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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université De Tamanrasset Amine Elokkal El Hadj Moussa Ag AKHAMOK Faculté Sciences et de la Technologie Département Sciences et Technologie Option: ÉLECTROTECHNIQUE Tp : Réalisé par : Raykan abdallâh Tabra bekren Modélisation de vent et caractérisation dun site INTRODUCTION Variable météorologique et climatologique essentielle, le vent est une source d’énergie dite « renouvelable », mais aussi de dommages, ainsi qu’une composante majeure des bilans énergétiques dont le calcul est indispensable pour modéliser l’atmosphère, et il intervient dans d’innombrables phénomènes physiques ou activités humaines. Acteur de la perception du temps et du climat, il agit physiologiquement sur le corps de l’homme et des animaux à sang chaud, d’où les indices de « Wind Chill » très utiles en hiver pour indiquer la température ressentie. Au-delà du confort, il semble également capable d’interférer sur l’état mental humain, puisque dans la première moitié du XXe siècle, la rumeur prétend que des cours de justice du Sud-Ouest de la France ont accordé des circonstances atténuantes pour des meurtres commis pendant des épisodes de Foehn de sud lié aux Pyrénées, et de même en Bavière … Identifier la cause du vent, et mieux, le rattacher à un « type », permet d’anticiper, au moins grossièrement, son comportement, ce qui a sauvé la vie de pompiers sur le terrain définition du vent Le vent est un déplacement d’air, dont, comme pour tout fluide, les molécules ne sont pas solidaires les unes des autres, ce qui va compliquer la prévision des trajectoires mais va permettre à l’air de s’adapter aux configurations topographiques qui ne manqueront pas d’influencer son écoulement. Il est décrit par sa vitesse et sa direction (sa provenance), cette dernière n’étant pas une grandeur : les descripteurs que sont les angles du cercle (de 0° et 360° pour le nord en passant par 180° pour le sud) ou les termes de N pour nord, de ENE pour l’est-nord-est quand on découpe le cercle en 16 parts de 22,5° chacune, ne se prêtent pas au calcul. En effet, la moyenne de deux vents de nord séparés de 2° de direction (359° et 1°), donc similaires, est de 180°, le plein sud ! Pour sortir de cette impasse, on transforme le vecteur vent en deux composantes sur des axes orthonormés X et Y dont l’unité est la vitesse. Soit, sur un tableur, la cellule B7 la direction en degrés du vent, et C7 sa vitesse en m/s, la conversion se fait selon les formules suivantes : Composante E =SIN(B7/180*PI())*C7. Si le vent provient de la moitié ouest (exemple NW ou SSW), la composante sera alors négative. Le vent : son origine Le vent est un flux lié au gradient de pression atmosphérique, suivant un parcours d’autant plus simple que l’on s’élève dans l’air libre, car le relief et les inégalités de la surface du sol créent des obstacles perturbant l’écoule Source : étude d’impact, P. Carrega. Figure 2. Effet de la direction du vent sur la concentration en particules de poussières (PM10) d’un capteur « S1 » situé près d’une cimenterie. Lorsque le vent tourne au-delà de 120° (vers le sud-est et le sud), hors de la « fenêtre d’émission » de l’usine, la pollution diminue immédiatement au capteur n’étant plus sous le vent Paramétrisation Avec ces équations, les cartes météorologiques permettent d’estimer le vent en connaissant la pression, la latitude, le type de terrain et les effets locaux même si on n’a pas de mesure directe. Pour l’aviation au-dessus de la couche limite atmosphérique, où la friction est nulle, on utilise une approximation du vent réel que l'on peut obtenir par les équations du vent géostrophique. Il est le résultat de l'équilibre entre les forces de Coriolis et de la variation horizontale de pression seulement. Ce vent se déplace parallèlement aux isobares et sa vitesse est définie approximativement par le gradient de pression. Le vent du gradient est similaire au vent géostrophique mais en reprenant en plus la force centrifuge(ou accélération centripète)quand la courbure du flux est significative. Il est, par exemple, une meilleure approximation du vent autour d'une dépression ou d'un anticyclone. Près du sol, dans la couche limite, la friction cause une diminution des vents par rapport à l’estimation précédente selon ce qu’on appelle la spirale d'Ekman. En général, le vent est de 50 à 70 % du vent géostrophique sur l’eau et entre 30 et 50 % de ce vent sur la terre ferme. Plus le vent est diminué par la friction, plus il tourne vers la plus basse pression ce qui donne un changement vers la gauche dans l’hémisphère nord et vers la droite dans celui du