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ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE Mention : SCIENCE ET ...
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE Mention : SCIENCE ET INGENIEURIE DES MATERIAUX MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME GRADE MASTER-TITRE INGENIEUR MATERIAUX Présenté et soutenu par : RANDRIANANTENAINA Guy Willy Soutenu publiquement le 19 Février 2019 Encadreur pédagogique : RAHELIARILALAO Bienvenue, Professeur Titulaire Encadreur professionnel : RAMAHATANDRINA Fortunat, Maitre des conférences PROMOTION 2017 Mad’Eole
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
Mention : SCIENCE ET INGENIEURIE DES MATERIAUX
MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME
GRADE MASTER-TITRE INGENIEUR MATERIAUX
Présenté et soutenu par : RANDRIANANTENAINA Guy Willy
Soutenu publiquement le 19 Février 2019
Encadreur pédagogique : RAHELIARILALAO Bienvenue, Professeur Titulaire
Encadreur professionnel : RAMAHATANDRINA Fortunat, Maitre des conférences
PROMOTION 2017
Mad’Eole
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
Mention : SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX
MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME
GRADE MASTER-TITRE INGENIEUR MATERIAUX
Présenté et soutenu par : RANDRIANANTENAINA Guy Willy
Soutenu publiquement le 19 Février 2019
Encadreur pédagogique : RAHELIARILALAO Bienvenue, Professeur Titulaire
Encadreur professionnel : RAMAHATANDRINA Fortunat, Maitre des Conférences
Président du jury : RANDRIANARIVELO Fréderic, Maitre des Conférences
Examinateurs:
Monsieur RANAIVOSON ANDRIAMBALA Hariniaina, Maitre de Conférences
Monsieur RASOANOAVY Faliniaina, Maitre de Conférences
Madame RANDRIANANRISON Mino Patricia, Maitre de Conférences, Responsable de la mention Science et Ingénierie des Matériaux
PROMOTION 2017
i
TENY FISAORANA
Ambonin´ny zava-drehetra dia tsy nahavita ity asa fikarohana ity aho raha tsy teo ny
fitiavana sy ny famindrampon´Andriamanitra. Noho izany dia atolotro Azy ny fisaorana sy
fankasitrahana tamin´ny nanomezany ahy hery, tanjaka sy fahasalamana ary ireo soa maro
tsy voatanisa nomeny ahy.
Fankasitrahana manokana no atolotro ireto olona manaraka ireto noho ny fanampiany
tamin´ny fanatontosana ity asa fikarohana ity:
Professeur ANDRIANAHARISON Yvon, Talen´ny Sekoly Ambony Politeknika eto
Antananarivo;
Docteur RANDRIANARIVELO Frederic, Tompon´andraikitry ny Sampana
« Science et Ingenierie des Materiaux» , izay nanome ahy ny fahazoan-dalana
hampiraty ity asa fikarohana ity;
Professeur RAHELIARILALAO Bienvenue, Mpanoro lalana ity asa fikarohana ity
ary na dia maro aza ny andraikitra sahaniny, dia tsy nitsahatra nahafoy fotoana
nanampy sy nanolo-kevitra ahy teo amin´ny lafiny teknika, pedagojika ary ireo anatra
samihafa;
Docteur RAMAHATANDRINA Fortunat, Tompon´andraikitry ny « Projets
Industriels et Infrastructures »ny orinasa Mad´Eole sady Mpampianatra Mpikaroka
ao amin´ny Sekoly Ambony Politeknika Antsiranana, izy no nitarika sy nanampy ny
asa fikarohana nataoko ho amin´ny sehatra matianina.
Tolorako fisaorana manokana ihany koa ireto mpampianatra manaraka ireto izay nanaiky ny
hitsara izao asa izao:
Docteur RANAIVOSON ANDRIAMBALA Hariniaina, Mpampianatra
Mpikaroka eto amin´ny Sekoly Ambony Politeknika;
Docteur RASOANOAVY Faliniaina, Mpampianatra Mpikaroka eto amin´ny
Sekoly Ambony Politeknika;
Docteur RANDRIANAHARISON Mino Patricia, Mpampianatra Mpikaroka eto
amin´ny Sekoly Ambony Politeknika.
Atolotro ihany koa ny fankasitrahana feno ho an´ny fivondronamben´ny mpampianatra eto
amin´ny Sekoly Ambony Politeknika indrindra fa ireo mpampianatra sy tompon´andraikitra
ao amin´ny Sampana« Science et Ingenierie des Materiaux».
