 20. 19 L’usine bénéficie de 5.1 MW, le reste est destiné à l’O.N.E. I.7.2. En absence du vent : Le parc éolien consomme de l’énergie pour que la nacelle oriente les pales vers la direction du vent dominant. I.8. CONCLUSION L’usine INDUSAHA utilise deux sources d’énergie (ONE et P.E) pour alimenter les broyeurs (B1 et B2). On utilise l’énergie éolienne, quand le parc génère sa puissance optimale. Ainsi, INDUSAHA profite d’une énergie renouvelable et propre
  • 21. 20 CHAPITRE II: PRESENTATION D’EOLIENNE GAMESA G52- 850KW
  • 22. 21 II.1. INTRODUCTI ON L’espèce humaine a exploité l’énergie du vent depuis des millénaires (Le soleil chauffe inégalement la Terre, ce qui crée des zones de températures et de pression atmosphérique différentes tout autour du globe. De ces différences de pression naissent des mouvements d'air, appelés vent.). Actuellement, on utilise des aérogénérateurs pour transformer cette énergie cinétique en énergie électrique. Dans ce contexte, le groupe Italcementi, a opté pour le développement durable et la protection de l’environnement d’où la naissance du parc éolien Driss Cherrak au sein d’Indusaha depuis juillet 2011. Quel sont les caractéristique du parc éolien D.C ? Figure 14: Parc éolien Idrisse Cherak Superficie du parc éolien : 100ha Type des machines du parc : GAMESA G52-850 KW Nombre d’aérogénérateur : 6 Puissance nominale d’un aérogénérateur : 850 KW Puissance installée : 5,1 MW
  • 23. 22 Energie annuelle produite : 16.5 GWh/an Energie annuelle consommée par INDUSAHA : 14.25 GWh/an II.2. DESCRIPTION DE L‘EOLIENNE G52-850KW II.2.1. Données générales Surface balayée : 2123.71 m² Densité de puissance : 2.49849 m²/kW Nombre de pales : 3 Limitation de puissance : Pitch II.2.2. Masses Nacelle : 23 tonnes Mât : 40 - 91 tonnes Rotor : tonnes Total : 73 - 124 tonnes II.2.3. Rotor Vitesse minimale de rotation : 14.6 tours/minute Vitesse maximale de rotation : 30.8 tours/minute Vitesse minimale de vent : 4 m/s Vitesse nominale de vent : 15 m/s Vitesse maximale de vent : 25 m/s Fabricant : Gamesa II.2.4. Boîte de vitesse Boîte de vitesse : oui Nombre de rapports : 3
  • 24. 23 Ratio : 1:61.74 Fabricant : Echesa, Fellar, Hansen, Lohman II.2.5. Génératrice Type : ASYNC Nombre : 1 Vitesse maximale : 1900 tours/minute Tension de sortie : 690 V Fabricant : Indar, Cantarey II.2.6. Mat Hauteur minimale : 44 m Hauteur maximale : 65 m Fabricant : Gamesa II.3. LES COMPOSANTES PRINCIPALES D’UNE EOLIENNE II.3.1. la fondation et le mât La foundation: faites de blocs de ciment armé, environ 100 tonnes, et 6 mètres de profondeur, On y ajoute une dalle pour fixer la première partie du mât.
