Generalite sur l’energie electrique d’origine eolienne

Exploité au début de l’ère industriel, le vent est devenu une source d’énergie. Le nom éolien a été donné au moteur qui transforme l’Energie cinétique acquise par l’air propulsé à une certaine vitesse par le vent en énergie mécanique utilisable sur un arbre tournant. Cette énergie mécanique est transformée en énergie électrique destinée à tous usagers grâce à un générateur électrique.

L’énergie électrique d’origine éolienne est alors considéré comme une plus prometteuse des énergies renouvelables à développer pour remplacer le charbon, le pétrole, le gaz. La ressource éolienne disponible à l’échelle mondiale est évaluée à 57 000 TWh /an. En théorie, l’énergie d’origine éolienne pourrait satisfaire la demande mondiale d’électricité. Mais, son principal inconvénient c’est la fluctuation du vent.

Tout procédé de transformation d’une forme d’énergie en une autre forme plus utilisable est complexe. Nous allons voir dans le paragraphe suivant les différents types d’éoliennes.

Principes et présentations des différents types de capteur éolien

Une éolienne permet de récupérer l’énergie cinétique du vent, le plus souvent pour produire de l’électricité, grâce aux éléments qui la composent La présentation de l’appareil éolien est comme suit :

Il existe deux grandes catégories d’éolienne :
♦L’éolienne à axe horizontal ou les capteurs à axe horizontal
♦L’éolienne à axe vertical ou les capteurs à axe vertical .

Les capteurs à axe horizontal

L’axe de rotation supportant les pâles est horizontal. Les pâles tournent dans un plan vertical. Actuellement, les éoliennes comportent généralement trois pâles (plus rarement deux pâles).Les éoliennes à axe horizontal sont les plus employées car leur rendement aérodynamique est supérieur à celui des éoliennes à axe vertical. Ce système à axe horizontal nécessite un système d’orientation. Il a un bon potentiel dans les hauteurs dont le vent est régulier.

Il existe deux catégories d’éolienne à axe horizontal:
• Amont : 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 par un dispositif.
• Aval : le vent souffle sur l’arrière des pales en partant de la nacelle. Le rotor est flexible, auto orientable.

La disposition de la turbine en amont est la plus utilisée car plus simple et donne de meilleurs résultats pour les fortes puissances. Les pales des éoliennes à axe horizontal doivent toujours être orientées selon la direction du vent. Pour cela, il existe des dispositifs d’orientation de la nacelle en fonction de cette direction. Aujourd’hui, l’éolienne à axe horizontal avec un rotor du type hélice, présente un réel intérêt pour la production d’électricité à grande échelle.

Les capteurs à axe vertical

L’axe de rotation supportant les pales est vertical.
Il existe deux principaux modèles d’éoliennes à axe vertical :
♦Les éoliennes avec traînée différentielle du type rotor Savonius
♦Les éoliennes à pales tournantes du type rotor Darrieus .

Ce système ne démarre pas seul et ne nécessite pas un système d’orientation. Le système Darrieus est difficile à démonter tandis que le système Savonius a une technologie simple.

Les éléments constituants d’une éolienne à axe horizontal

Une éolienne est constituée généralement de trois éléments :
♦le rotor
♦la nacelle
♦le tour .

Le tour ou le mat

Son rôle est :
– d’une part de supporter ensemble le rotor et la nacelle,
– pour éviter que les pâles ne touchent pas le sol,
– de placer le rotor à une hauteur suffisante, de manière à sortir autant que possible le rotor du gradient de vent qui existe à proximité du sol, améliorant ainsi la captation de l’énergie.

Système d’orientation

Le système d’orientation est un système permettant le rotor de s’orienter vers la direction du vent.

Le rotor

C’est le capteur d’énergie qui transforme l’énergie du vent en énergie mécanique. Le rotor est un ensemble constitué des pâles et de l’arbre primaire.

Le système de protection et de régulation

Un contrôleur électronique chargé de surveiller le fonctionnement de l’éolienne et aussi l’arbre secondaire comporte généralement un frein mécanique qui permet d’immobiliser le rotor au cours des opérations de maintenance pour éviter l’emballement de machine.

Les multiplicateurs

Le multiplicateur de vitesse sert à élever la vitesse de rotation entre l’arbre primaire et l’arbre secondaire qui entraîne la génératrice électrique.

En effet, la faible vitesse de l’éolienne ne permettait pas de générer du courant électrique dans de bonnes conditions avec les générateurs de courant classique.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela chatpfe.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I. CONTEXTE ENERGETIQUE DU MONDE RURAL A MADAGASCAR
1.1 Historique de l’électrification à Madagascar
1.2 Situation de l’électricité à Madagascar
1.3 Politique de l’électrification rurale à Madagascar
1.3.1 FNE
1.3.2 ORE
1.3.3 ADER
1.4 Difficulté de l’électrification en milieu rural
Chapitre II. GENERALITE SUR L’ENERGIE ELECTRIQUE D’ORIGINE EOLIENNE
2.1 Introductions
2.2 Principes et présentations des différents types de capteur éolien
2.2.1 Les capteurs à axe horizontal
2.2.2 Les capteurs à axe vertical
2.3 Les éléments constituants d’une éolienne à axe horizontal
2.3.1 Le tour ou le mat
2.3.2 Système d’orientation
2.3.3 Le rotor
2.3.4 Le système de protection et de régulation
2.3.5 Les multiplicateurs
2.4 Les différentes technologies
3.1 Forme générale de la consommation énergétique d’un village
3.1.1 Evaluation des besoins énergétiques d’un abonné « i »
3.1.2 Consommation énergétique journalière d’un village
3.1.3 Evaluation de la charge pour le cas d’un village à Tsiroanomandidy
3.2 Calcul de l’énergie consommée du village
3.2.1 Evaluation de la consommation totale journalière
3.2.1.1 Energie moyenne consommée en première année du village
3.2.1.2 Evaluation de la puissance
3.3 Evaluation de la puissance demandée par le village
3.3.1 Le profil des charges
3.3.2 La durée de fonctionnement de la puissance maximale
3.3.3 La puissance nominale de la microcentrale
Chapitre IV. DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DE LA CHAINE DE CONVERSION DE L’ENERGIE EOLIENNE
4.1 Partie théorique
4.1.1 L’aérodynamisme
4.1.2 Grandeurs caractéristiques
4.1.2.1 Le rendement η
4.1.2.2 Le coefficient de puissance Cp
4.2 Partie éolienne
4.2.1 Variation de la vitesse du vent V
4.2.2 Le diamètre de l’éolienne
4.2.3 La vitesse spécifique relative « λ »
4.2.4 La vitesse de rotation
4.3 Organe de transformation
4.3.1 Le générateur électrique
4.3.2 La batterie de stockage
4.3.3 L’onduleur convertisseur
5.1 Prix et coût d’exploitation
5.2 Définition
6.1 Introduction
6.2 Effets de l’éolienne sur l’environnement
6.3 Niveau sonore des éoliennes
6.4 Quelques mesures à prendre avant l’installation de l’éolienne
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE