Universit de SousseInstitut Suprieur des Sciences Appliqus et de Technologie de Sousse Mini projet: Ralise par : Brahem Nadhir Bouzouita alaeddine Ben ahmed Amir Ben amara Med-ali

EEA-EEI groupe 1 -sous groupe 1

Anne universitaire 2013-2014

Objectif:A u terme de ce Mini projet, nous tenons exprimer notre gratitude et nos vifs remerciements notre encadreur: Mr Ben salah chokri ayant fourni ses efforts et ses connaissances dans le but de nous former dans plusieurs domaines et surtout consolider nos acquis par des nouvelles techniques tout en se basant sur la recherche individuelle et linitiative personnelle associe lesprit de groupe.Nous le remercions aussi pour sa disponibilit encadrer ce travail travers ses critiques et ses propositions damlioration. Il trouvera ici notre tmoignage et notre reconnaissance pour le temps quil nous a consacr tout au long de ce semestre en veillant rpondre toutes nos questions.

Table des matires 1. Introduction gnrale 4 2.Dfinition de l'nergie olienne5 3.Histoire de l'nergie olienne 5 4.Principes et lments constitutifs de lolien.....9 a\Descriptif dune olienne....9 b\Principaux composants dune olienne......9 5. Le principe de fonctionnement dune olienne..11 6. Les diffrents types doliennes....12 a\Les oliennes axe horizontal HAWT12 b\Les oliennes axe vertical (VAWT) .13 b\1.Le type Darrieus .....13 2.Le Type Savonius...14 3.Le type hybride Darrieus-Savonius.....15 7.Dimensionnement.16 8. Avantages et inconvnients de lnergie olienne..19 a\Avantages..19 b\inconvnient.21 9.l'olienne Nordex N29/250 kW..22 a.Ralisation 3D Avec solidWorks....25 b.Ralisation en matlabe R2008a.....27

1.Introduction gnrale

Laccroissement de la population humaine est suivi par une augmentation continuelle de la consommation nergtique mondiale qui atteint des sommets. Or, comme nous indique le schma ci-dessous, seulement 11% de lnergie primaire utilise provient des nergies renouvelables, 7% provient du luranium qui prsente de nombreux risques et le grand part (82%) est rserv pour les nergies fossiles (le gaz naturel, le ptrole et ses drivs et le charbon). Selon un rapport de l'Agence internationale de l'nergie(AIE, 2013-06-26), au rythme actuel de son dveloppement. en2018, la production dlectricit dorigine ENR (hydrolectricit + olien + photovoltaque + autres sources) dpasseront la part du gaz naturel et produiront deux fois plus dlectricit que le nuclaire. Mais dans le monde, de manire gnrale, le charbon restera dominant. (En 2006, les ENR produisaient 19% de llectricit, et 20% en 2011 et une croissance de 40% (concentre sur l'olien et le solaire) est attendue de 2013 2018, qui devrait permettre de produire 25% de llectricit en 2018 dans le monde (presque 6.000 TWh).

Rpartition des sources dnergies primaires utilises dans le monde en 2010

Une nergie renouvelable est une source d'nergie qui se renouvelle assez rapidement pour tre considre comme inpuisable l'chelle de l'homme. Le plus souvent, le choix de ces nouveaux consommateurs se tourne vers le photovoltaque, mais de nouvelles compagnies mettent en vente des oliennes de petites puissances.

