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L’éolienne
L’origine des premiers installation éoliennes est ncertaine tant en ce qui concerne le lieu que l’époque. Néanmoins on sait que les peuples de Proche- Orient et de l’Egypte ont mis au point des installations éoliennes pour leurs besoins (remonter l’eau, broyer les céréales). L’utilisation des éoliennes ne restera pas là.
C’est au V ème siècle AVJC, qu’on a découvert pour la première fois dans les îles grecques les éoliennes à axes verticales [Figure 1-1]
Courant l’an 134 AVJC, le premier moulin à vent a été utilisé au Perse pour l’irrigation.
Actuellement l’éolienne le plus utilisée est l’éolienne à axe horizontale. Elle est composée de plusieurs éléments dont :
La nacelle qui comporte une ou deux génératrices, une boite ed vitesse, un système de frein et des différents équipements automatisées d’asservissement
Les pales sont réalisées en fibre de verre ou des matériauxcomposites, leurs fonctionnements sont de réguler la vitesse de rotation du rotor en fonction du vent.
La tour, la pièce la plus importante, au début la tour en treillis métallique a été utilisée par le fabricant, mais actuellement c’est le monotube pour des raisons d’esthétique.
L’aérogénérateur
En 1802, le physicien Anglais Lord Kelvin a associé pour la première fois une génératrice avec un moteur éolien, d’où l’idée de constructionde l’aérogénérateur [Figure 4] qui a abouti en 1850 par l’apparition du premier aérogénérateurEn. 1920, on a recensé dans le monde plus de trois cent (300) constructeurs d’aérogénérateurs.Dans les années 80, un aérogénérateur avait une puissance maximale de 100[kW], une vitesse de rotation et un bruit aérodynamique élevés. C’était le cas pour le parc éolien en Californie (wind rush). Mais depuis 2000, la puissance a atteint 1[MW] et la vitesse diminuait jusqu’à 20[tr/mn]. L’aérogénérateur classique comporte cinq parties :
– une turbine éolienne T fournit sur son arbre un couple de moment,
– un multiplicateur de vitesse
– un générateur électrique GE qui transforme l’énergiéolienne en énergie électrique
– un système d’électronique de puissance EP composéede convertisseur, de commande et de régulation
– et la charge qui reçoit ou utilise l’énergie électrique
PRESENTATION DE LA PRE ETUDE ET EXPLOITATION DES RESULTATS
ETUDE DE FAISABILITE
Introduction
Le rapport d’étude de faisabilité effectué par l’expert [18] est orienté sur les différents points suivants :
– production de la centrale électrique
– consommation énergétique
– réseau électrique
– endroit favorable pour l’implantation des éoliennes
– choix des éoliennes
– couplage des éoliennes au réseau
– conclusion et recommandation
Stricture du site d’Antsahampano
Le site de production et d’extraction de sel d’Ants ahampano est divisé en zone dont
– La station lavage
– L’usine de conditionnement
– La station de pompage
– L’atelier d’entretien et magasin
– Village
– La scierie et bassin de décantation
– Le bureau administratif et le laboratoire physico-chimie
– La table et la vasière
Les données du réseau
La compagnie salinière a une indépendance au niveaud’énergie. Au début, elle était sur le point de soutirer de l’énergie produit par la société d’état mais l’infrastructure déjà mis en place a été détruit par le passage d’une cyclone. nE effet la société décide d’implanter son propre centrale qui a six groupes de marque POYAUD. Les groupes débitent sur sept charges différentes. Les lignes de transport d’énergie sonten cuivre nu ou aluminium et aérienne connectées avec des transformateurs
La centrale
La centrale électrique comprenant 6 groupes électrogènes.
La centrale fonctionne continuellement (24 heures sur 24). Ces groupes peuvent être connectés sur un jeu de barres. Le nombre de groupes mis en service dépend des périodes de la journée, des jours, des saisons et de la pluviométrie : ce qui définit les différentes périodes : période sans pompage d’eau, période avec pompage, période de récolte. En période creuse, certains groupes seulement fonctionnent pour alimenter les charges. La centrale délivre au niveau du jeu de barre une tension de 400 [V]. Il y a à ce niveau des départs directs vers les charges et un autre départ qui passe par un transformateur élévateur de 380/15000V pour alimenter la station de pompage qui est très éloignée de la centrale.
L’activité est maximale (de 6h à 18h) pendant la période de récolte se situant entre mi-septembre à mi-décembre soulignons que c’est la seule période où les deux groupes importants de 400 [kVA] chacun fonctionnent simultanément .
En résumé, le fonctionnement des groupes peut êtreprésenté comme suit :
· Week-end et les nuits : groupe de 82,5 kVA,
· Période mi-décembre à mi-mars : un groupe de 125 kVA ou 250 kVA lorsqu’il pleut puisqu’il faut activer les pompages, ou 400 kVA si l’usine de traitement fonctionne,
· Mi-mars à mi-septembre : un groupe de 400 kVA et 25 0 ou 125 kVA selon les besoins de l’usine d’ensachement,
· Mi-septembre à mi-décembre : deux groupes de 400 kVA.
