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الجمهوريــة الجزائريـة الديمقراطيــة الشعبيــة REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQ

الجمهوريــة الجزائريـة الديمقراطيــة الشعبيــة REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Ahmed Draya Adrar FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT : SCIENCES DE LA MATIERE Mémoire de Master Spécialité : Physique Energétique Mémoire De Fin D’étude En Vue de L’Obtention Du Diplôme De Master En Physique Energétique Thème Etude de performance d’une éolienne dans un milieu saharien en particulier station éolienne de Kabertene Soutenu le 30 mai 2016 Présenté par : Encadré par Mr.: LAHBIB MEBAREK Mr. M. BOUSSAID UNIV ADRAR Mr.: BILLAH MOHAMMED Mr. R. LAROUI Membres de jury : Président: Pr : A.BENATILAH UNIV ADRAR Examinateur Mr : S.MANSOURI UNIV ADRAR Examinateur Mr : A. DAHBI URERMS ADRAR Remerciements A l’issue de ce travail, nous adressons nos remerciements premièrement à Dieu le tout puissant pour la volonté, le courage, la patience et la force qu’il nous a donné durant toute la période d’étude. Un remerciement particulier à Monsieur M. BOUSSAID, pour avoir dirigé ce travail, et pour la confiance et l’intérêt qu’il a témoigné tout au long de la réalisation de ce travail, son expérience et sa connaissance ont contribué à notre formation scientifique. Nous tenons a remercier aussi Mr. R. LAROUI le co- encadreur responsable SKTM Adrar pour son aide à réaliser ce travail au niveau de la centrale éolienne de Kabertene. Nos remerciements distingués vont aussi à Monsieur A.BENATILLAH, Professeur à l’Université Ahmed draya d’ADRAR, pour nous avoir fait l’honneur de présider le jury de soutenance. Ainsi, nous remercions vivement Monsieur S. MANSOURI, pour avoir accepté d’examiner ce mémoire. Nous tenons à exprimer nos vifs remerciements à Monsieur A. DAHBI, pour avoir accepté d’examiner ce travail en nous faisant l’honneur de participer à ce jury. Enfin nous remercions tous ceux qui de près ou de loin ont participé à l’élaboration de ce travail. Dédicaces Je tiens à dédier ce modeste travail à MA mère et Ma femme et mes enfants : m/Ahmed-Abdallah -Abdelkrim, et Mes sœurs et mes frères À tous mes collègues de: * promotion. Physiques énergétique 2016 * Sonelgaz SKTM sud-ouest Mebarek LAHBIB Dédicaces Je tiens à dédier ce modeste travail à Mes très chers parents: MA mère et mon père Ma femme et mes enfants : NourElhouda, Mohie,Tasnime, et Abdou Mes sœurs et mes frères À tous mes collègues de: * promotion. Phys. énergétique 2016 * Sonelgaz SKTM sud-ouest * Travailleurs DP Touat huile Mohammed BILLAH Summaries INTRODUCTION GENERALE ................................................................................................................................................................... 1 I. Chapitre 01 : Généralité – état de l’art des éoliennes .............................................................................................................. 4 I.1 Introduction ....................................................................................................................................................................................... 4 I.2 Le principe de fonctionnement d'une éolienne ..................................................................................................................... 4 I.3 Les-composantes d’une éolienne ............................................................................................................................................... 5 I.4 Caractéristiques d’une éolienne (aérogénérateur) : .............................................................................................................. 7 I.5 Schéma électrique d’un générateur éolien : ............................................................................................................................ 9 II. Chapitre 02 : Description de la ferme éolienne de KABERTENE ........................................................................................ 11 II.1 Le Gisement Eolien de l’Algérie ............................................................................................................................................ 11 II.2 Description géographique et climatique de la zone d’ADRAR ……(en particulier KABERTENE) .............. 12 II.2.1 Présentation de la wilaya d’Adrar ................................................................................................................................. 12 II.2.2 Dénomination des Daïras ................................................................................................................................................. 13 II.2.3 Le Relief ................................................................................................................................................................................ 13 II.2.4 Climatologie ........................................................................................................................................................................ 13 II.3 La démarche à suivre pour le dimensionnement et l'installation éolienne ....................................................... 14 II.3.1 Analyse du besoin énergétique ................................................................................................................................... 14 II.3.2 Analyse de gisement énergétique du vent .................................................................................................................. 16 II.3.3 Distribution de Wei bull ................................................................................................................................................ 17 II.3.4 Techniques de dimensionnement ............................................................................................................................. 18 II.3.5 Présentation des résultats du dimensionnement ....................................................................................................... 20 II.3.6 Potential Eolien De KABERTENE .............................................................................................................................. 20 II.3.7 Critères de choix d’un site éolien et l’énergie due au vent: .................................................................................. 21 II.3.8 Choix De Site De KABERTENE .................................................................................................................................. 21 II.4 Les différents blocks constituants la station de KABERTENE ................................................................................... 28 II.4.1 Kiosque : ............................................................................................................................................................................... 29 II.4.2 Sous station 30 KV ............................................................................................................................................................ 29 II.4.3 Transformateurs auxiliaire TACS1.2 et groupe diesel de secours de type AUSONIA 128KW ............. 