2.Dfinition de l'nergie olienne Lnergie olienne est lnergie du vent. Cest une nergie plus respectueuse de lenvironnement que les nergies classiques telles que les combustibles fossiles ou lnergie nuclaire, car elle cause moins de pollution. Quoique le vent soit une source dnergie gratuite, sa puissance varie considrablement en fonction du lieu et du moment ainsi que du climat et des saisons. Le vent ne peut assurer un apport nergtique rgulier et il est difficile contrler. Toutefois, il est possible de prvoir la vitesse moyenne du vent, sa direction et son intensit dans certains lieux.3.Histoire de l'nergie olienne 1100: En Europe, les premiresoliennessont construites et utilises pour pomper l'eau et moudre le bl, ces moulins vent sont composs de quatre pales qui tournent autour dun axe horizontal

L'utilisation de l'nergie olienne par l'homme est ancienne.Moulins XIVesicle: Des amliorations sont apportes progressivement aux moulins vent europens afin daugmenter la portance arodynamique (la pousse ) et la vitesse du rotor. Ces amliorations permettent dobtenir une meilleure mouture et une irrigation plus efficace. Dveloppement en Europe et plus particulirement aux Pays-Bas du moulin vent pour le meulage du grain, l'irrigation des terres agricoles, le pompage de l'eau de mer, le sciage du bois, la fabrication du papier et de l'huile et le meulage de divers matriaux 1700: Les turbines oliennes font leur apparition au Canada grce aux colons qui les utilisent pour moudre le grain. Fin des annes 1700: Les moulins vent sont lquivalent du moteur lectrique de lEurope pr-industrielle. Ils fournissent environ 1 500 mgawatts (un niveau qui na t atteint par la suite que vers la fin des annes 1980). Cette nergie olienne est utilise pour irriguer les terres, moudre le grain, scier le bois duvre et pour traiter des produits comme les pices et le tabacLa premire olienne automatique, fabrique Cleveland en 1887 par Charles F. Brush. haute de 18 m, pesant 3,6 tonnes alimentant une gnratrice de 12 kW 1800: Les homesteaders amricains utilisent les moulins vent pour pomper de leau pour alimenter leurs fermes et leurs ranches lors de leur tablissement dans lOuest. Les pales de ces premiers moulins vent de ferme taient de simples palettes de bois 1887-1888: L'amricain Charles F. Brush, un scientifique de Cleveland en Ohio, construit la premire olienne qui produit du courant pour 12 batteries, 350 lampes filament, 2 lampes arc charbon et 3 moteurs. Haute de 17 mtres et compose de 144 pales en cdre, elle avait une puissance de 12 kW 1890: La premire olienne dite industrielle permettant de gnrer de l'lectricit est mise au point par le Danois Poul La Cour, permettant de fabriquer de l'hydrogne par lectrolyse de l'eau. Dans les annes suivantes, il cre l'olienne Lykkegard, dont il vend soixante-douze exemplaires en 19081). 1891: linventeur danois Poul La Cour conoit plusieurs oliennes exprimentales et mne des recherches en soufflerie. Il dcouvre que des turbines rotation rapide composes dun nombre moins grand de pales gnrent davantage dlectricit que des turbines plus lentes composes de nombreuses pales. Il met au point les premires oliennes conues partir des principes modernes de larodynamique. D'une puissance 25 kW grce des rotors quatre pales elles affichent une plus grande efficacit. la fin de la Premire Guerre mondiale, lutilisation de ces machines tait largement rpandue au Danemark. Cette olienne exprimentale existe toujours Askov (Danemark) 1920: Linventeur franais Georges J.M. Darrieus dveloppe le concept dun rotor axe vertical:oliennes Darrieus 1930: Dveloppement depetites oliennesdans les rgions rurales des grandes plaines amricaines. Dune puissance de 1 3 kW, elles permettaient dclairer les fermes et de recharger les batteries des radios cristal. Les oliennes sont par la suite utilises pour alimenter des appareils lectromnagers et de lquipement de ferme. Les fermes canadiennes utilisent les oliennes pour produire de llectricit et pour pomper leau des puits destine aux auges pour le btail Premire moiti du XXesicle: Les oliennes sont confrontes la concurrence croissante des centrales au charbon et du rseau lectrique au niveau national. En raison des pnuries de charbon et de ptrole pendant les deux guerres