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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Rayonnements direct, diffus et réfléchi

09:55 photovoltaïque Pas de commentaire

Rayonnements direct, diffus et réfléchi 

Pour pouvoir dimensionner une installation solaire,il est nécessaire de connaître la quantité d'énergie disponible. Dans un plan donné, l'irradiation incidente, appelée irradiation globale,est la somme de trois composantes (ou deux si le plan est horizontal) : 
-  l'irradiation directe (kWh/m²/j), qui provient directement du soleil. Cette composante est nulle lorsque le soleil est caché par des nuages ou par un obstacle(bâtiment, masque lointain). 
-  l'irradiation diffuse (kWh/m²/j) qui correspond au rayonnement reçu de la voûte céleste, hormis le rayonnement direct.
-  l'irradiation réfléchie (kWh/m²/j) qui correspond au rayonnement renvoyé par le sol et l'environnement. Cette composante est nulle sur un plan horizontal.
-  L'irradiation hémisphérique(kWh/m²/j) est l'irradiation globale reçue sur une surface horizontale. Elle se mesure avec un solarimètre ou pyranomètre.
-  L'irradiation globale verticale (kWh/m²/j) peut être utilisée pour le calcul des apports passifs sur des parois verticales. 

La fraction d'insolation

La fraction d'insolation, égale au rapport de la durée réelle d'insolation sur la durée théorique du jour. Elle est souvent notée sigma. 

L'irradiance

 La puissance maximale atteinte en hiver est équivalente à celle qu'on peut obtenir en été. Dans 
l'exemple, présenté, un peu plus de  800 W/m² au midi solaire. Aux équinoxes, cette puissance est plus élevée sur un plan incliné d'un angle égal à la latitude du lieu, car l'angle d'incidence au midi solaire est nul et le rayonnement solaire arrive perpendiculairement sur le plan. Ce qui change entre l'été et l'hiver n'est donc pars la puissance maximale, mais la durée du jour. 

L'irradiation 

C'est l'intégrale de l'irradiance arrivant sur un plan caractérisé par son orientation et son inclinaison. 

La déclinaison 

L'axe de rotation de la terre est incliné par rapport au plan de l'écliptique (plan dans lequel la Terre se déplace autour du soleil) La déclinaison est l'angle entre le plan de l'équateur et la direction terre - soleil. Elle varie entre 23 ° 27 ' au solstice d'été à - 23 ° 27 ' au solstice d'hiver, de manière sinusoïdale. 

La hauteur et l'azimut

Pour repérer la position du soleil dansle ciel, on utilise deux angles : La hauteur h : angle entre la direction du soleil et sa projection sur le plan horizontal L’azimut a : angle entre cette projection et la direction du Sud : il est compté positivement vers l'Ouest et négativement vers l'Est .

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Les avantages d’un microcontrôleur PIC

09:17 Autres enseignements, photovoltaïque Pas de commentaire

Les avantages d’un microcontrôleur PIC :

L’utilisation d’un microcontrôleur a plusieurs points forts, il suffit d’examiner la spectaculaire évolution, de l’offre des fabricants de circuits intégrés en ce dernier depuis des années.

¨ Le PIC est un microcontrôleur qui intègre dans un seul et même boîtier plusieurs éléments, il en résulte une diminution de l’encombrement de matériel et de circuit imprimé.

¨ Parmi les conséquences de cette intégration la simplification du tracé des circuits imprimé puisqu’il n’est plus nécessaire de véhicule des bus d’adresse et de données d’un autre composant (mémoire par exemple).

¨ L’utilisation d’un microcontrôleur réduit les coûts à plusieurs niveaux :

*Plus économique que les autres circuits qui le remplace.

*Minimiser et diminuer le coût de main d’œuvre.

*Possibilité de réalisation des applications non réalisables avec d’autres composants.

*Gains en vitesse de traitement d’informations, d’où le gain en temps d’exécution.

