Pivot et pylone d’une eolienne

La demande en énergie sur la planète ne cesse d’augmenter alors que les principales sources d’énergie diminuent au fur et à mesure que le temps passe, de plus le système d’exploitation d’énergie actuel à base de produit pétrolier nuit aussi à l’environnement à cause de la pollution qu’il provoque. Pourtant, de nos jours, la préservation de l’environnement est devenue un problème qu’il faut résoudre. Afin d’y remédier, les techniciens, ingénieurs et scientifiques font appels à l’utilisation de l’énergie nouvelle renouvelable sensée être largement propre et moins polluante.

Aujourd’hui, l’énergie renouvelable se répand de plus en plus surtout dans les pays Européens et Américains. L’énergie éolienne fait partie de ces énergies renouvelables. Elle est utilisée pour la production d’électricité à l’aide des générateurs éoliens ou aussi pour le pompage d’eau. De par sa facilité à être utilisée dès que le vent qui existe est suffisant pour son fonctionnement, elle séduit surtout les personnes qui vivent dans les endroits enclavés ou éloignés des zones développées, pour ravitailler en eau potable et en électricité.

GENERALITE SUR L’ENERGIE D’ORIGINE EOLIENNE 

HISTORIQUE

L’énergie éolienne est l’une des plus anciennes sources d’énergie car les Perses et les Egyptiens, par exemple, utilisaient des formes rudimentaires d’éoliennes à axe vertical dès la plus haute antiquité (environ 200 ans avant Jésus Christ). Les moulins à vent ne font leur apparition qu’au moyen âge, en Italie, en France, en Espagne et au Portugal. Ces machines sont du type à axe horizontal, et comportent quatre ailes placées en croix. Elles servaient à l’irrigation des terres cultivées et principalement à moudre les grains, surtout les blés. L’éolienne lente du type multipale n’apparaît qu’au dix- neuvième siècle en Amérique. C’est en 1876 qu’elle s’implante en Europe sous le nom de « moulin américain ». A l’aube du vingtième siècle, les premières éoliennes rapides entraînant des générateurs électriques font leur apparition en France puis à travers le monde. Les moulins à vent ont connu dans le passé un grand succès et ont fourni à l’homme l’énergie mécanique qui manquait à l’époque. Mais leur exploitation était négligée et souvent abandonnée après l’invention de la machine à vapeur, du moteur à explosion, du moteur diesel et surtout à cause du développement de l’électricité.

Cependant, avec la diminution de la ressource mondiale de pétrole, la demande énergétique ne cesse de croître, la crainte d’une pollution devient de plus en plus envahissante, c’est pourquoi l’énergie éolienne revient au premier plan de l’actualité. Son exploitation peut s’avérer très rentable dans les régions où les vents sont favorables.

GENERALITE SUR LES EOLIENNES

Définition

Une éolienne transforme l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Son fonctionnement est donc lié aux conditions climatiques. Cette énergie est utilisée directement pour les éoliennes de pompage ou les anciens moulins à vent, elle peut être transformée en électricité pour les aérogénérateurs (éoliennes électriques).

Présentation du type d’éolienne

Les éoliennes sont classifiées en fonction de l’orientation de leur axe de rotation par rapport à la direction du vent. On distingue deux grands types d’éolienne :
– à axe vertical
– à axe horizontal

Eolienne à axe vertical

La conception des éoliennes à axe vertical est simple car elle ne nécessite pas de système d’orientation par rapport à la direction du vent, c’est ce qui constitue un avantage dans sa construction. Mais en cours de fonctionnement, les pales, les roulements et les axes sont soumis aux contraintes plus importantes lors du changement du vent.

Eolienne à axe horizontal

Actuellement, ce sont les machines les plus répandues à cause de leur rendement plus élevé. Toute éolienne à axe horizontal est composée d’une hélice, d’un pylône et d’un dispositif d’orientation ( exemple : empennage) pour les machines dont l’hélice est en amont par rapport au vent ou « hélice au vent ». Dans le cas contraire où l’hélice est en aval par rapport au vent ou « hélice sous le vent », la machine n’a plus besoin du gouvernail d’orientation.

Classification d’éolienne

En fonction du nombre de pales que compte l’hélice, on peut distinguer deux groupes d’éolienne:
-Eolienne à vitesse de rotation lente ;
-Eolienne à vitesse de rotation rapide.

