L’ÉNERGIE ÉOLIENNE

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Réalisée par : Brahem Nadhir Bouzouita

alaeddine Ben ahmed Amir Ben amara Med-ali

Mini Projet: ISS@T SOUSSE

2014/2015

1.Les principales sources d’énergies renouvelablesUne énergie renouvelable est une source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de l'homme.

2.Définition de l'énergie éolienne

L’énergie éolienne est l’énergie du vent. Quoique le vent soit une source d’énergie gratuite, sa puissance varie considérablement en fonction du lieu et du moment ainsi que du climat et des saisons. 2

3.Principes et éléments constitutifs de l’éolienDescriptif d’une éolienne

Une éolienne permet de transformer l'énergie cinétique du vent en énergie électrique.

Principaux composants d’une éolienne

1.Les pales du rotor

2. Un rotor à faible vitesse de rotation qui transforme

l’énergie du vent en énergie mécanique

.

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3.Un arbre principal qui tourne lentement et transmet une très grande force de rotation au multiplicateur .4. Le multiplicateur de vitesse Celui-ci transforme la force lente de l’arbre principal en rotation rapide pour la génératrice.5. Un frein mécanique en cas d’urgence, lorsque les freins du bout des pales ne fonctionnent pas ou encore pour répa-rer ou faire l’entretien de l’éolienne. 6. Une génératrice qui produit de l’électricité. 7. Une unité de refroidissement qui fonctionne comme un radiateur. L’eau réfrigérante refroidit la génératrice. 8. Une girouette qui informe le système de contrôle de la direction du vent.

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9. L’anémomètre qui mesure la vitesse du vent et informe le système de commande quand le vent souffle assez fort pour produire de l’électricité de manière efficace. 10. Un système de contrôle pour démarrer et arrêter l’éolienne, et pour assurer le bon fonctionnement du matériel.

11. Une nacelle qui contient à l’intérieur toutes les composantes mentionnées ci-dessus, excepté le rotor. 12. Un système d’orientation pour assurer que l’éolienne produit autant d’électricité que possible en déplaçant le rotor de manière à ce qu’il soit toujours orienté face au vent.

13. Une tour qui soutient la nacelle et le rotor au-dessus du sol afin de saisir les vents à grande vitesse. 14. Une fondation pour empêcher l’éolienne de basculer par grands vents.

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Les différents types d’éoliennes

Les éoliennes se classent en deux grande familles : Les éoliennes à axe horizontal HAWT et les éoliennes à axe vertical VAWT

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Les éoliennes à axe horizontal ont une efficacité prouvée, elles sont globalement plus performantes que les éoliennes à axe vertical, du moins pour les vents laminaires de grandes vitesses

Avantages:• Un rendement intéressant• Facile a installer et réparer

Inconvénients: moins résistante aux vents

violents que le modèle vertical retard de lancement

Les éoliennes à axe horizontal HAWT

Les éoliennes à axe vertical (VAWT)

Les éoliennes à axe vertical sont plus adaptées à une utilisation dans le milieu urbain

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Avantages:• Capter des vents très

faibles• excellent moteur pour le

pompage de l’eau

Inconvénients: moins rapide que les

modèles à axe horizontal moins d'électricité et

démarre lentement

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•U=ωR (avec ω la vitesse de rotation de la machine éolienne et R le rayon d’extrémité de la pale); ce paramètre de rapidité ou vitesse spécifique noté λ est le rapport de la vitesse U à la vitesse V du vent

•le coefficient de puissance noté Cp. Il est défini par le rapport de la puissance Pm recueillie sur l’arbre moteur du capteur à la puissance cinétique qui passerait dans le disque du rotor en son absence:

(La valeur maximale du Cp définie par Betz, est égale à 0.592).•le rapport du couple moteur Cm qui s’exerce sur l’arbre de

sortie du capteur éolien(Cm = Pm / ω) au couple aérodynamique Ca.

Les performances des différents types d’éoliennes peuvent être résumées, de manière approximative, par le graphique suivant qui définit le coefficient de pression en fonction de la vitesse spécifique.

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RotorType : 3 pales, axe horizontal, face 

au vent                             Diamètre : 29,7 mSurface balayée : 693 m2

Régulation de puissance : Décrochage aérodynamiqueVitesses de rotation : 39,5 / 29,5 tr/mnVent de démarrage/d'arrêt :  3-4 / 25 m/sPuissance nominale à 15,5 m/sVitesse de survie : 55 m/sDurée de vie de calcul : 20 ans

l'éolienne Nordex N29/250 kW

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PalesFabricant : LM ou équivalentLongueur : 13,4 mMatériau : Polyester renforcé de fibre de verre

Multiplicateur

Type : Hélicoïdal, 3 étagesMatériau : Acier ductile mouléFabricant : Flender ou équivalentCharge nominale : 275 kWRapport de multiplication : 1:25,422Quantité d'huile : 180 litres

Génératrice électriquePuissance nominale : 250 / 45 kWType : Asynchrone, double bobinageVitesses de synchronisme : 1000 / 750 tr/mnProtection : IP 55

Système d'orientationType : Orientation hydrauliqueContrôle par girouetteVitesse : 0,57o par seconde

AutomateType : Automate programmableConnexion au réseau : connexion souple par thyristorsCommunication à distance incluse

FreinageAérodynamique : extrémité de pale pivotante, commande hydrauliqueMécanique : frein à disque à commande hydraulique sur arbre rapideNombre d'étriers du frein : 2Temps d'arrêt à partir de la vitesse max : environ 3 secondes

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MâtType : Tubulaire conique ou treillisHauteurs : 30, 40 or 50 m. tubulaire ou treillisProtection anti-corrosion : Tubulaire: Sablage et peinture époxy 250 my. Treillis : galvanisation à chaud.

MassesNacelle, sans rotor ni moyeu : 12,5 t.Rotor avec moyeu : 4,3 t.Multiplicateur : 6,5 t.Génératrice : 1,8 t.Mât, 30 / 40 / 50 m. tubulaire 15 t. / 25,5 t. / 33 t.Mât, 30 / 40 / 50 m. treillis 12,5 t. / 17 t. / 23 t.

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  N29/250

Vitesse moyenne annuelle à 10 m de hauteur.

Hauteur rotor31,5 m.

Hauteur rotor40,5 m.

Hauteur rotor50,5 m.

4,00 m/sec. 275.000 299.000 321.000

4,50 m/sec. 377.000 409.000 438.000

5,00 m/sec. 488.000 527.000 563.000

5,50 m/sec. 603.000 648.000 690.000

6,00 m/sec. 717.000 768.000 815.000

6,50 m/sec. 829.000 884.000 935.000

7,00 m/sec. 936.000 995.000 1.049.000

7,50 m/sec. 1.037.000 1.097.000 1.153.000

8,00 m/sec. 1.129.000 1.191.000 1.248.000

8,50 m/sec. 1.213.000 1.274.000 1.331.000

9,00 m/sec. 1.286.000 1.347.000 1.403.000

9,5 m/sec. 1.350.000 1.408.000 1.462.000

10,00 m/sec. 1.402.000 1.457.000 1.508.000

Productions calculées pour l'éolienne Nordex N29/250 kWA partir de données de vent mesurées à 10 m (standard Météo-France)

Données de calcul :Densité de l'air 1.225 kg/m2, température : 15º C, Paramètre k de Weibull : 2.00.

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Réalisation 3D Avec solidWorks

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Réalisation en matlabe R2008a

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Merci pour votre attention