  • 25. 24 Figure 15: la fondation Le mât (la tour): Le mât est une composante principale de l’aérogénérateur (G52). Fabriqué en acier, le mât atteint une hauteur de 55m qui place le rotor à une altitude favorable à un mouvement régulier du vent et permet le passage des personnes chargées de la maintenance de l’éolienne. Figure 16: La tour Le mât est composé de trois tronçons
  • 26. 25 Au pied de la tour, on trouve à droite, la cellule de moyenne tension qui permet de distribuer la tension (pour alimenter la première éolienne et de passer l’alimentation à la deuxième éolienne et reçoit de la tension de poste 5.5 kV).A gauche se place L’armoire de contrôle (Ground) qui contient un automate et qui traite les informations venues des capteurs et de l’armoire top (situé dans la nacelle) et grâce au système de commande Ingecon-w , on peut gérer toutes les fonctions de l’aérogénérateur Figure 17: Le premier tronçon du mât Figure 18: La cellule de moyenne tension Figure 19: L’armoire de contrôle
  • 27. 26 Figure 20: Ingecon-w Au sein du second tronçon, on trouve un transformateur. Lors d’une tension de 690V provenant du générateur, le transformateur joue le rôle d’un élévateur (690V 6KV). Cependant, il peut fonctionner comme un réducteur pour réduire la tension provenant du poste 60KV (5.5KV 690V) pour établir le fonctionnement du générateur. Dans le troisième tronçon se trouvent les câbles tripolaires (section : 3*70 mm^2). Figure 21: Les câbles tripolaires
  • 28. 27 II.3.2. La nacelle Figure 22: La nacelle La nacelle est généralement réalisée en résine renforcée de fibres de verre. Son rôle est d’abriter l’installation de génération de l’énergie électrique ainsi que ses périphériques. Elle comporte : Figure 23: Les composants de La nacelle
  • 29. 28 L’arbre principal au primaire (lent): Ou arbre primaire relie Le moyeu du Rotor au multiplicateur qui tourne lentement (05 à 40 tours/min). Il est relié à l'arbre secondaire par l'intermédiaire du multiplicateur. Le multiplicateur ou boite de vitesse: Il sert à élever la vitesse de rotation entre l’arbre primaire et l’arbre secondaire qui entraîne la génératrice électrique. Un générateur électrique: C’est un convertisseur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique à travers un champ électromagnétique qui entraîne la création du courant. Un disque de freinage: C’est un dispositif de sécurité, déclenché par l’anémomètre .Il permet l’arrêt total de l’éolienne en cas de la vitesse élevé du vent ou de maintenance. Un système d’orientations : Il modifie les directions de la nacelle (rotor force) à l’aide d’un automate. Le pivot d’orientations marche à l’aide de moteurs électriques Le capot: Couverture qui protège les composantes de la nacelle, fait en résine de polyester renforcé Le châssis: Il y a le châssis arrière droit qui support le générateur; de gauche qui supporte le contrôleur du TOP. Le châssis avant est formé d’une poutre rigide y sont fixées le palier- support et le système d’orientations. Mesure du vent : sur le toit arrière de la nacelle on trouve deux capteurs : La girouette: sert à la direction du vent. L’anémomètre: indique la vitesse du vent. II.3.3. Le rotor Il transforme l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique, se compose de trois pales et est relié à la nacelle par son moyeu.
  • 30. 29 Figure 24: Le rotor Pales : Elles transfèrent la puissance du vent au moyeu du rotor. Elles peuvent être fabriquées en fibre de verre et résine époxy. Moyeu : Il supporte les pales et relie le rotor à la nacelle. Le moyeu est de forme sphérique est fabriqué en fonte nodulaire. Cône du nez : Le cône du nez protège le moyeu et les roulements de pale. Le cône est fabriqué en polyester et fibre de verre. Il est vissé à l’avant du moyeu. II.4. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Tout d’abord, le vent actionne les pales .Ce mouvement est transmit à l’arbre principal lié par un multiplicateur à l’arbre secondaire afin d’augmenter le nombre de tours. Ensuite, La génératrice transforme cette énergie mécanique en une énergie électrique qui sera conduite vers le réseau électrique.
  • 31. 30 II.5. CONCLUSION L’aérogénérateur ou l’éolienne G52-850KW a des caractéristiques techniques spécifiques. Ses trois composantes principales (fondation/mât, la nacelle et le rotor) jouent des rôles différents, mais le but est commun produire de l’énergie électrique acheminée vers le transformateur puis le réseau électrique.
  • 32. 31 CHAPITRE III : BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE ET DE SON PARC
  • 33. 32 III.1. INTRODUCTI ON Pour produire du ciment, l’usine consomme de l’énergie électrique. Une part est fournie par l’ONE, l’autre part par le parc éolien. Des tableaux, courbes et statistiques illustrent cette consommation est montre la relation entre les deux sources d’énergie. III.2. LOGICIEL SCADA Le logiciel SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) est un système de télégestion à grande échelle permettant de traiter en temps réel un grand nombre de télémesures et de contrôler à distance des installations techniques. C’est une technologie industrielle dans le domaine de l’instrumentation, dont les implémentations peuvent être considérées comme des bâtis d’instrumentation. III.2.1. Quelques interfaces de SCADA Ce logiciel dispose de plusieurs interfaces où figurent des données réelles qui permettent de connaître et de réagir sur l’actualité du parc. Figure 25: Ecran général du parc
  • 34. 33 Dans cette interface on trouve la vitesse en (m/s), la puissance en (kW)…pour chaque éolienne de plus son état actuel c-à-dire marche ou arrêt. Comme on aperçoit aussi des données générales de tout le parc citant la puissance totale, la production mensuelle et la production totale… Figure 26: Détails de l’aérogénérateur III.3. EVOLUTION DE LA PRODUCTION DU PARC ce tableau présente l’évolution de la production du parc en fonction de la vitesse du vent durant l’année 2017 : on prend la moyenne mensuelle de chaque mois.