Fisaorana sy fankasitrahana manokana no atolotro ny ray aman-dreny ary ny fianakaviana
rehetra tsy nitsahatra nankahery sy nanampy ahy ara-bola sy ara-pitaovana.
ii
Farany, tsy ho haiku ny tsy hisaotra ireo namako, mpiaramianatra sy ireo rehetra nandray
anjara na lavitra na akaiky tamin´ny fanatsarana ity asa fikarohana ity. Misaotra!
LISTE DES NOTATIONS
A amplitude
C Capacité de condensateur F
C Criticité de l´AMDEC
CP Coefficient de puissance
CPmax Coefficient de puissance maximale
CΓ Coefficient du couple produit
D Non-détection de l´AMDEC
EC Energie cinétique J
ECV Energie cinétique du vent J
ΔECV Variation d´énergie cinétique J
Ƒ Fréquence Hz
F Fréquence d´AMDEC
G Gravité d´AMDEC
h1 Hauteur du terrain niveau 1 m
h2 Hauteur du terrain niveau 2 m
Kw Kilowatt
kWh Kilowattheure
KWh/m2 Kilowattheure par mètre carré
kWc Kilowatt crête
mair Masse d´air kg
M Moment résultante Nm
MW Mégawatt
m/s Mètre par seconde
N.m Newton mètre
N Coefficient spécifique du terrain
Pdispo1 Puissance cinétique W
Pdispo2 Puissance cinétique W
PElect Puissance électrique estimée W
Pmax Puissance maximale du vent W
PT Puissance transmissible W
R Rayon de la pale m
rad/s Radian par seconde
Spales Surface balayée par la pale m2
SG Surface de gouvernail m2
S1 Surface de section 1 m2
S2 Surface de section 2 m2
v1 Vitesse du vent section 1 m/s
v2 Vitesse du vent section 2 m/s
vmax Vitesse maximale du vent m/s
vnom Vitesse nominale du vent m/s
vvent Vitesse du vent m/s
V Volume d´air m3
Α Angle d´attaque ⁰
iii
Β Angle de calage ⁰
Γ Couple produit d´éolienne Nm
𝛈 Rendement
𝛈Alt Rendement d´alternateur
𝛈Bat Rendement de batterie
𝛈Elect Rendement électrique
𝛈P.T Rendement de perte
Λ Vitesse spécifique m/s
ρair Masse volumique de l´air Kg/m3
Ω Vitesse angulaire rad/s
Ω Vitesse de la pale tr/min
iv
LISTE DES ABREVIATIONS – LISTE DES ACRONYMES
AC Courant Alternatif
ADER Agence de Développement pour l’Électrification Rurale
AFPM Axial Flux Permanent Magnet
AMDEC Analyse des Modes de Défaillances et leurs Effets et leurs Criticité
CC Courant Continue
CENELEC Comité Européen de Normalisation Electrotechnique
CSB II Centre de Santé de Base niveau II
DIANA Diégo Ambilobe Nosy be Ambanja
EnR Energie non-Renouvelable
ER Energie Renouvelable
ERD Electrification Rurale et Décentralisée
FMECA Failure Modes, Effects and Criticality Analysis
FNE Fonds National de l´Electricité
HOMER Hybrid Optimization of Multiple Energy Resource
JIRAMA JIro sy RAno MAlagasy
NACA National Advisory Commitee of Aeronautics
RFPM Radial Flux Permanent Magnet
SdF Sureté de Fonctionnement
SAVA Sambava Antalaha Vohémar Andapa
TSR Tip Speed Radio
UTE Union Technique de l´Electricité
v
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Eolienne Darrieus et Savonius ................................................................................ 5
Figure 2: Le mat ....................................................................................................................... 7
Figure 3: Constituant de la nacelle ......................................................................................... 8
Figure 4: Fonctionnement d'éolienne ................................................................................... 10
Figure 5: Tube d'air d'ALBERT Betz .................................................................................. 13
Figure 6: Eolienne à vitesse fixe ............................................................................................ 16
Figure 7: Eolienne à vitesse fixe ............................................................................................ 17
Figure 8: Diagramme de la puissance utile sur l'arbre en fonction de la vitesse du vent 20
Figure 9: Taux d'électrification (banque mondiale) ........................................................... 23
Figure 10: Taux d'accès a l'électricité en milieu rural (Ministère de l'énergie) ............... 24
Figure 11: Parcours d'installation en ERD .......................................................................... 28
Figure 12: La carte d vitesse de Madagascar à la hauteur de 20m.................................... 30
Figure 13: Résumé des procédures d'installations éolienne autonome ............................. 35
Figure 14: Système hybride éolienphotovoltaïque (XVII) .................................................. 37
Figure 15: Méthode de maintenance .................................................................................... 39
Figure 16: Les étapes d'une étude AMDEC ......................................................................... 46
Figure 17: Démarche globale de l'AMDEC [9] ................................................................... 47
Figure 18: Caractéristiques des éoliennes de 5kW et 10kW .............................................. 54
Figure 19 : La place de condensateur dans la commande .................................................. 57
Figure 20:La partie essentielle d´éolienne ............................................................................ 59
Figure 21:Présentation générale de l´Excel.......................................................................... 69
Figure 22:Présentation de cellule de valeur ......................................................................... 71
Figure 23:Liaison entre feuille .............................................................................................. 72
vi
Figure 24:Principe général d´une base de données ............................................................. 73
Figure 25: Page d´accueil ....................................................................................................... 76
Figure 26:Les étapes d´un projet d´électrification rurale .................................................. 77
Figure 27: Appareils de commende ...................................................................................... 80
vii
LISTE DES DIAGRAMMES
Diagramme 1: Pourcentages des sources des productions d'électricité à Madagascar ... 26
Diagramme 2: Taux des sources de l'énergie pour l'électrification rurale (kW) ............. 27
Diagramme 3: Diagramme de vitesse du vent en 2013 ....................................................... 31
Diagramme 4: Diagramme de vitesse du vent en 2014 ....................................................... 32