mondiales, la demande en nergie olienne se maintient 1955: En France Nogent-le-Roi dans la Beauce, une olienne exprimentale de 800 kVA fonctionne de 1955 1963. Elle avait t conue par le Bureau d'tudes scientifiques et techniques de Lucien Romani et exploite pour le compte d'EDF. 1957: Johannes Juul cre la turbine Gedser pour la compagnie dlectricit SEAS au Danemark qui sert de modle aux oliennes modernes, elle se compose d'un gnrateur et de troisPales pivot 1960: Ulrich Hutter met au point des plans labors de turbines axe horizontalen Allemagne. Ces turbines sont dotes de pales en fibre de verre et possdent un angle dattaque ajustable afin den augmenter lefficacit 1971: Premierparc doliennes en merau large du Danemark d'une puissance totale de 5MW 1973: La crise ptrolire ravive lintrt pour leGrand olienet incite les gouvernements de lAllemagne, de la Sude, du Canada, du Royaume-Uni et des tats-Unis financer desprojetsderecherchesur les nergies renouvelables. Ces programmes sont lorigine de la conception et de la mise en uvre de nouveaux designs doliennes qui rduisent de faon significative le cot de lnergie olienne au cours des deux dcennies suivantes. Desparcs olienssont construits durant les annes 1970 aux tats-Unis ainsi qu'en Europe 1980: L'tat de Californie dcide que d'ici l'an 2000, 10 % de son alimentation nergtique proviendra de l'nergie olienneet favorise linstallation de 17 000 oliennes de 20kW 350 kW entre 1981 et 1990 1984:Projet ole, la plus grandeolienne de type Darrieusau monde 2002: Mise en service du plus grand parc olien offshore au monde (en 2002) auDanemark(Horns Rev) 2004: La capacit mondiale dnergie oliennedpasse les 39 000MW 2013: Le Danemark produit 33,2% de son lectricit grce aux oliennes 4.Principes et lments constitutifs de loliena.Descriptif dune olienne Une olienne permet de transformer l'nergie cintique du vent en nergie lectrique.Lhlice dune olienne entre en rotation par la force du vent et permet ainsi la production dnergie mcanique ou lectrique.Pour convertir lnergie olienne en nergie lectrique le gnrateur va utiliser lephnomne dinduction. En effet ce dernier est compos de deux parties, une partie mobile le rotor et une partie fixe, le stator, permettant de crer un champ magntique et de gnrer un courant lectrique. Lolienne est galement quipe dune girouette permettant lorientation des pales en fonction de la direction du vent. Elle doit tre galement fixe solidement au sol.b.Principaux composants dune olienne 1. Les pales du rotor. 2. Un rotor faible vitesse de rotation qui transforme lnergie du vent en nergie mcanique (le rotor comprend les pales et larbre principal). 3. Un arbre principal qui tourne lentement et transmet une trs grande force de rotation au multiplicateur . 4. Le multiplicateur de vitesse constitu dun grand nombre de roues dentes et places dans un engrenage. Celui-ci transforme la force lente de larbre principal en rotation rapide pour la gnratrice. 5. Un frein mcanique en cas durgence, lorsque les freins du bout des pales ne fonctionnent pas ou encore pour rpa-rer ou faire lentretien de lolienne. 6. Une gnratrice qui produit de llectricit. lintrieur, on trouve des aimants et une bobine autour de laquelle est enroul un long conducteur en cuivre. Quand laimant tourne, llectricit est produite dans la bobine. 7. Une unit de refroidissement qui fonctionne comme un radiateur. Leau rfrigrante refroidit la gnratrice. 8. Une girouette qui informe le systme de contrle de la direction du vent. 9. Lanmomtre qui mesure la vitesse du vent et informe le systme de commande quand le vent souffle assez fort pour produire de llectricit de manire efficace. 10. Un systme de contrle pour dmarrer et arrter lolienne, et pour assurer le bon fonctionnement du matriel. 11. Une nacelle qui contient lintrieur toutes les composantes mentionnes ci-dessus, except le rotor. 12. Un systme dorientation pour assurer que lolienne produit autant dlectricit que possible en dplaant le rotor de manire ce quil soit toujours orient face au vent. Ce systme comprend un moteur et une couronne au-dessus de la tour. 13. Une tour qui soutient la nacelle et le rotor au-dessus du sol afin de saisir les vents grande vitesse. 14. Une fondation pour empcher lolienne de basculer par grands vents.

