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Energies renouvelables 1 MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERC

Energies renouvelables 1 MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE FERHAT ABBAS, SETIF 1 FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL COURS Energies renouvelables (Support pédagogique pour étudiants) (M1 - énergétique) Energies renouvelables 2 CHAPITRE I : CONVERSION PHOTOUVOLTAIQUE I.1.Introduction L'énergie solaire est propre et renouvelable. La Terre reçoit sous forme de lumière du Soleil plus de 10 000 fois l'énergie que l'humanité consomme. En effet, la surface du globe reçoit annuellement de l’énergie solaire ayant une puissance allant de 85 à 290 W/m2 .Et cette énergie est inépuisable car elle est ont lieu dans le soleil. I.2.Définition L'énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire grâce à des panneaux ou des centrales solaires photovoltaïques. Le rayonnement dans les régions correspondant aux points noirs permettrait de répondre à la demande d'énergie mondiale si ces régions étaient couvertes de panneaux solaires d'une efficacité de 8 %. Energies renouvelables 3 I.3.Utilisation La lumière du Soleil peut être utilisée pour produire de l'électricité. On utilise pour cela des panneaux composés de cellules électroniques qui réagissent aux rayons du Soleil. On parle alors d'énergie solaire photovoltaïque . Modules photovoltaïques intégrés dans le mobilier urbain pour le rechargement de véhicules électriques, avec une fonction d'ombrière et une fonction d'abri contre la pluie, avec possibilité de récupérer l'eau de pluie. La cellule photovoltaïque est le composant électronique de base du système. Elle utilise l'effet photoélectrique pour convertir en électricité les ondes électromagnétiques (rayonnement) émises par le Soleil. Energies renouvelables 4 I.4.Les avantages 1) Elle peut être installée en ville comme à la campagne. 2) Cette source d’énergie renouvelable gratuite offre une solution pratique pour obtenir de l’électricité. 3) Il est possible de revendre le surplus d’électricité que vous produisez pour amortir votre investissement. 4) l Renouvelable et propre. I.5.Les inconvénients 1) Le principal inconvénient de l'énergie solaire réside dans le prix des installations. 2) Le rendement réel des panneaux solaires varie selon le niveau d’ensoleillement de votre région. 3) La performance est fonction de la météo. Quelle est la solution sous la pluie ? Energies renouvelables 5 Des chercheurs de l’université de Qingdao ont conçu des panneaux solaires spécial pour la pluie qui contiennent une couche de Graphène chargée négativement et des électrons de charge positive suffisants pour générer de l’électricité. La couche de Graphène a une charge négative Energies renouvelables 6 Les envois présents dans les gouttes de pluie tomber sur la couche du Graphène Energies renouvelables 7 I.6.Conclusion: Mais cette énergie a besoin d’autre énergies renouvelables pour fonctionner les unes avec les autres il a également besoin de développement technologique. Nous ne sommes qu’au début. Energies renouvelables 8 CHAPITRE 2 : L'ENERGIE EOLIENNE II.1. INTRODUCTION Le mot éolien vient du Grec (Éole) qui est le dieu du vent. Les éoliennes utilisent l'énergie du vent de façon à la transformer en énergie électrique. Leurs pales sont actionnées par le vent. Elles sont reliées à un axe qui entraîné par leur mouvement actionne un moteur permettant ainsi de créer de l'énergie électrique. Le vent est le mouvement des masses d’air résultant du réchauffement inégal de la surface de la terre par le soleil . Dans l’Antiquité, le vent était utilisé, plus particulièrement en agriculture avec les moulins à vent pour moudre le blé. Figure 1 : Eolienne II.2. Énergie éolienne C'est l'énergie du vent dont la force motrice est utilisée dans le déplacement de voiliers ou transformée au moyen d'un dispositif aérogénérateur comme une éolienne ou dans un moulin à vent en une énergie diversement utilisable. II.3. Histoire Des Eoliennes Ce sont les pécheurs qui furent les premiers à utiliser l'énergie de vent afin de déplacer leurs embarcations sur les mers. Au Vème siècle Av JC, les Persesse servaient des éoliennes pour irriguer leurs champs (roues à aube). Il faut attendre le VIIème siècle pour voir apparaître des moulins à vent pour moudre le blé. La production d'électricité à Energies renouvelables 9 partir d'éoliennes est apparue dans le milieu des années 1970suite au premier choc pétrolier. Ce type d'éolienne est appelé aérogénérateur. II.4. Principe de l'aérogénérateur L'aérogénérateur utilise l'énergie cinétique du vent pour entraîner l'arbre de son rotor: cette énergie cinétique est convertie en énergie mécanique qui est elle-même transformée en énergie électrique par une génératrice électromagnétique solidaire au rotor. L'électricité peut être envoyée dans le réseau de distribution, stockée dans des accumulateurs sou être utilisée par des charges isolées. Figure 2 : principe de l’aérogénérateur II.5. Les composantes de l'aérogénérateur 1-Les pales: ce sont les capteurs de l'énergie cinétique qui transmettent l'énergie au rotor. Elles sont en fibres de verre et matériaux composites. Leur profil est le fruit d'études aérodynamiques complexes. 