Diagramme 5: Diagramme de vitesse du vent 2016 ........................................................... 32
Diagramme 6: Diagramme de vitesse du vent 2017 ............................................................ 33
Diagramme 7: Vitesse moyenne du vent en 2018 ................................................................ 34
Diagramme 8: Potentielle de défaillance du rotor d´éolienne ............................................ 62
Diagramme 9: Potentielle de défaillance sur le mat d´éolienne ......................................... 64
Diagramme 10: Potentiel de défaillance sur la nacelle ....................................................... 66
viii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Différence entre les deux types éoliens verticaux ............................................... 6
Tableau 2: Différence entre les deux types d'éolienne .......................................................... 6
Tableau 3: Les avantages et les inconvénients de l'énergie éolienne ................................. 21
Tableau 4: Production électrique à Madagascar en 2013................................................... 25
Tableau 5: Puissance électrique déjà instaallée en milieu rurale de Madagascar ........... 27
Tableau 6: Coordonnée géographie de la région DIANA ................................................... 29
Tableau 7: Données météorologiques de la région pendants 4ans ..................................... 31
Tableau 8: Valeurs moyennes de vitesse du vent de Diego-Suarze ville en 2018 ............. 34
Tableau 9: Les caractéristique de quatre (04) sites de Mad'Eole ...................................... 38
Tableau 10: Niveau de gravité d'un moyen de production ................................................. 48
Tableau 11: Niveau de fréquence d'exploitation au risque d'un moyen de production .. 49
Tableau 12: Les 4 niveaux de non-détection d'un moyen de production .......................... 50
Tableau 13: Conclusion sur l' AMDEC ................................................................................ 51
Tableau 14: Définition de l'analyse de défaillance .............................................................. 52
Tableau 15: Maintenance préventive appliquées aux éoliennes ........................................ 55
Tableau 16:Listes des outils nécessaires pour la maintenance .......................................... 58
Tableau 17:Echelle de fréquence « F » ................................................................................. 59
Tableau 18:Echelle de gravité « G » ..................................................................................... 60
Tableau 19:Echelle de non détection « D» ........................................................................... 60
Tableau 20:Grille de l´AMDEC dans le rotor ..................................................................... 61
Tableau 21: Criticité de rotor sur méthode AMDEC ......................................................... 61
Tableau 22:Grille d´AMDEC de mat d´eolienne ................................................................. 63
Tableau 23:Criticité de mat sur la méthode AMDEC ....................................................... 64
Tableau 24:Grille de l´AMDEC sur la nacelle ..................................................................... 65
Tableau 25:Criticité de nacelle sur la méthode AMDEC .................................................. 66
ix
Tableau 26:Le maintenance le plus fréquent du site de Mad´Eole .................................... 81
x
SOMMAIRE
TENY FISAORANA .................................................................................................................. i
LISTE DES NOTATIONS ......................................................................................................... ii
LISTE DES ABREVIATIONS – LISTE DES ACRONYMES ............................................... iv
LISTE DES FIGURES ............................................................................................................... v
LISTE DES DIAGRAMMES .................................................................................................. vii
LISTE DES TABLEAUX ....................................................................................................... viii
SOMMAIRE .............................................................................................................................. x
INTRODUCTION GÉNÉRALE ................................................................................................ 1
PARTIE I : SYNTHESES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................. 2
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES EOLIENNES ..................................................... 2
CHAPITRE II: L´EOLIENNE DANS L´ELECTRIFICATION RURALE A
MADAGASCAR .................................................................................................................. 22
CHAPITRE III: LA METHODE AMDEC .......................................................................... 39
PARTIE II : CREATION DE L´OUTIL ET MAINTENANCE DE LA TECHNOLOGIE
D´EOLIENNE ............................................................................................................................ 3
CHAPITRE IV : APPLICATION DE L´AMDEC AUX ÉOLIENNES .............................. 52
CHAPITRE V : CONCEPTION ET RÉALISATION DE L´OUTIL DE DONNÉE .......... 68
CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 82
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES .............................................................................. I
ANNEXES ............................................................................................................................... IV
ANNEXE I : TYPES ET CARACTÉRISTIQUES DE FIBRE DE VERRE ....................... IV
ANNEXE II : Données météorologique de la région de DIANA (2013 à 2017) .................. V
ANNEXE III: Exemple de rapport d’intervention de maintenance ..................................... VI
TABLE DES MATIERES ...................................................................................................... VII
1
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Depuis le début du 3eme millénaire, remarquons que l´énergie hydrocarbure commence à ne plus
suffire aux besoins de l´humanité.
