Soutenance mémoire
Depuis la nuit des temps, la technologie n’a cessé d’évoluer. Cette technologie des connaissances scientifiques dans la vie quotidienne est passée de la guerre du feu à la création de l’électricité. L’énergie électrique est alors devenue une énergie indispensable à l’homme tant dans son foyer que dans son travail. Non seulement elle rend la vie des habitants confortables mais aussi elle est source de développement économique d’un pays.
GENERALITES SUR L’ENERGIE EOLIENNE
HISTORIQUES DE L’EOLIENNE
L’énergie éolienne tire son nom d’Eole (en grec ancien Αἴολος / Aiolos), le nom donné au dieu du vent fils de Poséidon dans la Grèce Antique. Pendant des siècles, l’énergie éolienne a été utilisée pour fournir un travail mécanique. L’exemple le plus connu est le moulin à vent. On pense que des roues à énergie éoliennes rudimentaires furent utilisées en Perse (Iran actuel) dès le VIIe siècle après JC., voire avant. Elles servaient à l’irrigation des terres cultivées et à la transformation du blé en farine : pour écraser du grain . Il a aussi connu un grand développement en Europe au cours du XIVe siècle, en particulier aux Pays-Bas ou servant à l’assèchement des polders. Outre le meulage du grain et l’irrigation des terres agricoles, les moulins à vent étaient utilisés pour un grand nombre de tâches, allant du pompage de l’eau de mer, au sciage du bois, en passant par la fabrication du papier et de l’huile ou encore le meulage de divers matériaux .
Par la suite, pendant plusieurs décennies, l’énergie éolienne a servi à produire de l’énergie électrique dans des endroits reculés et donc non-connectés à un réseau électrique. Des installations sans stockage d’énergie impliquaient que le besoin en énergie et la présence d’énergie éolienne soient simultanés. La maîtrise du stockage par batteries a permis de stocker cette énergie et ainsi de l’utiliser sans présence de vent. Ce type d’installation ne concerne que des besoins domestiques, non appliqués à l’Industrie.
En 1888, Charles F. Brush construit une petite éolienne pour alimenter sa maison en électricité, avec un stockage par batteries. La première éolienne « industrielle » génératrice d’électricité a été développée par le Danois Poul La Cour en 1890, pour fabriquer de l’hydrogène par électrolyse. Dans les années suivantes, il créa l’éolienne Lykkegard, dont il avait vendu 72 exemplaires en 1908. Une éolienne expérimentale de 800 KVA a fonctionné de 1955 à 1963 en France, dans la Beauce. Elle avait été conçue par le Bureau d’Etudes Scientifiques et Techniques de Lucien Romani et exploitée pour le compte d’EDF : l’aérogénérateur 800 KVA BEST – Romani. Cette technologie a été quelque peu délaissée par la suite. Il y eut une éolienne raccordée au secteur sur les hauteurs d’Alger (Dély-Ibrahim) en 1957. Ce n’est que dans les années 1970 qu’elle sera relancée, en particulier au Danemark. Depuis les années 90, l’amélioration de la technologie des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 1 MW. Ces unités se sont démocratisées et on en retrouve aujourd’hui dans plusieurs pays. Ces éoliennes servent à produire du courant alternatif pour les réseaux électriques, au même titre qu’un réacteur, un barrage hydroélectrique ou une centrale thermique au charbon.
LES DIFFERENTES UTILISATIONS DE L’ EOLIENNE
L’énergie éolienne peut être utilisée de deux manières :
Transformation en énergie mécanique
Le vent est utilisé :
• pour faire avancer un véhicule (voilier)
➤pour pomper de l’eau (moulins de Majorque, éoliennes dans les champs pour abreuver le bétail) : l’énergie mécanique récupérée par les éoliennes peut servir à actionner directement la pompe : »éolienne de pompage mécanique ». L’éolienne de pompage mécanique est un système très ancien mais il reste néanmoins très utilisé pour créer des points d’eau dans des endroits isolés (dont le raccordement au réseau est impossible ou trop cher). On retrouve des applications en élevage de bétail, pisciculture et oxygénation des étangs, sylviculture et lutte contre l’incendie, pompage d’eau de mer pour les marais salants, irrigation de cultures, drainage et assèchement hydraulique villageoise ( pour les zones arides en pays tropicaux et subtropicaux) .