5.Le principe de fonctionnement dune olienneSous leffet du vent, le rotor tourne. Dans la nacelle, larbre principal entrane unalternateur qui produit llectricit. La vitesse de rotation du rotor (de 12 15 tours/minute) doit tre augmente par un multiplicateur de vitesse jusqu environ 1500 tours/minute, vitesse ncessaire au bon fonctionnement de lalternateur.Des convertisseurs lectroniques de puissance ajustent la frquence du courant produit par lolienne celle du rseau lectrique auquel elle est raccorde (50 Hz en Europe), tout en permettant au rotor de lolienne de tourner vitesse variable en fonction du vent. La tension de llectricit produite par lalternateur, de lordre de 600 1000 volts, est ensuite leve travers un transformateur de puissance, situ dans la nacelle ou lintrieur du mt, jusqu un niveau de 20 ou 30 KV. Ce niveau de tension permet de vhiculer llectricit produite par chacune des oliennes dune centrale olienne jusquau point de raccordement au rseau lectrique public (en France, le rseau EDF). La tension de llectricit produite par la centrale peut alors tre de nouveau transforme, en fonction du niveau de tension de raccordement de la centrale au rseau public. Pour les centrales oliennes de 10 15 MW de capacit, le niveau de tension de raccordement est, en France, gnralement de 20 KV. Pour les centrales de capacit plus importante, le niveau de tension de raccordement peut aller de 60 90 KV, voire mme 225 KV.Pour pouvoir dmarrer, une olienne a besoin dune vitesse de vent minimale, de lordre de 10 15 km/h. Et au-del de 90 km/h, les turbines sarrtent de tourner. Tout dabord, la frquence doccurrence des vents dune vitesse suprieure 90 km/h est gnralement faible(infrieure 1 %), et si les oliennes fonctionnaient dans ces conditions, elles subiraient des efforts importants qui entraneraient une usure prmature de leurs quipements. Compte tenu du faible gain relatif sur la production que reprsente un fonctionnement par vent fort, les ingnieursprfrent, dans ces conditions, stopper les machines et attendre le retour de vents plus modrs et plus rguliers. Si les oliennes ne fonctionnent pas au-del dune vitesse de vent de 90 km/h,leurs fondations nen sont pas moins conues pour rsister des vents beaucoup plus importants La puissance dune olienne classique est de 1 1,5 MW, mais les oliennes de lanouvelle gnration atteignent 2 3 MW et des modles de 5 MW sont dores et dj tests par les constructeurs 6.Les diffrents types doliennes Les oliennes se classent en deux grande familles : Les oliennes axe horizontal HAWT Horizontal Axis Wind Turbine et les oliennes axe vertical VAWT Vertical Axis Wind Turbine . Les HAWT sont les plus rpandues dans lolien de grande puissance. Le dveloppement des VAWT est plus rcent, mais ce type de turbines connait un dveloppement acclr, surtout pour des petites ou moyennes puissances adaptes des applications urbaines ou domestiques. Des projets pour des VAWT de grandes puissances voient aussi le jour. a.Les oliennes axe horizontal HAWT Les oliennes axe horizontal ont une efficacit prouve, elles sont globalement plus performantes que les oliennes axe vertical, du moins pour les vents laminaires de grandes vitesses. Cependant, elles fonctionnent mal dans des vents instables ou de directions incertaines. Elles sont gnralement plus bruyantes que les VAWT. Enfin leurs pales peuvent briser, elles posent donc un problme scuritaire plus important que les VAWT. Les HAWT classiques utilisent des profils arodynamiques et fonctionnent sur la force de portance. Les principales caractristiques de ce type doliennes : - Exploite la force de porte du vent. - Coefficient de puissance max = 45-50% - Vitesse spcifique optimale = 5 6 - Vitesse de dmarrage = 4-5m/s

