Caractérisation du vent

09:28 éolienne Pas de commentaire

Caractérisation du vent 

La rose des vents est un diagramme polaire qui
 permet de connaître la vitesse et la direction 
du vent sur la période des relevés. On affiche
 trois éléments  : 
•  le pourcentage du temps global pendant le
 quelle vent souffle suivant une direction 
donnée (indiqué par les secteurs bleus clairs) ; 
•  le pourcentage d’énergie totale par secteur
 (représenté par les secteurs bleus foncés). 
Cela indique la direction qui fournit le maximum
 d’énergie ;
•  la moyenne de la turbulence en intensité par
 secteur qui est représentée par un nombre 
s’affichant sur chaque secteur.
L’intensité de la turbulence est déterminée sur
 une durée de mesure en calculant le ratio 
«écart type divisé par vitesse moyenne ».
 Ce relevé permet de connaître le 
positionnement des éoliennes par rapport à 
d’éventuels obstacles. C’est un diagramme 
spatio-temporel produit ou utilisé par des 
logiciels professionnels pour évaluer 
qualitativement les possibilités d’un site. 
La quantification du « gisement » éolien 
se fait surtout à partir de fonctions de 
distribution des vitesses classées. 

Caractéristiques de distribution et répartition de la vitesse du vent 

En disposant, pendant une période de référence,
 d’un ensemble de N valeurs mesurées de la 
vitesse du vent v, on détermine la
 caractéristique de distribution des vitesses du
 vent et la caractéristique des fréquences cumulées
  déterminée ici pour Δv = 0,5 m/s.
Avec l’intégration par rapport au temps de la 
densité de la puissance (supposée proportionnelle
 au cube de la vitesse du vent),il est possible de 
déterminer la densité de l’énergie qui s’exprime
 en kWh/m2 de surface interceptée. Pour effectuer
 une analyse des principales propriétés statistiques,
 on utilise les modèles mathématiques des 
fonctions de distribution.

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Raccordement l’éolienne au réseau

07:05 éolienne Pas de commentaire

Raccordement l’éolienne au réseau 

Une fois l’énergie électrique est produite par l’éolienne, 
il s’agit ensuite de la transmettre au réseau de 
distribution.Typiquement, pour les machines d’une
 puissance supérieure à 100 kW, la tension en sortie de
 l’éolienne est de l’ordre de quelques centaines de volts.
 Il est donc souvent nécessaire de disposer sur le site de
 production d’un transformateur élévateur de tension qui
 permette de se raccorder au réseau (10 000 ou 15 000 V
pour les lignes urbaines, 60 000 V pour les lignes régionales). Cependant, le raccordement au réseau doit 
prendre en compte certaines particularités de
l’éolienne par rapport à d’autres modes de production
 d’énergie électrique. Il s’agit notamment de toutes les
 phases transitoires du fonctionnement (démarrage,
 arrêt, absorption des rafales),qui du fait de la nature
 fluctuante du vent peuvent survenir assez souvent. 

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Rendement énergétique d’un capteur éolien

06:59 éolienne Pas de commentaire

Rendement énergétique d’un capteur éolien

Si l’énergie cinétique d’une masse d’air qui se déplace avec
la vitesse v pouvait être complètement récupérée à l’aide
d’un dispositif ayant la surface A, située perpendiculairement
à la direction de la vitesse du vent, la puissance instantanée
serait :

avec ρ masse volumique de l’air (1,225 kg/m3 au niveau de la mer).
Mais en réalité une turbine éolienne extrait une puissance P
inférieure à la puissance disponible Pe, par suite de la vitesse non
 nulle des masses d’air derrière l’aéromoteur. L’aptitude de
conversion de l’énergie éolienne est donnée par le coefficient
 de puissance Cp, définit par la relation :

Si m représente la masse d’air qui traverse la surface A par unité de
temps à la vitesse moyenne v0, on obtient :

Avec :
v1 vitesse axiale d’écoulement en amont de la turbine,
v2 vitesse axiale en aval de la turbine,
v0 vitesse moyenne d’écoulement sur la surface A balayée par la
turbine :

On montre, en calculant,  dp/dv2= 0 que le maximum de la puissance
 est donné par :

Cette relation constitue la formule de Betz. Il s’en suit :

L’efficacité de la captation d’énergie, qui dépend des caractéristiques

aérodynamiques et des réglages de la chaîne de conversion, est

inférieure à cette limite.

On introduit une variable sans dimension appelée vitesse spécifique

pour caractériser les performances aérodynamiques d’une éolienne :

Avec :  Ω vitesse angulaire de rotation de la turbine, 

R rayon de la turbine.

Le rendement aérodynamique

max η est, de ce fait, représentatif de la « qualité 

aérodynamique » de l’éolienne dans les meilleures conditions de

réglage. Les performances aérodynamiques sont reflétées

 également par la variation du coefficient de couple:

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Distribution de Weibull

06:47 éolienne Pas de commentaire

Distribution de Weibull 

Si le nombre N d’échantillons relevés tend vers 
l’infini et Δv →dv, la fréquence fi et la 
fréquence cumulée Fi tendent, respectivement,
 vers la fonction de densité de probabilité f(v) et 
vers la fonction de répartition F(v). Parmi les 
distributions utilisées dans les modèles statistiques,
 la distribution de Weibull s’est avérée appropriée 
pour la description des propriétés statistiques du 
vent. La fonction de répartition de Weibull à deux
 paramètres c et k s’écrit :

où le paramètre c (m/s) est dénommé facteur 
d’échelle et k est le facteur de forme, sans 
dimension, caractérisant l’asymétrie de la distribution.
 On donne à la figure 7 la densité de probabilité pour 
le cas k = 2, paramétré par c [36]. Le calcul des 
paramètres c et k est fait en partant du diagramme
des fréquences cumulées mesurées et en utilisant 
la méthode des moindres carrés. Cette courbe 
statistique permet d’évaluer l’importance des tranches
 de vitesse de vents pour la production d’énergie.