Cette tendance est critique et on la sent même dans un pays, ou la consommation énergétique
est supposée au-dessous de la moyenne, comme Madagascar.
Face à cette situation, spécialiste et ingénieur du monde entier ne cessent de chercher la solution
durable pour d´un amoindrir notre dépendance à l´énergie hydrocarbure et de deux sauver ainsi
notre planète des conséquences que ceci peut engendrer. Parmi la nouvelle solution, nous
pouvons citer l´EnR. L´EnR est une forme d´énergie propre vient de la matière naturelle qui ne
s´épuisent jamais à l´échelle humaine. Dans ce domaine, on constate actuellement l´utilisation
répandue de technologie nouvelle : solaire et vent.
C´est dans ce cadre que s´inscrit notre projet de stage effectuer au sein de l´entreprise Mad´Eole
intitule « L´EOLIENNE DANS L´ELECTRIFICATION RURALE : MAINTENANCE
DES INSTALLATIONS cas de la région DIANA» dont les objectifs principaux sont l´étude
de la mise en place et la maintenance de l´électrification rurale à Madagascar.
Pour entrer dans les vifs du sujet, ce mémoire est présenté en deux parties :
La première partie comprend les synthèses bibliographiques qui concernent :
Généralités sur les éoliennes
L´éoliennes dans l´électrification rurale à Madagascar
La méthode AMDEC
La deuxième partie est destinée aux études expérimentales qui se qualifie « La création de l´outil
de données et maintenance de la technologie d´éolienne» afin d´illustrer clairement, on a :
L´application de la méthode AMDEC aux éoliennes
Et enfin la conception et la réalisation de l´outil de donnée sous Excel.
PARTIE I : SYNTHESES BIBLIOGRAPHIQUES
2
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES EOLIENNES
I. GENERALITES ET ETUDES THEORIQUES SUR L´ENERGIE EOLI-
ENNE
I.1. Définitions
Energie : c´est la capacité d´un système physique à produire un travail.
Energie renouvelable : c´est une forme de l´énergie propre et inépuisable a très long terme.
I.2. Types de l´EnR
Il existe 5 types d´énergie renouvelable comme :
L´énergie solaire
L´énergie de la biomasse
L´énergie hydroélectrique
L´énergie géothermique
L´énergie éolienne
I.3.Avantages de l´EnR [1][𝐈]
L’EnR présente une impérative de politique énergétique et de politique industrielle résumer en
5 titres suivants :
Les énergies renouvelables contribuent à la sécurité d’approvisionnement et à la com-
plémentarité énergétique de Madagascar.
Les énergies renouvelables permettent un savoir-faire à long terme des prix de l’énergie.
Les énergies renouvelables constituent les vecteurs les plus adaptés de développement
de la production d’énergie décentralisée.
Les énergies renouvelables contribuent à limiter les impacts de la production d’énergie
sur l’environnement
05
Les énergies renouvelables offrent un potentiel considérable de développement indus-
triel pour nos entreprises.
3
II. ENERGIE EOLIENNE
II.1. Définitions[𝟓][𝟕][𝑰][𝑰𝑽]
L’énergie éolienne est une énergie produite aux forces du vent capter par la pale du rotor trans-
mette par l’arbre intermédiaire vers le générateur afin de produire une énergie électrique.
Un aérogénérateur ou appelé éolienne : c’est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du
vent en énergie mécanique disponible sur un arbre de transmission puis en énergie électrique
par l'intermédiaire d'un générateur.