• ou à produire de l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement d’une moto pompe (l’éolienne est alors appelée aérogénérateur)
• ou pour faire tourner une meule.
Transformation en énergie électrique
L’éolienne est connectée à un générateur électrique pour produire du courant continu (installation reliée à des batteries) ou alternatif (installation reliée au secteur). Ceci est la base de notre étude.
L’ELECTRIFICATION A MADAGASCAR
L’HISTORIQUE DE LA JIRAMA, L’ADER ET L’ORE
En 1899, l’électricité existait déjà à Madagascar. Les concessionnaires se sont succédés depuis. Jusqu’à 1975, il y avait :
• en 1899 : M. O. Florens
• en 1905 : la S. E. C T. M. (Société Civile de Concession et Travaux de Madagascar)
• en 1928 : l’Energie Industrielle
• en 1939 : l’E. E. M. (Electricité et Eau de Madagascar)
• en 1957 : la S. E. M. (Société d’Energie de Madagascar)
• en 1974 : la S. M. E. E. (Société Malgache d’Electricité d’Eau)
• en 1975 : la JI. RA. MA. (JIro sy RAno MAlagasy) .
Les installations à caractère de distribution publique sont gérées par des privés qui s’intégraient dans l’ensemble des réseaux de la JI. RA. MA. Néanmoins, seule une Société appelée JI. RA. FI. ou JIro sy RAnon’ny FIsakana a eu son indépendance d’exploiter le réseau électrique issu de la Centrale hydraulique de Sahamadio.
La JI.RA.MA
La JI. RA. MA. exploite 54 réseaux électriques réparties dans tout le pays selon sept zones administratives. La production est assurée par 68 centrales dont 12 hydrauliques et 54 thermiques. La JI. RA. MA. produit, transporte et distribue 90% de l’énergie électrique utilisée. Le reste, soit 10%, provient de l’autoproduction. En 1993, l’électricité contribue moins de 2% des besoins énergétiques globaux du pays. L’offre d’énergie électrique est concentrée sur le réseau interconnecté d’Antananarivo et de Fianarantsoa qui compte 124,9 MW de puissance installée sur un total de 222,5 MW pour l’ensemble du pays. Malgré le fait que la puissance installée soit presque égale entre les équipements hydrauliques et thermiques, plus de 70% de l’énergie est produite par les Centrales hydroélectriques. Sur une puissance hydroélectrique de 104,98 MW installée, 91,6 MW sont en exploitation dans la capitale.
L’ORE ou l’Office de Régulation de l’Electricité
Les activités du sous-secteur électricité ont été libéralisées par la Loi N° 98-032 du 20 janvier 1999. Les dispositions de cette Loi reposent sur les principes suivants:
• la structure du sous-secteur vise l’introduction de la concurrence à moyen et long terme par la désintégration verticale des activités (production, transport-distribution et commerciale).
• les activités de service public sont soumises à la surveillance d’un Organisme Régulateur de l’Electricité ( ORE) indépendant
• le système des prix de l’électricité est basé sur les principes suivants :
− les prix à la production sont déterminés par un processus concurrentiel, et au niveau de transport et distribution, les prix seront réglementés et auront un caractère de prix plafond.
– Finalisation des différents textes sur la réforme du secteur énergie .
L’ORE est mis en place pour assurer :
• la régulation,
• le contrôle
• le suivi des activités relatives au secteur de l’électricité
• la mise en œuvre, le suivi et l’application des tarifs dans le respect des méthodes et procédures fixées par la législation et ses textes pris pour son application
• la promotion de la concurrence et la participation du secteur privé en matière de production, et de distribution d’énergie électrique dans des conditions objectives, transparentes et non discriminatoires
• le respect par les opérateurs du secteur de l’électricité des conditions d’exécution des contrats de concession et d’autorisation.