  • 35. 34 Mois Vitesse du vent (m/s) Production du parc (kWh) Janvier 7,21 1 452 673,80 Février 7,96 1 568 512 Mars 7,05 1 457 138 Avril 6,75 1 279 004 Mai 7,43 1 544 378 Juin 7,43 1 487 832 Juillet 9,67 2 439 660 Août 8,27 1 853 346 Septembre 5,95 987 690 Octobre 4,35 486 456 Novembre 5,82 922 506 Décembre 5,99 1 083 258 Totale : 6,99 16 562 453,80 Tableau 3 : Production du parc en 2017.
  • 36. 35 Figure 27 : Courbe de la production du parc et la vitesse du vent en 2017 A partir de ce chronogramme la production est presque stable entre janvier et juin (entre 1,45 et 1,56 GWh), dès ce dernier la production augmente et atteint sa valeur maximale en juillet où la vitesse moyenne du vent est d’une valeur maximale (9,67 m/s) et l’énergie fournit est 2,439 GWh, aussi le mois août est d’une productivité importante atteint à 1,853 GWh. Après cette dernière commence à descendre à partir du mois septembre et marque sa valeur la plus faible en octobre (0,4864 GWh), puis elle augmente peu en peu durant novembre et décembre dont la moyenne de la vitesse est environ de 6 m/s. Il est donc claire que l’évolution de l’énergie produite par le parc est proportionnelle à la vitesse moyenne du vent.
  • 37. 36 III.4. ANALYSE DU BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE III.4.1. Comparaison de l’énergie reçue et celle débitée vers l’ONEE Dans ce tableau les valeurs des quantités d’énergies débitées et reçues de l’ONEE au cours de tous les mois de l’année. Mois Énergie en kWh Reçue de l'ONEE Débitée vers l'ONEE Janvier 565 320 382 810 Février 463 170 505 540 Mars 592 850 379 990 Avril 597 480 414 490 Mai 615 550 408 100 Juin 519 140 534 150 Juillet 110 110 1 473 150 Août 388 320 677 870 Septembre 559 920 353 710 Octobre 906 570 102 920 Novembre 820 690 165 770 Décembre 819 310 221 330 Totale : 6 958 430 5 619 830 Tableau 4 : Énergie reçue et celle débitée vers l’ONEE
  • 38. 37 Figure 28 : Variation de l’énergie reçue et débitée par l’usine Lorsque la vitesse du vent atteint 4m/s, qui est la vitesse minimale pour que les éoliennes fonctionnent, une excitation du rotor des aérogénérateurs est obligée. L’énergie d’excitation est reçue de l’ONEE, puis le parc commence à fournir l’énergie qui alimente l’usine. Lorsque cette énergie est insuffisante, le reste de l’énergie demandée s’obtienne de l’ONEE. Au cas où la puissance fournie du parc est plus grande, le reste sera injecté sur le réseau de distribution. Cette explication montre la variation de l’énergie reçue et débitée vers l’ONEE présentée sur le graphe de la figure Il apparait bien que l’énergie reçue de l’ONEE est toujours plus grande que celle débitée sauf dans les mois de juillet, août et février où la production est importante. Cette variation dépend aussi de la consommation de l’usine au cours de chaque mois. Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre 1,600,000 1,400,000 1,200,000 1,000,000 800,000 600,000 400,000 200,000 0 EnergieenkWh Reçue de l'ONE Energieen kWh débitée vers l'ONE
  • 39. 38 III.4.2. Consommation de l’usine et sa couverture par le parc Ce tableau présente l’énergie consommée par l’usine et le pourcentage de sa consommation à partir du parc par rapport à la production. Il montre aussi la couverture des besoins de l’usine par le parc Mois Énergie consommée par l'usine en kWh Consommation usine du parc / Production du parc Couverture usine par le parc Janvier 1 069863,8 73,65% 65,43% Février 1 062972 67,77% 69,65% Mars 1 077148 73,92% 64,50% Avril 864514 67,59% 59,13% Mai 1 136278 73,58% 64,86% Juin 953692 64,10% 64,75% Juillet 966510 39,62% 89,77% Août 1 175476 63,42% 75,17% Septembre 633980 64,19% 53,10% Octobre 383536 78,84% 29,73% Novembre 756736 82,03% 47,97% Décembre 861928 79,57% 51,27% Total: 10 942633,8 66,07% 61,13% Tableau 5: Énergie consommée par l’usine en 2017