Choix du type de l’éolienne

L’éolienne lente est la mieux adaptée pour les caractéristiques de vent des hauts plateaux Malgache, un vent faible de 7 m /s en moyenne. Elle est aussi simple et ne nécessite pas d’un grand entretient journalier, c’est pourquoi l’implantation à Madagascar de ce type d’éolienne est la plus avantageuse.

Utilisation de l’éolienne à Madagascar

Madagascar fait partie des pays où les caractéristiques du vent sont favorables à l’utilisation de l’éolienne. En dépit de son coût élevé, peu de fournisseurs se sont positionné sur l’exploitation de cette énergie. Pourtant, elle est l’une des principales réponses aux enjeux du développement durable de notre pays, permettant ainsi la production de services énergétiques sur des bases socialement et écologiquement vivables.

DESCRIPTION DES ELEMENTS CONSTITUTIFS

L’hélice :
Elle est constituée par plusieurs pales et d’un axe guidé en rotation par des paliers ; c’est la partie qui assure la transformation de l’énergie éolienne en énergie mécanique.

Le pivot :
Les éléments constitutifs du pivot changent suivant le type d’exploitation de l’éolienne, en général il est formé d’un axe vertical solidaire au moyeu de l’axe de l’hélice par soudage, s’appuyant sur une butée à simple effet et guidé en rotation par des roulements à aiguilles RNA (sans bague) dans un moyeu fixé par des boulons sur un support. C’est la partie qui maintient l’hélice en place et lui permet de s’orienter dans la direction du vent tout en transmettant le mouvement issu de l’hélice.

Table des matières

INTRODUCTION
GENERALITE SUR L’ENERGIE D’ORIGINE EOLIENNE
I.1. Historique
I .2. Généralité sur les éoliennes
I.2.1. Définition
I.2.2. Présentation du type d’éolienne
I.2.2.1. Eolienne à axe vertical
I.2.2.2. Eolienne à axe horizontal
I.2.3. Classification d’éolienne
I.2.4. Choix du type de l’éolienne
I.2.5. Utilisation de l’éolienne à Madagascar
DIMENSIONNEMENT ET MONTAGE DU PIVOT ET DU PYLONE D’UNE EOLIENNE EQUIPEE D’UNE POMPE ET D’UN SYSTEME GENERATEUR DE TENSION
II.1. Présentation de l’ensemble
II.2. Description des éléments constitutifs
II.2.1. L’hélice
II.2.2. Le pivot
II.2.3. Le système de pompage ou de production d’électricité
II.2.4. Le pylône
II.3. Principe de fonctionnement
II.4. Etude théorique
II.4.1. Schéma de l’ensemble
II.4.2. Etude cinématique
II.4.2.1. le pivot
II.4.2.1.1. Pivot pour éolienne de pompage
II.4.2.1.2. Pivot pour éolienne avec boîte de vitesse
II.4.2.2. Pylône
II.4.2.2.1. Les différents types de pylône
II.4.2.2.2. Quelques avantages et inconvénients du projet
a) Avantages
b) Inconvénients
II.4.2.2.3. Détermination des actions dans les barres par la méthode de Ritter
a) Niveau 01
b) Niveau 02
II.4.2.2.4. Etude des scellements
a) Schéma du principe
b) Schéma de la charnière
c) Calcul des forces appliquées aux scellements par la méthode de Ritter
II.4.2.2.5. Système de levage
a) Condition de démarrage de l’ensemble
b) Détermination du centre de gravité de l’ensemble au repos
c) Evaluation de F nécessaire pour basculer l’ensemble au moment du montage
II.4.2.2.6. Calcul de boulonnerie
A. Les forces qui s’exercent à l’assemblage
B. Calcul du diamètre nominal
C. Facteur de sécurité
D. Calcul et vérification des boulons d’assemblage NF E 27-005
E. Application
III.1. Devis quantitatif
III.1.1. Pylône
III.1.2. Pivot
III.1.2.1. Pivot pour éolienne de pompage
III.1.2.2. Pivot pour éolienne avec boîte de vitesse
III.1.3. Total des devis quantitatifs
III.2.Devis estimatif
IMPACT MAJEUR NEGATIF OU POSITIF DU SYSTEME SUR L’ENVIRONNEMENT
IV.1. Définition
IV.2. Evaluation de l’impact du système sur l’environnement
IV.2.1. Les avantages
IV.2.2. Les inconvénients
IV.2.2.1. Les éoliennes et les faunes
IV.2.2.2. Niveau sonore des éoliennes
IV.2.3. Conclusion sur l’impact du système
IV.3. Mesures d’atténuation
CONCLUSION
ANNEXES

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