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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 ETUDE DE L’EFFET DE L’INTEGRATION D’UN PARC EOLIEN DANS LE RESEAU ALGERIEN Présenté par : Sous la direction de : ................................... ................................... Année 2011 UNIVERSITE BADJI MOKHTAR – ANNABA FACULTÉ DES SCIENCES DE L’INGÉNIEUR DÉPARTEMENT D’ÉLECTROTECHNIQUE PLAN DE TRAVAIL  Introduction  Généralités sur les énergies renouvelables  Description d’une éolienne  Energie du vent  Transformation de l’énergie éolienne en énergie mécanique  Branchement d’une éolienne au réseau  Impact socio-économique de l’énergie éolienne  Conclusion Introduction L’énergie électrique est un élément crucial pour tout développement socio-économique. Elle est devenue dans la vie quotidienne des populations, notamment dans les pays développés, une forme d’énergie dont on ne peut se passer Donc la production de l’énergie électrique est importante et il est intéressant de pouvoir trouver des solutions afin d’en produire toujours plus mais de manière plus propre et plus durable L’utilisation de combustibles carbonés comme base de la production représente, du point de vue climatique, un danger aux risques importants. De plus, la consommation d’énergie, toujours en augmentation, fait réduire les réserves en énergies fossiles Face à ce dilemme, il s’avère nécessaire de faire appel à des sources d’énergie nouvelles qui seront sans conséquence pour l’homme et l’environnement Dans le cas de notre pays, on est tournées vers le solaire vu le potentiel du pays en la matière, néanmoins, un programme de développement des énergies nouvelles non polluantes sous toute leur forme a été adopté Actuellement, plusieurs pays sont déjà résolument tournés vers l'énergie éolienne. C'est le cas de l'Allemagne, leader mondial avec une puissance éolienne installée de 12 GW C’est dans cet objectif que vient s’insérer notre étude qui porte sur cette énergie renouvelable en développement en ce moment, qui est l’énergie éolienne C’est dans cet objectif que vient s’insérer notre étude qui porte sur cette énergie renouvelable en développement en ce moment, qui est l’énergie éolienne Généralité s sur les énergies renouvela bles On considère qu’une énergie est renouvelable, toute source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable. On trouve comme énergies renouvelables: Énergie solaire Énergie solaire Énergie hydroélectrique Énergie hydroélectrique Énergie marémotrice Énergie marémotrice La biomasse La biomasse Énergie géothermique Énergie géothermique Énergie éolienne Énergie éolienne Énergie solaire Énergie solaire Lumière Lumière Panneau Photovoltaïque Panneau Photovoltaïque Electricité Electricité Énergie hydroélectrique Énergie hydroélectrique Electricité Electricité Centrale hydraulique Centrale hydraulique Eau Eau Énergie marémotrice Énergie marémotrice Electricité Electricité Marée hydrolienne La biomasse La biomasse Electricité Electricité Biomasse Biomasse Usine biomasse Usine biomasse Énergie géothermique Énergie géothermique Electricité Electricité la chaleur stockée dans le sous-sol la chaleur stockée dans le sous-sol Centrale géothermique Centrale géothermique Énergie éolienne Énergie éolienne Electricité Electricité Eolienne Vent Descripti on d’une éolienne Un aérogénérateur, plus communément appelé éolienne, est un dispositif qui transforme une partie de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique puis en énergie électrique par l'intermédiaire d'une génératrice Développement de l’énergie éolienne  L’énergie éolienne a connu un développement depuis 1995 avec une progression moyenne de 20 % par an dans le monde.  Le coût de production du kilowattheure a progressivement baissé pour atteindre un niveau compétitif par rapport aux autres sources d’énergie.  Dans l’ensemble de la puissance installée, l’Europe est le leader, suivi par l’Amérique du Nord. Différents types d’éoliennes Eoliennes à axe vertical Eoliennes à axe vertical Eoliennes à axe horizontal Eoliennes à axe horizontal Eoliennes à axe vertical Eoliennes à axe vertical Eoliennes à traînée différentielle (Rotor Savonius) Eoliennes à traînée différentielle (Rotor Savonius) Variation cyclique d’incidence (Rotor Darrieus) Variation cyclique d’incidence (Rotor Darrieus) les éoliennes à axe horizontal les éoliennes à axe horizontal Eolienne amont (face au vent) Eolienne amont (face au vent) Eolienne aval (derrière le vent) Eolienne aval (derrière le vent) Architecture d’une éolienne à axe horizontal Le rotor Le rotor La tour La tour La nacelle La nacelle Le Moyeu Le Moyeu Pale Pale  Avantages par rapport aux éoliennes à axe verticale Les éoliennes à axe horizontal sont les plus employées car : Leur rendement aérodynamique est supérieur à celui des éoliennes à axe vertical L’emprise au sol qui est très faible par rapport aux éoliennes à axe vertical Elles ont un coût moins important Eolienne amont (face au vent) Eolienne aval (derrière le vent) Exige l’utilisation des