  • 40. 39 L’énergie électrique consommée par l’usine dans chaque mois est proportionnelle à la production de l’usine en ciment. On essaie toujours de maximiser cette production afin d’augmenter le gain le maximum possible. Mais au cas où l’énergie électrique produite par le parc est très faible, on doit minimiser le débit de production en fonction de la situation de stock et aussi par rapport aux besoins des clients afin de diminuer le maximum possible le facteur de consommation électrique de part de l’ONEE. C’est ce qu’on observe clairement dans le tableau où la consommation de l’usine est presque stable à l’environ d’un GWh dans les huit premiers mois de l’année. Cette dernière diminue dans les quatre derniers mois de l’année surtout dans le mois octobre où la consommation est très faible et correspond à la valeur la plus faible de la production du parc. C’est pour cela l’usine diminue sa production et en effet sa consommation électrique. En utilisant les données présentées dans les tableaux précédents, on peut calculer, en pourcentage, la consommation de l’usine par rapport à la production du parc et la couverture de l’usine par le parc. Elles sont données par les relations suivantes : Energie produite par le parc Consommation usine du parc / production du parc = Energie consommée par l'usine couvertureusine par le parc = Energie consommée par l'usine Energie consomméepar l'usine + Energie reçue de l'ONE
  • 41. 40 100.00% 90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% Consommation usine du parc /Production du parc couverture usine par le parc Figure 29: Couverture de l’usine par le parc en 2017. La consommation de l’usine par rapport à la production du parc désigne le pourcentage d’énergie produite par le parc qui a été consommée par l’usine. Annuellement, cette valeur égale à 66,07%, autrement dit, 33,93% de l’énergie produite par le parc au cours de toute l’année a été débitée vers l’ONEE. Elle varie entre 60% et 80% au cours de l’année, sauf au mois juillet où la production est très grande alors que la majorité de celle-ci était débitée vers l’ONEE (environ 60%). Le calcul de la couverture de l’usine tient en compte l’énergie reçue de l’ONEE. Elle arrive au pic au cours de juillet (89,77%) et août (75,17%) ce qui est très favorable pour l’entreprise car en plus qu’elle couvre la majorité de ses besoins électrique par le parc, elle vend une grande quantité d’énergie à l’ONEE. La couverture des besoins de l’usine par le parc a baissé au cours d’octobre où la production du parc est très faible et l’énergie reçue de l’ONEE atteint sa valeur maximale au cours de ce mois ainsi novembre et décembre. En totale, le parc couvre environ de 61,13% des besoins de l’usine en 2011
  • 42. 41 III.5. CONCLUSION Le parc éolien Feu Driss Cherrak a réalisé son objectif qui est de couvrir 60% des besoins de l’usine en énergie électrique. Pour optimiser le rendement de ce parc on doit améliorer le procédé de maintenance pour augmenter la disponibilité du parc et par conséquent augmenter l’énergie produite. Pour cela il est commandé d’optimiser la maintenance préventive pour éviter ou minimiser les pannes qui conduisent à l’arrêt imprévu des machines qui peut prendre un temps considérable.
  • 43. 42 CONCLUSION GÉNÉRALE Cette formation m'a permis de me connecter au monde du travail et de tester mes possibilités d'ajustement professionnel. J'ai eu l'opportunité d'appliquer les connaissances acquises dans le domaine des énergies renouvelables en général. Afin d'assurer le succès local ainsi que ma formation, j'ai essayé de surveiller les secteurs des sous-stations électriques, de relier le parc au réseau de supervision du parc à distance, de faire fonctionner les éoliennes et de maîtriser les premières étapes d'un tel projet. Il est ensuite analysé le bilan énergétique de l'usine par rapport au parc au cours de l'année précédente pour s'assurer qu'il atteignait ses objectifs. En général, l'avenir de la planète est joué. Une solution aux problèmes d'énergie est l'utilisation d'énergie renouvelable comme source d'énergie non contaminée et une solution efficace aux problèmes environnementaux, faisant d'Indusaha un leader dans ce domaine. Enfin, je voudrais exprimer ma satisfaction de pouvoir travailler dans de bonnes conditions physiques et dans un environnement agréable. Je remercie également tous ceux qui ont contribué directement ou indirectement à ce travail
  • 44. 43 BIBLIOGRAPHIE Sites web • http://www.thewindpower.net/turbine_media_fr_42_gamesa_g52-850.php • http://www.cimentsdumaroc.com/fr/nos+usines+et+centres/la%C3%A2youne.htm • https://fr.wikipedia.org • http://eolienne.f4jr.org/