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Le charbon

06:39 énergies fossiles Pas de commentaire

Le charbon 

Comme le pétrole et le gaz naturel, le charbon
est une énergie fossile.
Sa formation a débuté il y a plus de 350 millions
d'années, par la transformation profonde de 
matière organique végétale.

 Formation 

Le charbon résulte de la fossilisation d'éléments
 organiques,principalement des arbres. Ce processus,
 qui court sur des temps géologiques, se déroule,
 selon un scénario bien précis, sur plusieurs millions
 d'années: 
Tout commence dans un marécage, en bordure d'un
 bassin sédimentaire (lagune ou lac) ; 
1.  des mouvements tectoniques provoquent la montée
 du niveau de la mer :la végétation, noyée, meurt ; 
2.  les débris végétaux s'accumulent et sont recouverts
 de masses de boue et de sable sous l'effet de la 
sédimentation. Cet enfouissement les met à l'abri de
 l'air et leur évite de pourrir rapidement ; 
3.  la végétation se reconstitue... jusqu'au prochain 
engloutissement ; 
4.  Le bassin sédimentaire s'enfonçant peu à peu 
sous le poids des sédiments,
 les couches de végétaux morts sont soumises à une
 augmentation de la température qui provoque leur 
transformation progressive. 

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Le gaz

02:50 énergies fossiles Pas de commentaire

Le gaz:

 tout comme le pétrole, est issu d'un processus complexe. L'utilisation de
 celui-ci est assez récente et est actuellement en plein développement;
La consommation mondiale du gaz en 2000 a été 24,7% de la consommation
 mondiale d'énergie.

Extraction et traitement du gaz naturel 

On regroupe souvent le pétrole et le gaz naturel car ils sont extraits du même gisement
ou des mêmes zones de production. L'étape de la recherche des gisements, c'est à dire
 l'exploration,et celle de l'extraction sont à peu prés identiques à celles du pétrole. En
effet, la plupart des gisements de gaz ont été trouvé lors d'expéditions dont l'objectif
était de trouver du pétrole.L'extraction provoque la condensation des hydrocarbures
C5 à C8. Voici les différentséléments récupérés. D'une part, les "condensats de gaz
naturel", c'est à dire les liquides, sont extrêmement légers. D'autre part, on remarque
que le reste est constitué d'hydrocarbures (C1 àC4, Co2 et He). Ces derniers sont à
 l'état gazeux, à température ambiante et emmenés par gazoduc vers les usines de gaz.
Souvent proche des gisements ou des lieux de production on trouve des usines de gaz.
 Ce dernier est déshydraté puis séparé en plusieurs éléments:
•  Les hydrocarbures C2 et C4 sont vendu sous le nom de gaz de pétrole liquéfié
(GPL).
•  Le CO2 est le plus souvent rejeté dans l'atmosphère.
•  Le gaz acideest vendu à l'industrie chimique.
•  L'hélium est séparé et commercialisé. Dans certain cas, il représente une addition
 très importante.
•  Les condensats et les GPL, qui ont une très grande valeur marchande, sont exploité
prioritairement.

L'utilisation du Gaz

Le gaz naturel est l'une des énergies fossiles qui rejette le moins de CO2 dans
l'atmosphère.De plus, on remarque même, que si sa combustion était parfaite
et totale, il n'y aurait que des rejets d'eau et de dioxyde de carbone.

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Le pétrole

02:39 énergies fossiles Pas de commentaire

 Le pétrole

le pétrole (L. petroleum, du mot grec petra, roche, et du latin oleum, huile)
est une roche liquide carbonée, une huile minérale composée d'hydrocarbures
 plus ou moins légers et de divers composés organiques piégés dans des
 formations géologiques particulières. L'exploitation de cette énergie fossile
est l’un des piliers  de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole
fournit la quasi totalité des carburants liquides — fioul, gazole, kérosène,
essence, GPL — tandis que le naphta produit par le raffinage est à la
base de la pétrochimie, dont sont issus un très grand nombre de matériaux
usuels — plastiques, textiles synthétiques, caoutchoucs synthétiques
 (élastomères), détergents, adhésifs, engrais, cosmétiques,etc. — et que
 les fractions les plus lourdes conduisent aux bitumes, paraffines et lubrifiants.
sa formation est un processus complexe et au rendement très faible. Il est formé
 du plancton qui s'est déposé au fond des mers.

 

Les étapes de la formation du pétrole: 

La formation du pétrole est un processus naturel qui a pris plusieurs millions d'années.
Cependant, on remarque que tous les gisements ne contiennent pas le même pétrole.
 Ce phénomène, qui faut le rappeler est tout à fait exceptionnel, à débuter avec
la mort d'organismes, qui enfouis et accumulés,donneront plus tard des hydrocarbures.
 Les réserves actuelles sont le résultat d'une série de longs processus: l'accumulation
 de matières organiques, la maturation de la matière organique et enfin le piégeage
 des hydrocarbures. Au cours de sa formation, le pétrole subit de nombreuses
transformations chimiques et physiques.

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