30 II.4.4 Les éoliennes ...................................................................................................................................................................... 30 II.5 L’énergie annuelle produite : ................................................................................................................................................... 34 III. Chapitre 03 : présentation de la problématique ................................................................................................................ 36 III.1 Description du problème observé : .................................................................................................................................... 36 III.2 Estimation de La perte (énergétique et économique) à cause du problème indiquée (annuellement) : ............ 37 III.3 Les techniques contre defaults, maintiennes par le constructeur .................................................................................. 39 III.3.1 Pour le refroidissement de la Nacelle ......................................................................................................................... 39 III.3.2 Pour le Multiplicateur ....................................................................................................................................................... 39 III.3.3 Groupe hydraulique ........................................................................................................................................................... 39 III.4 Notre technique proposée : ................................................................................................................................................... 39 IV. Chapitre 04 : la technique de solution proposé .................................................................................................................. 42 IV.1 Présentation des extracteurs d’air ...................................................................................................................................... 42 IV.1.1 Généralité : .......................................................................................................................................................................... 42 IV.1.2 Définition d’un Extracteur ............................................................................................................................................ 42 IV.1.3 Quel extracteur pour quelle utilisation ? ................................................................................................................ 42 IV.1.4 Aérateurs et extracteurs d’air, comment choisir ?.............................................................................................. 43 IV.1.5 Rôle de l’extracteur d’air ............................................................................................................................................... 43 IV.2 Paramètres de dimensionnement d'un système ventilation d’air ........................................................................ 44 IV.3 Différent types de ventilateurs ............................................................................................................................................. 44 IV.4 Calcule des dimensionnements de l’extracteur proposé .................................................................................................. 45 IV.5 Extracteur choisi c’est HCN 150N ...................................................................................................................................... 46 IV.5.1 Applications : ...................................................................................................................................................................... 47 IV.5.2 Avantage : ............................................................................................................................................................................ 48 IV.5.3 Caractéristiques : .............................................................................................................................................................. 48 IV.5.4 Recommandations de sécurité .................................................................................................................................... 48 IV.5.5 Montage sur le mur .......................................................................................................................................................... 49 IV.5.6 Raccordement électrique .............................................................................................................................................. 50 IV.6 Calcul rapport d’énergie annuel........................................................................................................................................... 51 IV.7 Calcul du cout économique bénéficié annuellement : ...................................................................................................... 51 IV.7.1 Le taux économique perdu pendant une année : ................................................................................................ 51 IV.8 Interprétation des résultats ........................................................................................................................................................ 53 V. Conclusion général et perspectives .............................................................................................................................................. 55 VI. Les annexes ....................................................................................................................................................................................... 59 VI.1 Quelques exemples réels des pertes énergétiques calculées ............................................................................... 59 VI.2 Energie perdue à cause l’alarme N° N°305 haute température ambiante ........................................................ 61 VI.3 L’énergie perdue par l’alarme N° N°318 .......................................................................................................................... 64 VI.4 Circuit d’alimentation auxiliaire (puissance) ................................................................................................................. 65 VI.5 Circuit d’alimentation auxiliaire (commande)............................................................................................................... 66 VII. Résumé ................................................................................................................................................................................................ 67 Liste des figures FIGURE I.3-1.schéma des différents éléments d'une éolienne (3) ............................................................................... 5 FIGURE I.3-2.les composants de la nacelle d'une éolienne (4) ..................................................................................... 