b.Les oliennes axe vertical (VAWT) Les oliennes axe vertical sont plus adaptes une utilisation dans le milieu urbain, tant donn que leur fonctionnement est indpendant de la direction du vent, imprvisible dans cet environnement, et quelles sont gnralement plus robustes que les HAWT et moins bruyantes. La forme privilgie pour les VAWT, du moins pour le milieu urbain, nest pas encore bien identifie puisque aucun modle ne sest encore impos comme tant le plus performant. On peut toutefois classer Les VAWT en deux familles de turbines, le type Darrieus et le type Savonius. b.1.Le type Darrieus Les oliennes de type Darrieus sont constitues de deux ou trois pales profils arodynamiques, et fonctionnent sur la force de portance. Elles peuvent tre pales droites, troposkein ou hlicodales. Les principales caractristiques de ce type doliennes:- Exploite la force de porte - Coefficient de puissance max = 35-40% - Vitesse spcifique optimale = 4 6 - Vitesse de dmarrage = 4-5m/s b.2.Le Type Savonius Les oliennes de type Savonius sont constitues de deux ou trois aubes, gnralement en forme de demi-cylindre et fonctionnent sur la force de traine. Elles peuvent tre pales droites, ou torsades. Les principales caractristiques de ce type doliennes sont le: - Exploite la force de traine - Coefficient de puissance max = 15-25% - Vitesse spcifique optimale = 0.8 1 - Vitesse de dmarrage = 2-3m/s b.3.Le type hybride Darrieus-Savonius Les oliennes de type hybride Darrieus-Savonuis sont constitues de deux rotors gnralement concentriques, un rotor externe de type Darrieus et un rotor interne de type Savonius. Les deux rotors peuvent aussi tre monts lun au-dessus de lautre. Elles exploitent donc la fois la force de traine et la force de porte. Les principales caractristiques de ce type doliennes sont - Exploite la force de porte et de trane - Coefficient de puissance max 20% - Vitesse spcifique optimal = 3 5 - Vitesse de dmarrage = 2-3m/s

7.DimensionnementCoefficient de puissance Cp Le coefficient de puissance est un coefficient adimensionnel qui correspond au rendement arodynamique dune olienne. Il est le rapport entre la puissance disponible dans le vent et la puissance dveloppe par le rotor. (Il ne prend pas en compte le rendement du gnrateur):

Ou est la vitesse angulaire du rotor, C le couple du rotor, et A la section balaye par le vent.Vitesse spcifique (TSR Tip Speed Ration ) XLa vitesse spcifique est une variable adimensionnelle qui caractrise la vitesse relative du vent sur les pales. Elle est le rapport entre la vitesse tangentielle, produit de la vitesse angulaire et du rayon R, et de la vitesse du vent non perturb :

Les performances des oliennes sont le plus souvent caractrises, de manire adimensionnelle, par la variation du coefficient de puissance en fonction de la vitesse spcifique . LISTE DES SIGLES ET ABRVIATIONS . : Coefficient de puissance .P : Puissance (W) . : Couple (N.m) .: Vitesse du vent non perturbe (m/s) . : Masse volumique (Kg/m3) . : Vitesse angulaire (rad/s) . X : Vitesse spcifique (TSR Tip Speed Ration ) .R : Rayon du rotor (m)

Le coefficient de vitesse rduite est un facteur spcifique des arognrateurs, il est dfini comme le rapport de la vitesse tangentielle en bout de pales Rv sur la vitesse instantane du vent Vv :

Le coefficient Cp varie en fonction de :

Les performances des diffrents types doliennes peuvent tre rsumes, de manire approximative, par le graphique suivant qui dfinit le coefficient de pression en fonction de la vitesse spcifique.

