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 VENT

05:50 éolienne Pas de commentaire

LE VENT 

Sous l’action des différences de pression atmosphériques qui existe sur notre planète, l’air se déplace pratiquement en permanence. Le courant correspondant constitue le vent.

Le vent est défini par sa direction et sa vitesse, il se déplace en principe des zones de hautes pressions vers les zones de basses pressions.

 Aux moyennes et grandes latitudes, sa direction est cependant modifiée du fait de la rotation de la terre. Dans l’hémisphère nord, le vent tourne dans le sens contraire des aiguilles d’une montre autour des aires cycloniques. Dans l’hémisphère sud, les sens sont inversés par rapport aux précédents.

 Mesures anémométriques :

 La vitesse du vent est mesure avec des anémomètres .il existe plusieurs types, qui sont classes en deux catégories principales: les anémomètres a rotation et les anémomètres à pression.

Variation de la vitesse du vent avec l’altitude par rapport au sol :

L’augmentation de la vitesse du vent au fur et à mesure que l’on s’élève au dessus du sol est un phénomène bien connue. La réduction de la vitesse au voisinage du sol est due au freinage de l’air par végétation, les habitations et les obstacles de toutes sortes.

Différents auteurs ont proposes pour représenter la loi de variation de vitesse du vent l’expression :

(V /V₀) = (H/H₀)ⁿ

V₀ étant la vitesse observée à la hauteur H₀

 V  étant la vitesse observée à la hauteur H

Généralement, on prend pour H₀ la valeur 10m, n est un coefficient variant de 0.10 à 0.40 (les valeurs les plus faibles correspondant généralement aux régions ventées et les fortes aux zones de faibles intensités).

L’énergie susceptible d’être captée étant proportionnelle aux cube de la vitesse, il en résulte que le rapport des énergies disponibles à H mètres et à H₀ mètres au-dessus du sol, s’élève à :

(E/E₀) = (H/H₀)³ⁿ

On aura donc intérêt pour recueillir les maximums de puissances à placer le moteur éolien le plus haut possible par rapport au sol, au sommet d’une tour, par exemple et au moins à 6m de hauteur pour les sites les  plus favorables.

choix du site 

 par suite de l’irrégularité des vents ,la rentabilité d’une machine éolienne dépendra beaucoup du site sur lequel elle est installée, et sera liée aussi à son utilisation. Les meilleurs sites sont en général ceux où le vent souffle le plus régulièrement possible : les zones des alizés sont très favorables.

en général ,les sites les plus propices se trouvent en mer, sur certains rivages ,au sommet de tours bien dégagées ou de montagnes .

  La prospection des sites possibles constitue donc le premier travail à effectuer pour juger de la possibilité d’utiliser le vent .des relevés météorologiques complets sur les site présumes doivent être effectues au mois pendant une année .non seulement il faut connaître la vitesse moyenne mais aussi la quantité par mettre carré ont été au point .

 Les vents les plus intéressants qui donnent finalement le plus d’énergie annuelle, sont les vents réguliers qui ont une vitesse de 6 à10m/s.

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HISTORIQUE ( L’énergie éolienne )

05:37 éolienne Pas de commentaire

HISTORIQUE ( L’énergie éolienne )

L’énergie éolienne joua un rôle économique important jusqu’au début du 19 emmesiècle. Ensuite, ce rôle diminua par suite de l’accroissement rapide de l’utilisation des énergies fossiles. Trois siècles avant Jésus-Christ, l’égyptien héron d’Alexandrie présente dans une étude consacrée à la pneumatique, un moulin à axe horizontal à quatre pales qui alimente en air comprimé un orgue. Faut-il en déduire que ceux-ci étaient très répondus en Egypte ?