II.2. Le vent[𝟑][𝟗]
La disponibilité du vent dans la nature affecte le chercheur pour trouver le dispositif de récupé-
ration d’énergie. Le vent est la base de la ressource énergétique en éolienne qu'il devrait être
connu.
Source de l´énergie
Le vent est défini comme un déplacement de l’air entre une zone haute pression et une zone
basse pression.
Provenance du vent
Le mouvement de l’air est provoqué par deux causes principales :
L’énergie solaire :
Le soleil, en réchauffant la terre ; provoque des zones de convection qui poussent l’air chaud
vers le haut et font redescendre l’air froid.
La force de Coriolis
La déviation de la trajectoire du vent, considérée du point de vue de la terre, s'appelle « effet
Coriolis». Par définition, la force de Coriolis s'exerce toujours perpendiculairement à la
direction du mouvement d'un objet (le vent) qui est dans un référentiel tournant (la terre).
4
À l’échelle planétaire (macro), la force de Coriolis contribue à faire dévier la trajectoire du
vent. Ainsi, le vent est dévié vers l'Est dans l'hémisphère nord et vers l'Ouest dans l'hémisphère
sud.
Types
Il existe à Madagascar trois sortes de vents qui peuvent être exploitées :
Les vents des côtes,
Les vents locaux,
Les vents provenant de l’océan, dont les alizées et les cyclones.
II.3. Instruments et mesure météorologique
Le principe d’instrumentation de mesure, permettant la collecte des données des vitesses et des
orientations du vent, nécessaires à la qualification de la ressource en vent.
Girouette
La direction du vent fait appeler au principe de fonctionnement de machine motrice. Quand le
vent se lève, l’unité centrale grâce à la girouette à l'arrière de la nacelle ou pas commande aux
moteurs d'orientation de placer l'éolienne face au vent. Pour une petite éolienne, on place un
mat de mesure afin de contrôler plus près l’évolution du vent. À chaque enregistrement de vi-
tesse, on relève également la direction d’écoulement donné par la girouette.
Anémomètre
À partir des relevés enregistrés par l’instrument de mesure « anémomètre », on peut calculer la
vitesse qui donne l’ordre de grandeur de l’importance de vent dans un endroit considéré.
II.4. Etudes théorique des éoliennes
L´énergie éolienne se sert de la seule force du vent, ressource naturelle et inépuisable, pour
produire de l´électricité.
II.4.1. Types de l´éolienne [12][13][15][𝑰𝑰𝑰][𝑽][𝑿]
L’orientation de l’axe de rotation de l’éolienne détermine la principale classification des éo-
liennes disponibles au monde.
Eoliennes à axe horizontal
Elles se différencient par leur nombre de pales comme l’éolienne à trois pales dite tripale, l’éo-
lienne avec deux pales (bipale) et l’éolienne à une pale (monopoles).
5
Les tripales constituent un bon compromis entre le coefficient de puissance, le coût et la
vitesse de rotation du capteur éolien ainsi que l’aspect esthétique par rapport aux bipales.
Eoliennes à axe vertical
L’axe de soutenant de pale est vertical. Il utilise le principe de fonctionnement omnidirec-
tionnel, qui a l'avantage de capter les vents d'où ils viennent, sans besoin de mécanisme
d'orientation par rapport à la direction du vent.
Plusieurs modèles d’éoliennes à axe vertical ont été conçus, mais les deux modèles les plus
célèbres sont ceux de Darrieus et de Savonius :
Figure 1: Eolienne Darrieus et Savonius
(Source : Compagnons d´Eole)
Type Darrieus
Possédant pour la plupart un rendement moins important que les éoliennes "classiques", ce
type d’éoliennes permet de s’affranchir des limites introduites par la taille des pales et leur
vitesse de rotation. L’encombrement total est plus faible, et dans certains cas, le moteur se si-
tuant à sa base, ce type d’éoliennes est plus économique.
Il y a aussi 3 types d’éoliennes Darrieus selon le mode du rotor :
Rotor Darrieus
Rotor Darrieus H
Rotor Darrieus Hélicoïdale
6
Type Savonuis
Bien que possédant un faible rendement par rapport aux éoliennes "classiques", l’éolienne Sa-
vonius a l’avantage d’être peu encombrante, économique et esthétique.