Les lignes des transports d’énergie
Les lignes électriques sont en majeure partie du type aérien. Elles sont constituées par des câbles nus fixés sur isolateurs et supportés par des poteaux en bois distants de 61[m]. Matériaux: cuivre de 7 brins de section 1,6[mm2] pour chacune des 3 phases,
Section : 14,1[mm2]
Résistance linéique: 1,27[ / km ]
Réactance linéique: 0,3[ / km ]
Longueur des câbles (portée a majorée de 5%)
Le départ de la centrale sont connectées avecun jeu de barre de 400 [kV]
Les transformateurs
La plupart des transformateurs sont des transformateurs sur poteau. Deux postes de transformation sont réalisés en cabine maçonnée enforme de tour. Ils comprennent chacun un transformateur, des sectionneurs, des fusibles à gr and pouvoir de coupure, des disjoncteurs à ré enclenchement rapide ainsi qu’un système de télésignalisation et téléalarme. On distingue :
o au départ de la centrale, un transformateur élévateur 380/15000[V],
o au voisinage du west-pool, un transformateur abaisseur 15000/380/[V],
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I HISTORIQUE
1-1. La Compagnie Salinière de Madagascar
1-2. L’éolienne
1-3. L’aérogénérateur
CHAPITRE II PRESENTATION DE LA PRE ETUDE ET EXPLOITATION DES RESULTATS
Section I : ETUDE DE FAISABILITE
2-1-1. Introduction
2-1-2. Stricture du site d’Antsahampano
2-1-2-1. Les données du réseau
2-1-2-2. La centrale
2-1-2-3. Les lignes des transports d’énergie
2-1-2-4. Les transformateurs
2-1-2-5. Les charges
2-1-3. Conclusion
Section II : EXPLOITATION DES RESULTATS DE PRE ETUDE
2-2-1. Introduction
2-2-2. Fonctionnement du groupe
2-2-2-1. Mi- décembre à mi- mars
2-2-2-2. Mi- mars à mi- septembre
2-2-2-3. Mi- septembre à mi- décembre
2-2-3. Les courbes de charge
2-2-3-1. Courbes des charges journalières
2-2-3-1-1. Mi-septembre à mi-décembre
2-2-3-1-2. Mi décembre à mi mars
2-2-3-1-3. Mi- mars à mi-septembre
2-2-3-2. Courbes des charges hebdomadaires
2-2-3-2-1. Mi-septembre à mi-décembre
2-2-3-2-2. Mi décembre à mi mars
2-2-3-2-3. Mi- mars à mi-septembre
Section III : LE PRINCIPE DE LA RECUPERATION DE L’ENERGIE EOLIENNE
2-3-1. Introduction
2-3-2. Condition de production de l’énergie éolienne
2-3-3. Le problème de l’exploitation de l’énergie éolienne
2-3-4. Paramètre de l’énergie annuelle récupérable (offshore)
2-3-5. Les intérêts d’une éolienne
2-3-6. Les types d’éolienne
2-3-7. Les éléments constitutifs d’un aérogénérateur
2-3-8. Plage de fonctionnement
CHAPITRE III MODELISATION DU RESEAU- DE LA GENERATRICE ASYNCHRONE ET LA TURBINE
Section I : MODELISATION DU RESEAU
3-1-1. Modélisation d’une machine électrique
3-1-1-1. Equations des tensions
3-1-1-2. Equations des flux statoriques
3-1-1-3. Equations des flux rotoriques
3-1-1-4. Equations de la puissance électrique
3-1-1-5. Equations des couples
3-1-2. Méthode de calcul
3-1-2-1. Variations des courants
3-1-2-2. Equation de mouvement de la machine asynchrone
3-1-2-3. Equation des tensions dans l’axe (d,q,0)
3-1-2-4. Equations électriques
3-1-3. Modélisation des lignes
3-1-4. Modélisation des transformateurs
3-1-5. Modélisation des charges
Section II : MODELISATION DE LA GENERATRICE ASYNCHRONE
3-2-1. Généralités sur les machines asynchrones
3-1-2-1. Fonctionnement sur réseau
3-1-2-1. Les équations dans les machines asynchrones
3-2-2. Fonctionnement en génératrice asynchrone [4][6]
3-2-3. Modélisation de la MAS
3-2-3-1. Solénation résultante (courants)
3-2-3-2. Energie électrique (tensions)
3-2-3-3. Energie magnétique (flux)
3-2-3-4. Puissance électrique statorique instantanée
3-2-3-5. Energie électrique au rotor
3-2-3-6. Couple électromagnétique
3-2-3-7. Equations des tensions appliquées aux bornes de la machine
3-2-3-8. Fonctionnement hyposynchrone (W < WS )
3-2-3-9. Fonctionnement hypersynchrone ( S W > W )
3-2-4. Résumé modélisation MAS
Rotor
Stator
Champ tournant
Glissement
3-2-5. Modélisation de la GAS bipolaire à cage couplée au réseau
Section III : MODELISATION DE LA TURBINE EOLIENNE ET DU COUPLAGE MECANIQUE
3-3-1. Introduction
3-3-2. Méthodologie
3-3-2. Modélisation du couplage
Section IV : RESULTATS DE CALCUL DES PARAMETRES
3-4-1. Les lignes
3-4-2. Les groupes
CHAPITRE IV : ETUDE DE REGIME DE FONCTIONNEMENT
4-1. Introduction
4-2. Calcul des puissances active et réactive
4-2-1. Fournies par les groupes
4-2-2. Absorbée par les charges
4-2-3. Les besoins de l’éolienne
4-3. Comparaison des résultats
4-4. Interprétations
CHAPITRE V : LE SIMULATEUR DE TURBINE EOLIENNE et ADAPTATION AU CAS DE LA CSM
5-1. Introduction
5-2. Structure et fonctionnement du simulateur
5-2-1. Les éléments du simulateur
5-2-2. Le fonctionnement du simulateur
5-2-3. Le logiciel de supervision
5-2-4. La conversion de l’énergie éolienne du GREAH
5-3. Adaptation au cas de la CSM
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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