sud. Cette différence entre les vents réels et géostrophiques se nomme le vent agéostrophique. Il est donc particulièrement important dans la couche limite mais existe également au-dessus de celle-ci car le vent géostrophique n'est qu'une approximation. Le vent agéostrophique est important dans l'alimentation en air humide des dépressions ce qui leur fournit de l'énergie. Échelle de fluctuation du vent : Graphique de Van der Hoven montrant la force des vents versus la période de retour. Pour une altitude inférieure à 1 000 mètres environ, là où se trouvent les ouvrages bâtis, les forces de frottement dues à la rugosité du sol et les phénomènes thermiques régissent en grande partie les écoulements d’air. Ces phénomènes engendrent des fluctuations de la vitesse du vent, dans le temps et dans l’espace, susceptibles d’exciter les structures les plus souples. Cette zone est appelée couche limite de turbulence atmosphérique. Prévisions météorologiques Le vent est un élément majeur des systèmes météorologiques puisqu'il est leur médium de transport. Cependant, la Terre est très irrégulière dans la forme de ses continents et l'ensoleillement dépend non seulement des saisons mais également de la couverture nuageuse. Cette dernière est soumise au vent qui tire son énergie des différences de températures qui sont une des résultantes de l'ensoleillement. Le vent obéit ainsi aux lois de l'effet domino, la difficulté résidera dans le nombre de facteurs à prendre en compte quant à la prévisibilité du résultat puisque le vent se nourrit de multiples sources : d'autres vents, les différences de températures entre deux zones géographiques ou entre deux couches d'atmosphère, la rotation de la Terre, l'attraction terrestre, les effets sur le relief, etc. CARTOGRAPHIE ET Modélisation Les logiques de représentations spatiales Comme toute variable, la représentation spatiale du vent est évidemment très utile. Notons que l’on acceptera de nommer « restitution d’un champ », c’est-à-dire d’une surface, ce qui n’est en fait qu’une somme de points disposés de manière géométrique au sein d’une grille à mailles carrées en général (parfois en losanges), d’autant plus denses que la « résolution » est fine. Il existe deux logiques principales permettant de « couvrir » un espace, donc de représenter un champ, une surface, quelle que soit l’échelle. - Une logique « inductive », fondée sur l’expérience, la mesure, partant de données issues d’un réseau de capteurs : on essaye de trouver une relation statistique reliant les données à des variables, ce qui permettra de « combler les vides » et d’énoncer quelles sont les valeurs non mesurées les plus probables. Modélisation Et Simulation Numérique Des Données Du Vent En Vue D’une Prédiction De L’énergie électrique D’origine éolienne: Ce travail de recherche a pour but de présenter une étude permettant d’apporter une aide efficace à la prise des décisions concernant la planification et la réalisation de projets à énergie éolienne. Dans cette perspective, nous commençons par la détermination des différents paramètres liés au vent, telle que la modélisation mathématique de la distribution des fréquences du vent: distribution de Weibull, puis le traitement et la simulation numérique des données réelles relatives au vent collectées pendant douze mois, afin de fournir des prédictions sur un site de la ville de Ngaoundéré. Ensuite, nous évaluons son potentiel éolien, sa prédiction de l’énergie électrique produite tout en nous appuyant sur la prise en compte des obstacles environnant le site de la collecte, de la rugosité du site et d’un choix judicieux d’aérogénérateurs. Enfin, nous déterminons la direction des éoliennes dans le site et nous procédons à une analyse de la turbulence du vent. - Il est également possible de suivre une démarche radicalement différente sur le principe : elle est déductive, fondée sur les lois de la physique. Dans ce cas, plusieurs approches sont utilisables, qui, toutes à divers degrés, s’appuient sur la thermodynamique, la mécanique des fluides, etc, et non sur des stations, utilisées ici seulement pour validation. B. La logique statistique Deux axes principaux existent dans le domaine. 1. L’autocorrélation spatiale Dans ce premier cas, on cherche une relation entre les points eux-mêmes en posant, selon la théorie de Newton, que chaque capteur sur le terrain exerce une « influence » sur ses voisins, d’autant plus forte qu’ils sont proches. La variabilité directionnelle du vent est très liée à la topographie, et c’est sans doute pourquoi cette direction de recherche n’a pas été suivie à notre connaissance. C. uploads/Geographie/ faculte-sciences-et-de-la-technologie.pdf