6 FIGURE I.5-1 éoliennes fonctionnant à vitesse variable (5) .......................................................................................... 9 FIGURE I.5-2 système éolienne base sur la mada (5) ..................................................................................................... 9 FIGURE I.5-3 générateur asynchrone a double alimentation gamesa (6) .................................................................. 9 FIGURE II.1-1 cartes des vent de l'algerie (9) ............................................................................................................... 11 FIGURE II.2-1. Carte géographique wilaya d'Adrar (10) ............................................................................................ 12 FIGURE II.2-2 les différentes régions de la wilaya d’Adrar (11) ............................................................................. 14 FIGURE II.3-1CARTE réseau isole piat ........................................................................................................................... 15 FIGURE II.3-2 implantation de la ferme éolienne de KABERTENE (12) ............................................................. 15 FIGURE II.3-3 mat de mesure ............................................................................................................................................. 17 FIGURE II.3-4 effet tunnel (7)............................................................................................................................................. 21 FIGURE. II.3-5 Courbe annuel de température de kabertene (15) ............................................................................. 22 FIGURE II.3-6 direction du vent (rose du vent -période 2003-2008) ..................................................................... 23 FIGURE II.3-7 distribution des fréquences des vitesses du vent (2003-2008) (16) ............................................. 23 FIGURE II.3-8 graphe de vitesse moyenne 2001 ........................................................................................................... 25 FIGURE II.3-9 graphe de vitesse moyenne 2002 ........................................................................................................... 26 FIGURE II.3-10 Graphe De Vitesse Moyenne 2010 ................................................................................................. 27 FIGURE II.3-11 graphe de vitesse moyenne 2013 ........................................................................................................ 27 FIGURE II.4-1 plan d’implantation de la ferme éolienne de kabertene ................................................................. 28 FIGURE II.4-2 cellule électrique du kiosque (5) ....................................................................................................... 29 FIGURE II.4-3 schéma unifilaire de liaisonne la ferme éolienne avec le poste (220/30)kv (5) ...................... 30 FIGURE II.4-4 schéma unifilaire des auxiliaire de la ferme éolienne (5) ........................................................... 30 FIGURE II.4-5 schema simplifie generatrice + ground controller (5)...................................................................... 33 FIGURE III.2-1. Courbe de puissance de l’éolienne n°06 (20) ................................................................................. 37 FIGURE III.4-1 nacelle éolienne (5) .................................................................................................................................. 39 FIGURE III.4-2 armoire top (5) .......................................................................................................................................... 40 FIGURE IV.3-1 les différents type de ventilateur (22) ............................................................................................... 45 FIGURE IV.5-1 extracteur HCM 150N (25) .................................................................................................................... 47 FIGURE IV.5-2 schéma montage extracteur HCM 150N (25) .................................................................................. 49 FIGURE IV.5-3 différent parties d'extracteur HCM 150N (25) ................................................................................ 50 FIGURE IV.7-1 climatiseur armoire électrique SK 3302.100 .................................................................................... 52 FIGURE VI.4-1 schéma du circuit de puissance représente le raccordement de nouvel extracteur ............... 65 FIGURE VI.5-1 schema de commande represente le raccordement de nouvel extracteur ................................. 66 Liste des tableaux TABLEAU II.3-1 les capteurs de mesures et son emplacement sur le mat de mesure (14) .............................. 17 TABLEAU II.3-2 les renseignements relatifs au site de KABERTENE ................................................................. 22 TABLEAU II.3-3 Paramètre Climatique De-là Vitesse Du Vent Et La Temp Amb En 2001(17) ................... 25 TABLEAU II.3-4 parametre climatique de la vitesse du vent et la temp amb en 2002 (17) ........................... 25 TABLEAU II.3-5 paramètre climatique de la vitesse du vent et la temp amb en 2010 (17) ........................... 26 TABLEAU II.3-6 parametre climatique de la vitesse du vent et la temp amb en 2013 (17) .......................... 27 TABLEAU II.4-1 paramètres de base pour les classes d'éoliennes ........................................................................... 31 TABLEAU II.5-1 énergie produite année 2015 (19) ..................................................................................................... 34 TABLEAU III.2-1 courbe de puissance (20) ................................................................................................................... 38 TABLEAU IV.4-1 taux de renouvellements de quelque locaux (24) ....................................................................... 46 TABLEAU IV.5-1 caracteristiques techniques hcm 150n(25) ................................................................................... 47 TABLEAU IV.7-1 barème des nouveaux tarifs de l'électricité (4) ............................................................................ 51 TABLEAU VI.1-1 énergie perdue par l’effet température .......................................................................................... 60 TABLEAU VI.2-1 énergie perdu par l'alarme n°305 ..................................................................................................... 63 TABLEAU VI.3-1 énergie perdu par l'alarme n°318 .................................................................................................... 64 Nomenclature λ: La vitesse spécifique…………………………………………………………………….. (-) k ,c: facteurs de forme des paramètres de weibull ………………………………………….(-) R : Longueur de pale, Rayon de l'éolienne ………………………………………………...(m) Ω: Fréquence de rotation du rotor uploads/Geographie/ etude-de-performance-d-x27-une-eolien-dans-un-milieu-saharien-corr 1 .pdf