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le piegeage et le stockage du dioxyde de carbone

09:11 Autres enseignements Pas de commentaire

le piegeage et le stockage du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz à effet de serre présent

naturellement dans l’atmosphère. Les activités humaines, comme

l’utilisation de combustibles fossiles et d’autres procédés

industriels, entraînent une augmentation notable de sa

concentration dans l’atmosphère, contribuant ainsi au

réchauffement de la planète.

La technique du piégeage et du stockage du dioxyde de carbone

(PSC) pourrait limiter les émissions de CO2

dans l’atmosphère

liées aux activités humaines. Cette technique consiste à collecter,

à sa source, le CO2

produit par les centrales électriques ou les

installations industrielles et à le stocker pour une longue période

dans des couches géologiques souterraines, dans les océans ou

dans d’autres matériaux. Cette technique ne doit pas être

confondue avec la séquestration du carbone, qui est le processus

par lequel le carbone est prélevé dans l’atmosphère via des

phénomènes naturels tels que la croissance des forêts.

On s’attend à ce que les combustibles fossiles restent une source

d’énergie majeure au moins jusqu’au milieu de ce siècle. Par

conséquent, combinées à d’autres efforts, les techniques

permettant de piéger et de stocker le CO2

produit pourraient

contribuer à stabiliser les concentrations de gaz à effet de serre

dans l’atmosphère et à lutter contre le changement climatique

Comment le CO2 peut-il etre stocke sous terre ?

Le CO2 comprimé peut être injecté dans des formations

rocheuses poreuses sous la surface de la Terre en faisant appel à

une série de méthodes déjà utilisées par l’industrie du gaz et du

pétrole.

Les trois principaux lieux de stockage géologique sont les

gisements de pétrole et de gaz naturel, les formations salines

profondes et les gisements de charbon inexploitables. Le CO2

peut par exemple être emprisonné sous une couche de roche qui

fait office de couvercle hermétique, ou dans les espaces poreux à

l’intérieur de la roche. Il peut également être piégé chimiquement

lorsqu’il se dissout dans l’eau et qu’il réagit avec les roches

environnantes. Le risque de fuite à partir de ces réservoirs est

assez faible.

Le stockage du CO2

dans les formations géologiques est l’option

de stockage la moins coûteuse et la plus acceptable d’un point

de vue environnemental

Les scénarios de l'étude de danger

1 – Fuite par un défaut d’étanchéité de la couverture.

2 – Fuite par des failles existantes.          

3 – Fuite latérale du gaz.

4 – Fuite du puits au niveau des aquifères supérieurs sus-jacents  .                                                              

5 – Fuite le long du puits vers la surface .                                                                                                          6 – Dérangements mécaniques du réservoir dus aux réactions géochimiques dans le réservoir (entraînant une modification significative des caractéristiques mécaniques du réservoir) .

7 – Dérangements mécaniques des terrains dus à l'injection.                                                                         8 – Dérangement mécanique des terrains sous l'effet des séismes.

9 – Effet d’un séisme sur le puits.       

10 – Forage ultérieur d’un puits perforant.

Le CO2 pourrait-il être stocke dans les océans?

Les océans peuvent emmagasiner du CO2 car il est soluble dans l’eau.Quand la concentration de CO2 dans l’atmosphère augmente, les océans en absorbent davantage.

Le CO2 piégé pourrait potentiellement être injecté directement dans les océans et la majeure partie y resterait pendant des siècles.

Injecter du CO2 peut cependant nuire aux organismes marins situés à proximité du point d’injection. De plus, on s’attend à ce que l’injection de grandes quantités porte progressivement atteinte à l’océan tout entier.Note de l'éditeur :En raison de ses conséquences environnementales, le stockage du CO2 dans les océans n'est généralement plus considéré comme une option acceptable.

Comment le CO2 peut-il être stocke dans d’autres matériaux ?

