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وزا رة التعـليـ ــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــم الع ـــــــــــــــ ـ ال ـــي وال ـ ـبحــ ــــ ـث العلـمـــ ــــــي ـــــــــــــ MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE FERHAT ABBAS – SETIF جامعـــة فرحات عباس سطيــــف FACULTE DE TECHNOLOGIE كليـة التـكنــولــوجيــــا DEPARTEMENT d’électrotechnique : قسم اإلل ــ كت ـ روتق نـ يـ ة ــ Projet de Fin Cycle Licence en Electrotechnique INTITULE Nom et Prénom HANOUZ NESSRINE ENCADR ÉPAR : M. KADRI MOUSSA 2019/2020FONCTIONNEMENTDESSOURCESD Sommaire I. Introduction………………………………………………...……...……..…….... 1 II. Le vent………………………………………………………………………..…...2 III. Définition de l'énergie éolienne………………………………………………….. 2 IV. Les quatre types d’installations…..……………………………………………….3 1. Les loisirs à voile ……………………………………………………………3 2. Les moulins à vent ……………………………………………………….….3 3. Les éoliennes………………………………………………………………...3 4. Eolienne de pompage…………………………………………………..……4 V. Principe de l’aérogénérateur.…………………………………………..…........... 4 VI. Principe de fonctionnement d’une éolienne ……………………………………..5 VII. Les principales composantes d'une éolienne …………………………...……......7 VIII. Les différents types d’éoliennes…………………..…………………...………....8 1. Eoliennes a axe vertical ..………………………………………………… 8 2. Eoliennes a axe horizontal…………………………………........................8 IX. Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne ………………………..…......9 1. Les avantages ...………………….……………………………………..…9 2. Les inconvénients …………………………………….……………...……9 X. Implantation des sources éoliennes dans les réseaux de distribution…………...10 XI. L’énergie éolienne dans le monde………………………………………….…...12 XII. L’énergie éolienne dans l’Algérie………………………………………………12 XIII. Conclusion…………………………………………………………………....…13 XIV. Références………………………………………………………………...…….14 Page | 1 I. Introduction : Depuis des milliers d’années, la force du vent a permis à l’Humanité de faire des choses extraordinaires. Par exemple, il y a plus de 3’000 ans, elle a permis à des populations parties du sud de l’Asie dans des pirogues à voile d’aller peupler des îles éparpillées dans l’immensité de l’Océan Pacifique ! Au 5e siècle avant Jésus-Christ, les civilisations grecques et égyptiennes se servaient des premières éoliennes des moulins à vent pour moudre du grain et pomper l’eau des puits. Et c’est en 1866, avec l’invention de la dynamo (ou machine dynamoélectrique) - un générateur qui permet de transformer l’énergie mécanique en électricité - que naît la possibilité de produire de l’électricité par la force du vent. C’est ainsi qu’en 1888, un scientifique américain - Charles F. Brush - réalise la première turbine éolienne capable de produire de l’électricité. Avec son rotor de 17 mètres de diamètre constitué de 144 pales en cèdre juché sur un mât de 18 mètres, elle développe 12 kW de puissance. C’est modeste mais suffisant pour alimenter en électricité la maison. Et c’est en 1891, moins de pales, davantage d’énergie, Au Danemark, le météorologue Poul La Cour découvre que les turbines à rotation rapide composées d’un nombre restreint de pales génèrent davantage d’électricité que celles plus lentes constituées de nombreuses pales. Charles F. Brush Page | 2 II. LE VENT : Le vent Au fait, d’où vient le vent ? Le vent, c’est de l’air qui se déplace à cause des différences de température et de pression dans l’atmosphère. En effet, l’air chaud est plus léger que l’air froid. C’est pourquoi, quand le Soleil chauffe la mer ou le sol, l’air qui se trouve juste au-dessus se réchauffe, s’allège, et monte, en poussant l’air froid qui est plus haut. L’air froid, plus lourd, descend et vient remplacer l’air chaud, puis il se réchauffe à son tour, et ainsi de suite. En plus, comme la Terre est ronde, le Soleil ne distribue pas la chaleur partout de façon égale, et celle-ci n’est pas absorbée de la même manière par la mer ou par le sol. Toutes ces différences font que les masses d’air se déplacent verticalement et horizontalement. Il existe des sites plus ou moins venteux, selon leur emplacement et leur dégagement, mais aussi selon leur incidence sur la pression de l’air. Par exemple, les crêtes de montagne et le bord de mer connaissent des vents plutôt violents : dans ces endroits, il y a en effet peu d’obstacles naturels ou de bâtiments pour retenir le vent. III. Définition de l'énergie éolienne : L'énergie éolienne est l'énergie du vent, dont la force motrice (énergie cinétique) est utilisée dans le déplacement de voiliers et autres véhicules ou transformée au moyen d'un dispositif aérogénérateur, comme une éolienne ou un moulin à vent, en une énergie diversement utilisable. L'énergie éolienne est une énergie renouvelable. Page | 3 IV. Les Quatre types d’installations : L'énergie éolienne peut être utilisée de Quatre manières : 1. LES LOISIRS À VOILE : Tendre un grand morceau de tissu et laisser le vent s’engouffrer à l’intérieur : c’est le principe de la navigation à la voile, mais aussi du parapente, du char à voile, ou du kitesurf. Aujourd’hui, c’est surtout lors d’activités de loisir que l’on utilise l’énergie éolienne pour se déplacer. 