8.Avantages et inconvnients de lnergie olienne a.Les avantages Lnergie olienne, propre, fiable, conomique , et cologique, cest une nergie qui respecte l'environnement. Bien que ne pouvoir envisager de remplacer totalement les sources traditionnellesdnergie, lnergie olienne peut toutefois proposer une alternative intressante et renouvelable.Elle sinscrit parfaitement dans leffort global de rductions des missionsde CO2, etc . L'nergie olienne est une nergie renouvelable propre, gratuit, et inpuisable. Chaque mgawatheure dlectricit produit par lnergie olienne aide rduire de 0,8 0,9 tonne les missions de CO2 rejetes chaque anne par la production dlectricit d'origine thermique Parmi toutes les sources de production dlectricit, celle dorigine olienne subit de trs loin le plus fort taux de croissance. L'nergie olienne n'est pas non plus une nergie risque comme l'nergie nuclaire et ne produit pas de dchets toxiques ou radioactifs L'exploitation de l'nergie olienne n'est pas un procd continu puisque les oliennes en fonctionnement peuvent facilement tre arrtes, contrairement aux procds continus de la plupart des centrales thermiques et des centrales nuclaires. Ceux-ci fournissent de l'nergie mme lorsque que l'on n'en a pas besoin, entranant ainsi d'importantes pertes et par consquent un mauvais rendement nergtique Les parcs oliens se dmontent trs facilement et ne laissent pas de trace C'est une source d'nergie locale qui rpond aux besoins locaux en nergie. Ainsiles pertes en lignes dues aux longs transports d'nergie sont moindres. Cette source d'nergie peut de plus stimuler lconomie locale, notamment dans les zones rurales . La dure de vie des oliennes modernes est maintenant de 20 25 ans, ce qui est comparable de nombreuses autres technologies de production d'nergie conventionnelles. C'est l'nergie la moins chre entre les nergies renouvelables , selon larticle le cot de lolienne diminuer presque 90% depuis le dbut des annes 80. Le cot de l'nergie olienne continue de diminuer grce aux perces technologiques, l'accroissement du niveau de production et l'utilisation de grandes turbines . Cette source d'nergie est galement trs intressante pour les pays en voie de dveloppement. Elle rpond au besoin urgent d'nergie qu'ont ces pays pour se dvelopper. L'installation d'un parc ou d'une turbine olienne est relativement simple. Le cot d'investissement ncessaire est faible par rapport des nergies plus traditionnelles, ce type d'nergie est facilement intgr dans un systme lectrique existant dj . L'nergie olienne se rvle une excellente ressource d'appoint d'autres nergies,

b.LES INCONVENIENTS Limpact visuel : Ca reste nanmoins un thme subjectif Des images de synthsesont labores pour montrer limpact visuel. Dans la plus grande majorit des cas, les enqutes ralises montrent une relle acceptation des populations voisines ou visitantunsite olien . Les bruits mcaniques ou arodynamiques ont t rduits par lutilisation de nouveaux profils , extrmits de pale, mcanismes de transmission etc. et ne sont plus une gne, mme proche des machines (50-60 dB quivalent une conversation). Une distance denviron huit fois le diamtre permet de ne plus distinguer aucun bruit li cette activit (< 40 dB). De plus, il faut souligner que le bruit naturel du vent, pour des vitesses suprieures 8 m/s, a tendance masquer le bruit rayonn par lolienne. Les oliennes peuvent nuire la migration des oiseaux en tant un obstacle mortel. En effet, les pales en rotation sont difficilement visibles par mauvais temps ou la nuit. Les oiseaux peuvent alors entrer en collision avec celles-ci. Plus le parc olien est dense plus ce risque est grand. Des lumires sur les pales peuvent rduire ce danger. Cependant, aucune tude srieuse ne semble actuellement avoir dmontr la ralit du danger pour les oiseaux . La source dnergie olienne tant stochastique ,la puissance lectrique produite par les arognrateurs nest pas constante. La qualit de la puissance produite nest donc pas toujours trs bonne. Jusqu prsent, le pourcentage de ce type dnergie dansle rseau tait faible, mais avec le dveloppement de lolien, notamment dans les rgions fort potentiel de vent, ce pourcentage nest plus ngligeable. Ainsi,linfluence de la qualit de la puissance produite par les arognrateurs augmente et par suit, les contraintes des grants du rseau lectrique sont de plus en plus strictes. Les systmes oliens cotent gnralement plus cher lachat que les systmes utilisant des sources dnergie classiques, comme les groupes lectrognes essence, mais long terme, ils constituent une source dnergie conomique et ils demandent peu dentretien9.l'olienne Nordex N29/250 kW