Grace à un procédé appelé carbonatation minérale, le CO2 peut être converti à l’état solide suite à des réactions chimiques avec certains minéraux disponibles à l’état naturel dans l’environnement. Il peut ainsi être stocké de façon pratiquement permanente. Lorsque ce processus se produit naturellement, il est très lent. Ces réactions chimiques peuvent être accélérées et utilisées par l’industrie pour stocker artificiellement du CO2 dans des minéraux. Cependant, en raison des larges quantités de minéraux à extraire et d’énergie nécessaire, cette option de stockage est plus coûteuse. Il est techniquement possible pour les industries fabriquant des produits tels que des engrais de faire usage du CO2 piégé.L’impact global sur les émissions de CO2 serait néanmoins très faible, parce que, après peu de temps, la plupart de ces produits libèrent à nouveau dans l’atmosphère le CO2 qu’ils contiennent.

 

                                                                                                                                                                                                                                         

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TP : étude des caractéristiques d un capteur de température à base d'un sonde pt100

03:54 capteur 3 commentaire

MANIPULATION :montage (1) (avec multimètre)

 ·       Matériel utilisés :

Source de tension.

Sonde de température en platine.

D.C Amplificateur de mesure. 

Multimètre numérique.

·  A l’aide d’un multimètre, et en ajustant la température à traverse le contrôleur de chaleur on relève la variation de la résistance R de la sonde pt100 en fonction de la température : 

Les valeur Température		La sonde pt 100
Contrôle de chaleur	Température mesurée T(c°)	Résistance mesurée R(Ω)
20	22.5	107.9
30	23	108.1
40	29.5	111.1
50	38	114.9
60	46.5	118.7
70	55	122.6
80	63	126.7
90	72	130.6
100	80	134.3
110	88	137.7

Tab1 : Tableau de l’échauffement

Les valeur Température		La sonde pt 100
Contrôle de chaleur	Température mesurée T(c°)	Résistance mesurée R(Ω)
100	88	137.7
90	80	134.4
80	70	130.6
70	62	126.8
60	56	123.2
50	46	119.4
40	39	115.6
30	30.5	111.8
20	26	109.7

Tab2 : Tableau de refroidissement

a)Détermination de la valeur de R(0) :

On remarque que la variation de la résistance on fonction de la température est quasi-linéaire et R(0) c’est la valeur obtenue lorsque la courbe R(T) coupe l’axe de cordonnées.

-théoriquement R(0)  =100ohm .

-pratiquement : R(0)=105ohm à échauffement  =105 à refroidissement.

b) calcule la sensibilité thermique de la résistance :

-à l’échauffement :

       pour T=[30,80]  et R=[108.1,126.7]

b) à refroidissement :

= 0.000554 .

Conclusion :

Pour caractériser la variation de la résistance avec la température en utilise le coefficient de température  qui exprime la pente de la courbe résistance-température entre 0  et100  .

·       La valeur de A : si on considère que la linéarité est parfait donc : A=     pour T=[20,92] donc A=0.059.

Ø La variation théorique de R(T) dans le domaine de Température  T  :

On à

 A=3.908+10^-3

 B=-5.8*10^-7

C=  -4.27*10^-12

                                    0  pour T>0

Dans le cas des métaux, la résistance varie avec la température suivant la loi suivante :   R(T)=R0*(1+A*T+B*T^2+C*T^3)  Tous les métaux voient leur résistance varier 

avec la température mais seulement quelques uns sont utilisés comme capteur. 

En effet un bon capteur doit avoir une bonne sensibilité, être le plus fidèle possible, 

être le moins encombrant possible, linéaire même si ce n'est pas obligatoire, avoir un temps de réponse convenable et une étendue de mesure suffisante. Les 4 plus utilisés

 sont le platine, le tungstène, le nickel et le cuivre. Le tableau suivant énumère pour 

chaque métal ces caractéristiques ainsi que son étendue de mesure :

Température	R(T)
-200	19.52
-150	40.07
-100	60.34
-50	80.31
50	119.39
100	138.5
150	157.31

Tab : la variation entre -200 150

Ø Montage 2 : avec le  pont de wheatstone :

·       La variation de la tension de déséquilibre du pont de wheatstone 
     en fonction de la température.

La Température	La Tension
25	0 ,8
30	0,9
40	0 ,96
50	1 ,03
60	1,09
70	1,14
80	1,19
90	1,26
93	1,3

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