2. LES MOULINS À VENT : Lorsque le vent passe à travers une hélice, elle se met à tourner. Ce mouvement mécanique entraîne la rotation d’une ou plusieurs autres roues qui, elles- mêmes, font bouger des outils. C’est ainsi qu’autrefois les moulins écrasaient les céréales, ou qu’ils actionnaient des pompes à eau. 3. LES ÉOLIENNES : Les éoliennes fonctionnent sur le même principe que les moulins. Le vent fait tourner les pales (les bras) placées au sommet d’un mât. Ce mouvement entraîne la rotation d’un axe central (le rotor) relié à un générateur. L’énergie mécanique du vent est ainsi transformée en électricité. Les éoliennes sont généralement placées dans des zones dégagées et venteuses. On appelle « parc éolien » un site regroupant plusieurs éoliennes. Page | 4 4. ÉOLIENNE DE POMPAGE : Le mouvement rotatif des pales de l’éolienne est transformé en mouvement vertical de la pompe dans le puits, l’activation d’un piston permet l’aspiration de l’eau. Le pompage peut être réalisé soit directement à la verticale du puits soit jusqu’à 100m de distance horizontale, L’eau commence à être pompée même avec un vent de 3m/s soit environ 11km/h. Les performances dépendront de la profondeur de l’eau pompée, et la force du vent dans le secteur considéré. V. Principe de l’Aérogénérateur : L'aérogénérateur, plus communément appelé éolienne, est un dispositif qui transforme une partie de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique disponible sur un arbre de Transmission puis en énergie électrique par l'intermédiaire d'une génératrice. Conversion de l'énergie cinétique du vent Page | 5 VI. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE ÉOLIENNE : Sous l’effet du vent, le rotor tourne. Dans la nacelle, l’arbre principal entraîne un alternateur qui produit l’électricité. La vitesse de rotation du rotor (de 12 à 15 tr/min) doit être augmentée par un multiplicateur de vitesse jusqu’à environ 1500 tours/minute, vitesse Nécessaire au bon fonctionnement de l’alternateur. Des convertisseurs électroniques de puissance ajustent la fréquence du courant produit par l’éolienne à celle du réseau électrique auquel elle est raccordée (50 Hz en Europe), tout en permettant au rotor de l’éolienne de tourner à vitesse variable en fonction du vent. La tension de l’électricité produite par l’alternateur, de l’ordre de 600 à 1000 volts, est ensuite élevée à travers un transformateur de puissance, situé dans la nacelle ou à l’intérieur du mât, jusqu’à un niveau de 20 ou 30 KV. Ce niveau de tension permet de véhiculer l’électricité produite par chacune des éoliennes d’une centrale éolienne jusqu’au point de raccordement au réseau électrique public. La tension de l’électricité produite par la centrale peut alors être de nouveau transformée, en fonction du niveau de tension de raccordement de la centrale au réseau public. Pour les centrales éoliennes de 10 à 15 MW de capacité, le niveau de tension de raccordement est généralement de 20 KV. Pour les centrales de capacité plus importante, le niveau de tension de raccordement peut aller de 60 à 90 KV, voire même 225 KV. Pour pouvoir démarrer, une éolienne a besoin d’une vitesse de vent minimale, de l’ordre de 10 à 15 km/h. Et au-delà de 90 km/h, les turbines s’arrêtent de tourner. Tout d’abord, la fréquence d’occurrence des vents d’une vitesse supérieure à 90 km/h est généralement faible (inférieure à 1 %), et si les éoliennes fonctionnaient dans ces conditions, elles subiraient des efforts importants qui entraîneraient une usure prématurée de leurs équipements. Compte tenu du faible gain relatif sur la production que représente un fonctionnement par vent fort, les ingénieurs préfèrent, dans ces conditions, stopper les machines et attendre le retour de vents plus modérés et plus réguliers. Si les éoliennes ne fonctionnent pas au-delà d’une vitesse de vent de 90 km/h, leurs fondations n’en sont pas moins conçues pour résister à des vents beaucoup plus, les éoliennes de la nouvelle génération atteignent 2 à 5 MW. Page | 6 VII. LES PRINCIPALES COMPOSANTES D'UNE EOLIENNE : 1-Les pales: ce sont les capteurs de l'énergie cinétique qui transmettent l'énergie au rotor. 2-Le moyeu: il est pourvu d'un système qui permet d'orienter les pales pour réguler la vitesse de rotation. 3-L'arbre primaire: (ou arbre lent) : il relie les pales au multiplicateur. 4-Le multiplicateur: il permet de réduire le couple et d'augmenter la vitesse. C'est l'intermédiaire entre l'arbre primaire et l'arbre secondaire. 5-L'arbre secondaire: il amène l'énergie mécanique à la génératrice. Il est équipé d'un frein à disque mécanique qui limite la vitesse de l'arbre en cas de vents violents. 6-Le générateur électrique : il assure la production électrique. Sa puissance peut atteindre jusqu'à 5 MW. Il peut-être une dynamo uploads/Geographie/ fonctionnement-des-sources-d-energie-eolienne.pdf