PalesFabricant : LM ou quivalentLongueur : 13,4 mMatriau :Polyester renforc de fibre de verre MultiplicateurType :Hlicodal, 3 tagesMatriau :Acier ductile moulFabricant : Flender ou quivalentCharge nominale :275 kWRapport de multiplication : 1:25,422Quantit d'huile :180 litres AutomateType :Automate programmableConnexion au rseau :connexion souple par thyristorsCommunication distance incluse GnratricelectriquePuissance nominale : 250 / 45 kWType :Asynchrone, double bobinageVitesses de synchronisme :1000 / 750 tr/mnProtection :IP 55 Systme d'orientationType :Orientation hydrauliqueContrle par girouetteVitesse : 0,57opar seconde FreinageArodynamique :extrmit de pale pivotante, commande hydrauliqueMcanique :frein disque commande hydraulique sur arbre rapideNombre d'triers du frein : 2Temps d'arrt partir de la vitesse max :environ 3 secondes

MtType :Tubulaire conique ou treillisHauteurs : 30, 40 or 50 m. tubulaire ou treillisProtection anti-corrosion :Tubulaire: Sablage et peinture poxy 250 my.Treillis : galvanisation chaud. MassesNacelle, sans rotor ni moyeu :12,5 t.Rotor avec moyeu :4,3 t.Multiplicateur : 6,5 t.Gnratrice :1,8 t.Mt, 30 / 40 / 50 m. tubulaire 15 t. / 25,5 t. / 33 t.Mt, 30 / 40 / 50 m. treillis 12,5 t. / 17 t. / 23 t.

Productions calcules pour l'olienne Nordex N29/250 kW A partir de donnes de vent mesures 10 m (standard Mto-France)Vitesse moyenne annuelle 10 m de hauteur. Hauteur rotor31,5 m. Hauteur rotor40,5 m. Hauteur rotor50,5 m.

4,00 m/sec. 275.000 299.000 321.000

4,50 m/sec. 377.000 409.000 438.000

5,00 m/sec. 488.000 527.000 563.000

5,50 m/sec. 603.000 648.000 690.000

6,00 m/sec. 717.000 768.000 815.000

6,50 m/sec. 829.000 884.000 935.000

7,00 m/sec. 936.000 995.000 1.049.000

7,50 m/sec. 1.037.000 1.097.000 1.153.000

8,00 m/sec. 1.129.000 1.191.000 1.248.000

8,50 m/sec. 1.213.000 1.274.000 1.331.000

9,00 m/sec. 1.286.000 1.347.000 1.403.000

9,5 m/sec. 1.350.000 1.408.000 1.462.000

10,00 m/sec. 1.402.000 1.457.000 1.508.000

N29/250

Donnes de calcul :Densit de l'air 1.225 kg/m2, temprature : 15 C, Paramtre k de Weibull : 2.00.a.Ralisation 3D Avec solidWorks

b.Ralisation en matlabe R2008a

Pm: Mechanical output power of the turbine (W)Cp :Performance coefficient of the turbine :Air density (kg/)A :Turbine swept area (m)Vwind :Wind speed (m/s):Tip speed ratio of the rotor blade tip speed to wind speed:Blade pitch angle (deg)