Les avantages et les inconvénients de deux types d’éoliennes verticaux
Tableau 1: Différence entre les deux types éoliens verticaux
Axe vertical Darrieus Axe vertical Savonuis
Exploitation de force de trainée Exploitation de force de trainée
Avantages
Génératrice pouvant placer au sol
Intégrable au bâtiment
Moins d’encombrement qu’une
éolienne conventionnelle
Démarrage à faible vitesse du vent
contrairement à l’éolienne de type
Darrieus
Intégrable au bâtiment et esthétique
Faible encombrement
Pas de contrainte sur la direction du
vent
Système peu bruyant
Inconvénients
Démarrage difficile contrairement à
l’éolienne de type savonuis
Faible rendement
Faible rendement
Masse non négligeable
II.4.2. Les différences entre les deux éoliennes[9][12][13]
La différence entre ces deux éoliennes est de façon de capter du vent selon la force que la pale
d’éolienne subisse.
Tableau 2: Différence entre les deux types d'éolienne
Axe horizontal Axe vertical
Exploitation de force de portance Exploitation de force de trainée
Avantages
Poids du rotor (partie tournante)
beaucoup plus faible.
Meilleur rendement
Aucun mécanisme d'orientation n’est
nécessaire.
Ensemble multiplicateur-générateur
fixe et disposé au sol.
Niveau de bruit beaucoup plus
faible.
Inconvénients
Nécessité d'un système d'orientation de
la nacelle qui s'adapte à la direction des
vents.
Ne peut démarrer seule avec la force
du vent.
Impossibilité d'amener la machine au
sol pour l'entretien
7
II.5. Composantes des éoliennes [9][12][𝐈][𝐈𝐈𝐈]
II.5.1. Fondation et mat
Fondation
Le mât est fixé sur une fondation implantée dans le sol, une lourde semelle en béton qui assure
l’ancrage et la stabilité de l’éolienne. Les caractéristiques des fondations dépendent de modèle
d’éolienne retenue, des propriétés du sol selon une étude géotechnique.
Le mat
Le mât est une composante qui supporte l’ensemble des équipements permettant de produire
l’électricité (Nacelle et Rotor).
Figure 2: Le mat
II.5.2. La nacelle [12][𝑰𝑿]
La nacelle enveloppe les principaux composants ou équipements d´une éolienne. Elle est géné-
ralement réalisée en résine renforcée de fibre de verre.
L’arbre principal au primaire (lent) : l’arbre primaire relie le moyeu du rotor au mul-
tiplicateur qui tourne lentement (14.6 à 30.8 tours/min). Il est relié à l'arbre secondaire
par l'intermédiaire du multiplicateur.
8
Le multiplicateur ou boite de vitesse : Il sert à élever la vitesse de rotation entre l’arbre
primaire et l’arbre secondaire qui entraîne la génératrice électrique.
Un générateur électrique : C’est un convertisseur qui transforme l’énergie mécanique
en énergie électrique à travers un champ électromagnétique qui entraîne la création du
courant.
Un disque de freinage : C’est un dispositif de sécurité, déclenché par l’anémomètre .Il
permet l’arrêt total de l’éolienne en cas de vitesse élevée du vent (si la vitesse du vent
est supérieure à 25m /s) ou de maintenance.
Un système d’orientations : C’est une couronne dentée équipée d’un moteur qui per-
met d’orienter l’éolienne et de la verrouiller dans l’axe du vent grâce à un frein. Il a
donc pour but de disposer les pales face au vent pour produire un maximum d’électricité.
Le capot : Couverture qui protège les composantes de la nacelle, fait en résine de po-
lyester renforcé de fibres de reine (isolement acoustique).
Le châssis : Il y a le châssis arrière droit qui supporte le générateur ; de gauche qui
supporte le contrôleur du TOP. Le châssis avant est formé d’une poutre rigide comme
son rôle à fixer le palier de support et le système d’orientations.
Mesure du vent : sur le toit arrière de la nacelle, on trouve deux capteurs :
La girouette sert à indiquer la direction du vent.
L’anémomètre : indique la vitesse du vent.
Figure 3: Constituant de la nacelle
9
II.5.3. Rotor
Il transforme l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique, il se compose de trois pales et
il est relié à la nacelle par son moyeu. (Il fonctionne de la même manière qu’une hélice d’avion,
mais avec un sens de rotation inversé).
Cône du nez : Le cône du nez protège le moyeu et les roulements de pale. Le cône est
fabriqué en polyester et fibre de verre. Il est vissé à l’avant du moyeu et est soutenu par
les roulements de pale
Pales : elles transfèrent la puissance du vent au moyeu du rotor. Elles peuvent être fa-
briquées en fibre de verre et résine époxy.
Moyeu : Il supporte les pales et relie le rotor à la nacelle. Il fait varier l’angle d’attaque
des pales simultanément. Le moyeu a une forme sphérique et est fabriqué en fonte no-
dulaire.