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(produit du courant continu) ou un Energies renouvelables 10 alternateur(produit du courant alternatif). L'alternateur est le plus utilisé pour des raisons de coût et de rendement. 7-Le mât: c'est un tube en acier, pilier de toute l'infrastructure. Sa hauteur est importante : plus elle augmente, plus la vitesse du vent augmente mais en même temps le coût de la structure augmente. En général, le mat a une taille légèrement supérieure au diamètre des pales. 8-Le système d'orientation de la nacelle: c'est une couronne dentée équipée d'un moteur qui permet d'orienter l'éolienne et de la verrouiller dans l'axe du vent grâce à un frein. 9-Le système de refroidissement: il est à air, à eau ou à huile et des tinéau multiplicateur et à la génératrice. 10-Les outils de mesure du vent: girouette pour la direction et anémomètres pour la vitesse. Les données sont transmises à l'informatique de commande. 11-Le système de contrôle électronique: il gère le fonctionnement général de l'éolienne et de son mécanisme d'orientation. 12-Au pied du mât se trouve un transformateur. Energies renouvelables 11 Figure 3 : Les composantes de l'aérogénérateur II.6.Les différent aérogénérateurs II.6.1.Axe vertical Tout le dispositif de conversion de l'énergie est au pied de l'éolienne ce qui facilite les opérations de maintenance. Il n'est pas nécessaire d'utiliser un dispositif d'orientation du rotor. Figure 4 : Eoliennes à axe vertical: rotor de Darrieus (gauche) et rotor de Savonius (droite). Ce pendant les vents sont faibles à proximité du sol donc les rendements sont moins bons. Aussi, le rotor de Darrieus doit être en traîné au démarrage et le mât subit de fortes contraintes mécaniques. Ainsi, de nos jours, les constructeurs privilégient les éoliennes à axe horizontal. Energies renouvelables 12 II.6.2.Axe horizontal Elles sont basées sur le principe des moulins à vent. Elles comportent généralement 3 pales pour des questions de performance et de contraintes sur la machine. Il existe deux catégories : -éolienne amont ou hélice au vent: le vent souffle sur le devant des pales en direction de la nacelle. Les pales sont rigides et le rotor est orienté selon la direction du vent. ❖ éolienne avale ou hélice sous le vent: le vent souffle sur l'arrière des pales en partant de la nacelle. Le rotor est flexible, autoorientable. Energies renouvelables 13 II.7.GLOBALE WIND ATLAS : • Dans ce sens, le docteur Hocine Bensaâd, expert et consultant en Wind Energy, a mis en avant les incohérences qui marquent le programme de développement de l’énergie éolienne en Algérie, exprimant même son « effarement » quant aux déclarations, du P-DG de Sonelgaz qui affirme que les capacités d’exportation d’électricité pourraient être d’origine éolienne grâce à une puissance installée de l’ordre de 2000MW. L’expert remet, d’ailleurs, en cause les capacités de notre pays à installer une telle capacité de production et cela pour plusieurs raisons. Il expliquera, en premier lieu, que pour atteindre une telle capacité, « ce seront des milliers d’aérogénérateurs qui doivent être installés ! Mais où ? » Energies renouvelables 14 II.7.1.Publication d’un nouvel atlas éolien de l’Algérie : Le Centre de développement des énergies renouvelables (CDER) a publié un nouvel atlas éolien de l’Algérie qui donne des informations sur le potentiel éolien à travers plusieurs régions du pays, apprend-on auprès de cet organisme. Le site d’In Salah affiche une vitesse moyenne du vent de 6,4 mètres/seconde (m/s) à côté d’Adrar qui enregistre 6,3 m/s. La wilaya d’Illizi, dotée d’une dizaine de stations, montre des vitesses dépassant les 5 m/s tandis que le site de Hessi R’Mel affiche des vitesses moyennes assez importantes atteignant 6,5 m/s. II.8.Les avantages ➢ L'énergie éolienne est avant tout une énergie qui respecte l'environnement. ➢ L'énergie éolienne est une énergie renouvelable, c'est-à-dire que contrairement aux énergies fossiles. ➢ L'exploitation de l'énergie éolienne n'est pas un procédé continu puisque les éoliennes en uploads/Geographie/ m1-energtique-energies-renouvelables-chap-1-2-3-et-4.pdf