|
Table des matières
INTRODUCTION
Partie I : L’énergie éolienne
Chapitre I : Généralités sur l’énergie éolienne
I.1) Historiques de l’énergie éolienne
I.2) Les différentes utilisations de l’éolienne
I.2.1) Transformation en énergie mécanique
I.2.2) Transformation en énergie électrique
Chapitre II : L’électrification à Madagascar
II.1) L’historique de la JIRAMA, l’ ORE et l’ADER
II.1.1) la JIRAMA
II.1.2) l’ORE
II.1.3) l’ADER
II.2) La situation de l’électrification à Madagascar
II.3) Les énergies renouvelables
II.3.1) L’énergie solaire
II.3.2) L’énergie géothermique
II.3.3) L’énergie éolienne
Chapitre III : Généralités sur la partie mécanique de l’éolienne
III.1) Les différentes types d’éolienne
III.1.1) Les éoliennes à axe horizontal
III.1.1.1) La puissance récupérable
III.1.1.2) L’énergie récupérable
III.1.1.3) La vitesse de rotation de l’éolienne
III.1.2) Les éoliennes à axe vertical
III.2) Les constituants mécaniques de l’éolienne et leurs fonctions respectives
III.2.1) Le rotor
III.2.2) La transformation de l’énergie mécanique : les pales
III.2.3) La création d’électricité, la génératrice
III.2.4) L’augmentation de la vitesse de rotation : le multiplicateur
III.2.5) Limitation de la puissance : le système de régulation
III.3) Le gisement éolien et les critères de choix du site
III.3.1) Vitesse du vent
III.3.2) L’espace
Partie II : Conception et dimensionnement du bloc d’alimentation
Chapitre I : L’alimentation électrique par éolienne
I.1) Le choix de notre sujet
I.2) L’application de l’éolienne
I.2.1) Le système raccordé au réseau
I.2.2) Le système autonome
I.2.3) Le système éolien hybride
Chapitre II : Les appareils constitutifs du groupe d’alimentation
II.1) Le système hybride éolien / groupe électrogène
II.1.1) Synoptique du procédé
II.1.2) Principe de fonctionnement
II.2) Les différents constituants de la partie électrique
II.2.1) La génératrice
– L’alternateur
II.2.1.1) L’alternateur triphasé
II.2.1.1.1) Sa construction
II.2.1.1.2) Le rotor
II.2.1.1.3) Le stator
II.2.1.1.4) La tension de sortie
II.2.1.1.5) La fréquence de la tension induite
II.2.1.1.6) Le circuit équivalent
II.2.2) Le redresseur par pont de diodes
II.2.2.1) La diode
II.2.2.2) La diode idéale
II.2.2.3) La diode à jonction
II.2.2.4) Les propriétés de la diode Zener
II.2.2.5) Le montage redresseur
II.2.2.5.1) Principe de l’étude de montage
II.2.2.5.2) Etude de la tension redressée
II.2.2.5.3) Etude des courants
II.2.2.5.4) La comparaison entre redresseur à diodes et redresseur à thyristors
II.2.3) Le régulateur
II.2.3.1) Les transistors bipolaires
II.2.3.2) Le régulateur
II.2.4) Les batteries
II.2.4.1) Les batteries au Plomb
II.2.4.1.1) Description
II.2.4.1.2) Capacité d’un accumulateur
II.2.4.1.3) Décharge d’une batterie
II.2.4.1.4) Charge d’une batterie
II.2.4.2) Les batteries au Cadmium/ Nickel
II.2.4.2.1) La charge normale du Cadmium/Nickel
II.2.4.2.2) La charge de maintien
II.2.5) Le convertisseur continu – alternatif
II.2.6) Le groupe électrogène
II.2.7) Le système de sécurité
II.2.8) Le système de contrôle
Comportement lors de la décharge
Chapitre III : Le dimensionnement de chaque appareil constitutif du groupe d’alimentation
III.1) L’alternateur
III.2) Le dimensionnement du redresseur PD3
III.3) Le régulateur de charge et de décharge
III.4) Dimensionnement du parc batteries
III.5) L’onduleur
III.6) Le groupe électrogène
Partie III : Dimensionnement sous Matlab 6.5
Chapitre I : Présentation de Matlab 6.5
I.1) Le village modèle
I.2) Les valeurs de référence
I.3) L’organigramme du dimensionnement
I.4) Le dimensionnement du bloc d’alimentation
Chapitre II : Impact environnemental
I. Introduction
II. Présentation du projet : « la conception, les calculs et réalisation d’électrification par un système hybride éolien/groupe électrogène
II.1) Généralités
II.2) Conditions d’implantation conforme à la norme
II.3) Analyse de l’environnement
II.3.1) L’environnement écologique
II.3.2) L’environnement socioculturel
II.4) Objectifs
III. Les impacts du projet sur l’environnement
III.1) Impacts négatifs
III.2) Impacts positifs et mesure d’atténuation
Chapitre III. Evaluation économique
CONCLUSION GENERALE