II.6. Principe et fonctionnement d´éolienne
II.6.1. Principe de fonctionnement
Une éolienne transforme l’énergie du vent en énergie électrique. Cette transformation se fait en
plusieurs étapes:
La transformation de l’énergie par les pales
Les pales fonctionnement sur le principe d’aile d’avion : la différence de pression entre deux
faces de pale crée une force aérodynamique, mettant en mouvement le rotor par la transforma-
tion de l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique.
L’accélération de mouvement de rotation grâce au multiplicateur
Les pales tournent à une vitesse relativement lente. La plupart des générateurs ont besoin de
tourner à très grande vitesse pour produire de l’électricité. C’est la factrice que le mouvement
lent du rotor est accéléré par un multiplicateur.
La production d’électricité par le générateur
L’énergie mécanique transmise par le multiplicateur est transformée en énergie électrique par le
générateur. Le rotor du générateur tourne à grande vitesse et produit de l’électricité à une tension
d’environ 230 V.
10
II.6.2. Fonctionnement d’éolienne[9][𝐈𝐈𝐈][𝐈𝐗]
Quand le vent se lève, la girouette prend automatiquement la commande d’un moteur d’orien-
tation. Les trois pales sont mises en mouvement par la seule force de vent. Elles entrainent avec
elles l’arbre lent, le multiplicateur après l’arbre rapide puis la génératrice.
Figure 4: Fonctionnement d'éolienne
II.6.3. Fonctionnement de pale
Le vent frappe le bord d’attaque de la pale et que la force aérodynamique apparaisse. Cette
force fait tourner toujours la pale d’éolienne. Ainsi la production d’énergie mécanique
s’achève sous l’action du rotor.
II.6.4. Système de régulation d’une vitesse d’éolienne (aérodynamique)[13][15]
Système de décrochage d’éolienne « Pitch »
Ce système de régulation les pales pivote de quelques degrés à chaque variation de la vitesse
du vent pour que les pales soient toujours positionnées à un angle optimal par rapport au vent,
de façon à extraire la puissance maximale à tout moment. C’est à dire on doit que l'angle de
calage des pales soit varié pour profiter au maximum du vent instantané et limiter la puissance
pour des vitesses de vent supérieures à la vitesse nominale.
Système de décrochage d’éolienne « Stall »
Ce type de régulation est utilisé pour la plupart des éoliennes, car il a l'avantage de ne pas
nécessiter de pièces mobiles et de système de régulation dans le rotor. Les pales de l'éolienne
sont fixes par rapport au moyeu de l'éolienne. Elles sont conçues spécialement pour subir des
décrochages lors de vents forts. Le décrochage est progressif lorsque le vent atteint sa vitesse
critique
11
Système a Décrochage aérodynamique "Active Stall".
Ce dernier type de régulation vise à utiliser les atouts de la régulation « stall » et de la régulation
« pitch » afin de contrôler de manière plus précise la production d'électricité. Ce système est dit
à régulation active par décrochage aérodynamique. On l'utilise pour les éoliennes de fortes puis-
sances.
II.7.La conversion d’énergie[15][𝐈𝐈𝐈]
II.7.1. La conversion d´énergie cinétique en énergie mécanique
Puissance théorique du vent
La turbine éolienne est un dispositif qui transforme l’énergie cinétique du vent en énergie mé-
canique. À partir de l’énergie cinétique ECvdes particules de la masse d’air en mouvement
passant par la section de la surface active S de la voilure, la puissance de la masse d’air Pv qui
traverse la surface équivalente à la surface active S de l’éolienne est donnée par :
Énergie cinétique du vent :
Le vent est une masse d’air en mouvement alors pareil à tout le corps ; on peut avoir une énergie
cinétique qui est en fonction de masse et vitesse du volume d’air.