 Il est difficile de le dire. On peut toutefois affirmer, sans crainte d’être démenti, que la partie orientale du bassin méditerranéen constitue avec la chine, ou seules les machines à axe verticale étaient connues, le berceau des aéromoteurs. C’est seulement au moyen âge, que les moulins à vent font leur apparition en Italie, en France puis en Espagne et au Portugal. On les rencontre un peu plus tard, en Grande-Bretagne, en hollande et en Allemagne. Certains auteurs suggèrent que leur introduction en Europe est due aux croisés revenus du Moyen-Orient. Ce qui n’est pas possible, les machines employées ici, du type à axe horizontal, comportent quatre ailes placées en croix. Elles servent principalement à moudre du grain et surtout du blé. La hollande les utilisé à partir de 1350 pour l’assèchement des polders. Elle sont accouplées alors à des roues à godets ou à des vis d’Archimède qui peuvent élever l’eau jusqu'à cinq mètres, on les emploie également pour extraire l’huile des noix et des graines, pour scier du bois, pour transformer les vieux chiffons en papier pour la préparation des poudres…etc. L’éolienne leste du type multi pale n’apparaît que bien plus tard, au dix-neuvième siècle. On trouve cependant dan l’ouvrage « schouplatz der wasser, kuste » (revue des arts hydrauliques) De Lenpold Jacob imprimé à lepzing en 1724, le projet d’une éolienne à huit pales, autorégulatrice qui entraîne par l’intermédiaire d’un vilebrequin une pompe à piston .les pales pivotent autour d’un axe de rotation propre et s’effacent par vent très fort. Malgré cela, la construction de l’éolienne multi pales ne ce développe pas sur le vieux continent mais en Amérique ou elle apparaît à partir de 1870. Elle conquiert tout les pays et revient en Europe, pays de sa conception, en 1876 où elle s’implante alors, sous le nom de mailin américain. A l’aube du vingtième siècle, les premières éoliennes rapides entraînant des générateurs électriques font leur apparition en France puis se répondent dans le monde. Leur invention est l’œuvre de l’académicien français darrieus . Il ne fait aucun doute que les moulins à vent ont connu dans le passé, un grand succès. Ils ont fourni à l’homme l’énergie mécanique qui manquait à l’époque, à la réalisation de ses desseins. Mais avec l’invention de la machine à vapeur, du moteur à explosion et du moteur diesel, le développement de l’électricité, leur exploitation est négligée et souvent abandonnée. 

De leur coté, en raison de la présence sur la marché, des nouveaux moyens de production d’énergie, les aérogénérateurs n’arrivent pas à s’imposer. L’utilisation de vent semble par conséquent de plus en plus délaissée et son avenir très compromis. Cependant, l’histoire réserve parfois des surprises, avec la diminution du stock mondial d’hydrocarbures, la demande énergétique sans cesse croissante, la crainte d’un pollution de plus en plus envahissante, l’énergie éolienne revient au premier plan de l’actualité. Son exploitation peut s’avérer très rentable dans les régions ventées. Des machines d’une puissance supérieure à 1000 kW ont été construites et il existe de nombreux projets.

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Définition éolienne

16:22 éolienne Pas de commentaire

Définition éolienne

On appelle énergie éolienne, la conversion de la force des vents en énergie mécanique, énergie électrique ou énergie cinétique.

C'est une énergie renouvelable car sa source est inépuisable mais intermittente (le vent ne souffle pas toujours).
Le principe de l'énergie éolienne est connu depuis l'antiquité. C'est la deuxième énergie la plus ancienne exploitée par l'homme après le feu. On utilise l'énergie éolienne directement pour propulser des bateaux en récupérant la force cinétique des vents pour la transférer au navire.
L'utilisation de voiles fixées perpendiculairement sur un axe tournant (rotor) est à l'origine de la récupération en énergie mécanique de l'énergie éolienne. Cette technique a permis à l'homme de construire des moulins à vent pour moudre le grain en convertissant l'énergie du vent en énergie mécanique.
La force mécanique transmise au rotor d'une éolienne permet également d'effectuer des pompages d'eau pour alimenter des retenues ou des réseaux d'irrigation. 
Le principe du moulin a été perfectionné de nos jours pour produire de l'électricité à partir d'éoliennes munies de rotor à pales faisant tourner un générateur électrique.

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