Avec

The coefficients c1 to c6 are: c1 = 0.5176, c2 = 116, c3 = 0.4, c4 = 5, c5 = 21 and c6 = 0.0068. The cp- characteristics, for different values of the pitch angle , are illustrated below. The maximum value of cp (cpmax = 0.48) is achieved for = 0 degree and for = 8.1. This particular value of is defined as the nominal value ( _nom).

Le MADA est contrl suivre la courbe de ABCD dans la turbine Menu de donnes et les turbines lectriques Caractristiques. optimisation de la vitesse de la turbine est obtenue entre le point B et le point C sur cette courbe.Le modle d'olienne est un modle qui permet de phaseur de type transitoire tudes de stabilit avec des temps de simulation long terme. Dans cette tude de cas, le systme est observe pendant 50 s. La ferme de 6 oliennes est simul par un seul bloc d'oliennes en multipliant les trois paramtres suivants par six, comme suit:* L'olienne mcanique puissance de sortie nominale: 6 * 1.5e6 watts, spcifi dans le menu de donnes de Turbine* La puissance du gnrateur nominale: 6 * 1,5 / 0,9 MVA (6 * 1,5 MW 0,9 PF), spcifi dans le menu de donnes Gnrateur* Le condensateur de bus DC nominale: 6 * 10 000 microfarads, spcifi dans le menu de donnes ConvertisseursLe mode de fonctionnement est rgl sur la rgulation de tension dans la bote de dialogue Paramtres de contrle. La tension aux bornes sera contrl une valeur impose par la tension de rfrence (Vref = 1 pu) et la chute de tension (Xs = 0,02 pu).Simulation d'une chute de tension sur le systme de 120 kVMaintenant observer l'impact d'une chute de tension rsultant d'un dfaut sur le systme distant de 120 kV. Dans cette simulation, le mode de fonctionnement est d'abord la rglementation Var avec Qref = 0 et la vitesse du vent est constante 8 m / s. Une chute de tension 0,15 pu durable 0,5 s est programm, dans le menu de source de tension de 120 kV, de se produire t = 5 s. Les rsultats de simulation sont illustrs dans une chute de tension sur le systme de 120 kV (olien en mode rglement Var). Respecter la tension de l'installation et en cours ainsi que la vitesse du moteur. Notez que le parc olien produit 1,87 MW. A t = 5 s, la tension tombe en dessous de 0,9 pu et t = 5,22 s, le systme de protection dclenche l'usine parce qu'un sous-tension durant plus de 0,2 s a t dtect (dpassant les paramtres de protection pour le sous-systme de l'usine). Le courant de l'usine tombe zro et la vitesse du moteur diminue progressivement, tandis que le parc olien continue de gnrer un niveau de 1,87 MW de puissance. Aprs l'usine se est dclench, 1,25 MW d'nergie (P_B25 mesure bus B25) est exporte vers les grid.Voltage Sag sur le systme de 120 kV (olien en mode rglement Var) Maintenant, le mode de contrle de l'olienne est chang en rgulation de tension et la simulation est rpte. Vous remarquerez que la plante ne plus se dclenche pas. En effet, le maintien de la tension fournie par la puissance ractive 5 MVAR gnre par les oliennes pendant la chute de tension maintient la tension de la plante au-dessus du seuil de 0,9 unit centrale de protection. La tension de l'usine pendant la chute de tension est maintenant 0,93 pu (chute de tension sur le systme de 120 kV (olien en mode Voltage Regulation)). Tension Sag sur le systme de 120 kV (olien en mode rgulation de tension)

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