pales rigides pour éviter tout risque de collision avec la tour Exige l’utilisation des pales rigides pour éviter tout risque de collision avec la tour Autorise l’utilisation de rotors plus flexibles Autorise l’utilisation de rotors plus flexibles L’écoulement de l’air sur les pales est peu perturbé par la présence de la tour L’écoulement de l’air sur les pales est peu perturbé par la présence de la tour Auto-orientable dans le lit du vent Auto-orientable dans le lit du vent Doit généralement être orientée à l’aide d’un dispositif spécifique Doit généralement être orientée à l’aide d’un dispositif spécifique L’air est plus ou moins perturbé par la présence de la tour L’air est plus ou moins perturbé par la présence de la tour On constate néanmoins que la majeure partie des éoliennes de grande puissance adoptent la configuration « amont » On constate néanmoins que la majeure partie des éoliennes de grande puissance adoptent la configuration « amont » Type d'installation On retrouve l’éolienne dite individuelle installée en site isolé. L'éolienne n'est pas raccordée au réseau, elle n'est pas reliée à d'autres éoliennes. Sinon les éoliennes sont regroupées sous forme de fermes éoliennes (parc éolien), raccordées au réseau. Les installations peuvent être réalisées sur terre ou de plus en plus en mer avec les fermes éoliennes offshores où la présence du vent est plus régulière Energie du vent Tout comme l'énergie qui se trouve dans les combustibles fossiles, les énergies renouvelables sont dérivées de l'énergie solaire. Environ un à deux pour cent de l'énergie émise par le soleil est convertie en énergie éolienne. L’énergie cinétique contenue dans le vent est transformée en partie en énergie mécanique par la turbine, puis en énergie électrique par le générateur. Causes du vent  Le vent est un sous-produit de l’énergie primaire provenant du soleil.  Le soleil chauffe la Terre de façon inégale.  Des endroits plus chauds que des autres. Dans les endroits chauds, la chaleur est transférée de la surface à l’air. Donc l’air chaud monte, et de l’air plus froid et plus dense prend très vite sa place, ce qui produit un courant. C’est ce processus qui crée le vent C’est ce processus qui crée le vent L'énergie du vent L’énergie du vent est l’énergie cinétique de l’air qui traverse une certaine surface S. Une éolienne capte l'énergie cinétique du vent et la convertit en un couple qui fait tourner les pales du rotor. Trois facteurs déterminent l'énergie du vent balayée par le rotor :  la densité de l'air  surface balayée par le rotor  la vitesse du vent Transformatio n de l’énergie éolienne en énergie mécanique L’énergie du vent est transformée en énergie mécanique par le rotor de l’éolienne Le rotor de l’éolienne est composé des pales Description d’un rotor d’une éolienne Les éoliennes classiquement utilisées actuellement pour la production électrique sont à axe horizontal et avec une hélice à trois pales à pas variable permettant de s’adapter aux différentes conditions de vent. Présentation d’une pale Présentation d’une pale Extrado s Intrado s L : Longueur de la pale C : Corde de la palle Vent Rotation Vent Sens de déplacement Vent Vent relatif Couple Bilan des forces sur une pale Du fait de la rotation de l’hélice, la vitesse circonférentielle de la pale est différente selon que l’on se place au centre ou à l’extrémité de l’hélice. Le profil de la pale va en s’affinant vers son extrémité. Ces deux caractéristiques permettent à la pale de fonctionner dans des conditions aérodynamiques semblables sur toute sa longueur. Energie cinétique du vent – conversion en énergie mécanique Puissance du vent : La masse d'air traversant le rotor est : La puissance cinétique disponible sur la turbine est : Si on représente la caractéristique correspondante à l'équation , on s'aperçoit que ce ratio (coefficient de puissance Cp) présente un max de 16/27 soit 0,59 (Limite de Betz). La relation de la puissance mécanique : permet d'établir un ensemble de caractéristiques donnant la puissance disponible en fonction de la vitesse de rotation du générateur pour différentes vitesses de vent. Systèmes de régulation de la vitesse de rotation de l’éolienne Système à décrochage aérodynamique "stall" Système à décrochage aérodynamique "stall" Système d'orientation des pales "pitch" Système d'orientation des pales "pitch" Branchement d’une éolienne au réseau Conversion mécanique – électrique La génératrice est l'élément d'une éolienne qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.  Génératrices synchrones ou asynchrones machines asynchrones machines asynchrones Machine asynchrone à cage d'écureuil La machine asynchrone à double alimentation (MADA) avec rotor bobiné Machines synchrones (Alternateurs) Machines synchrones (Alternateurs) Machines asynchrones (Machines à induction) Machines asynchrones (Machines à induction)  Systèmes utilisant la machine asynchrone à cage d'écureuil MAS à cage directement reliée au réseau uploads/Science et Technologie/ presentation-energie-eolienne.pdf