21
2C air ventE m V
m V
En prendra en compte la surface balayée S ; et en adoptant un procédé de récupération de cette
énergie de surface S et on suppose que la vitesse du vent est identique en chaque point de cette
surface, le volume d'air qui traverse cette surface en 1 seconde est égal à ventV V S alors
l’énergie cinétique devient :
31
2CV air pales ventE S V
Puissance mécanique du vent
(I-2)
(I-1)
(I-3)
12
L'énergie du vent est l'énergie cinétique de l'air récupérable qui traverse une certaine surface S,
la puissance associée est donc :
31
2V air pales ventP S V
Coefficient de puissance Cp
Cependant, cette énergie ne peut pas être entièrement récupérée, car il faut évacuer l'air qui a
travaillé dans les pales du rotor. On introduit alors le coefficient de puissance Cp dans le calcul
de la puissance P :
31
2V P air pales ventP C S V
𝐕𝐯𝐞𝐧𝐭 : La vitesse du vent en m/s
𝛒𝐚𝐢𝐫 =1,25 kg/𝐦3, masse volumique de l'air, dans les conditions normales de température et
de pression au niveau de la mer
𝐒𝐩𝐚𝐥𝐞𝐬 : la surface d'air en m² balayée par les pales
Le coefficient Cp caractérise le niveau de rendement d'une turbine éolienne. On peut le définir
comme le rapport suivant :
Puissance disponible sur l'arbre
Puissance recuperablePC
Coupleᴦ produit par l'éolienne
31
2P air pales vent
V
C S VP
On définit aussi le coefficient de couple C comme :
PCC
(I-4)
(I-5)
(I-6)
(I-8)
(I-7)
13
Théorie de Betz[9][𝑰𝑰𝑰]
La base de la conversion d’énergie à ce stade est de la théorie d’ALBERT Betz et en particulier
dans le moteur éolien à axe horizontal. En pratique, une éolienne sert à récupérer l’énergie du
vent, en contrepartie elle dévie le vent avant qu’il n’atteigne la surface balayée par le rotor. Elle
ne pourra donc jamais récupérer l’énergie totale fournie par le vent. C’est la définition même
de la loi d’ALBERT Betz.
La puissance utile dépend aussi des performances du rotor et du générateur et de leurs pertes
mécaniques et électriques.
Hélice : 0,20 < 𝛈 < 0,85
Le multiplicateur ou le réducteur : 0,70 < 𝛈 < 0,85
L'alternateur ou la génératrice continue : 0,80 < 𝛈 < 0,98
Le transformateur : 0,85 < 𝛈 < 0,98
Le redresseur : 0,8 < 𝛈 < 0,98
Les batteries : 0,90 < 𝛈 < 0,80
Les pertes de lignes : 0,90 < 𝛈 < 0,99
Les rendements de chacun de ces éléments varient avec la vitesse de rotation des pales ; il
semble difficile de dépasser 70% de la limite d’ALBERT Betz.
Limite d’ALBERT Betz
Figure 5: Tube d'air d'ALBERT Betz
1 1 2 2V S V S V S
(I-10)
14
Si l’on suppose que l’air est incompressible, ce qui permet d’écrire la conservation du débit
volumique 1 1 2 2 V S V S V S, le théorème d’Euler, qui traite de la variation de la quantité
de mouvement de la veine de vent entre l’amont ( 1S, 1V
) et l’aval ( 2S, 2V
) de l’hélice, permet
d’écrire la force F s’exerçant sur les pales de l’aéromoteur sous la forme :
1 2air pales VentF S V V V
La puissance cinétique fournie par l’aéromoteur en fonction de
1 2; ; ; ;air pales VentS V V V
2
1 1 2dispo air pales VentP S V V V
La variation de l’énergie cinétique du vent entre la surface 𝐒1et la surface 𝐒2en
une seconde
2 2
2 1
1
2CV air pales ventE S V V V
Alors la nouvelle expression de la puissance cinétique en fonction
1 2; ; ; ;air pales VentS V V V
2 2
2 1 2
1
2
CVdispo air pales vent
EP S V V V
t
Pour obtenir la relation reliant les trois vitesses ; on fait l’égalité de deux puissances disponibles
1et 2.
1 2dispo dispoP P et
1 2
2vent
V VV
L’expression de la puissance disponible en fonction 1 2; ; ; ;air pales VentS V V V
2
1 2 1 2
1
4dispo air palesP S V V V V
(I-12)
(I-11)
(I-13)
(I-14)
(I-15)
(I-16)
15
La puissance admet une valeur maximale suivant une valeur de la vitesse telle que 2
0dispodP
dV .
L’équation admet deux racines distinctes :
2 1V V
2 1
1
3V V
Ce qui correspond à un maximal de puissance
Reportant cette valeur de V2 à la puissance absorbée par le rotor, on obtient la puissance
maximale qui peut se mettre sous la forme :
3 3
max 1 1
16 1 8
27 2 27P S V S V
La valeur maximum d’un coefficient de puissance noté :
3
max max 1
1
2PP C S V
max
160,59
27PC
3
max
1
2produite P air pales ventP C S V
La limite de Betz indique que, pour les meilleures machines : bipale ou tripale, à axe horizontal,
on ne récupère au maximum que 59% de l'énergie due au vent, ce qui signifie que Cp max
(théorique) est environ égal à 0,59. Pour une éolienne de puissance réelle, il est de l'ordre de
0,3 à 0,4 au maximum.
Rapport de vitesse 𝜆 ou Vitesse spécifique[14]
La vitesse spécifique ou le paramètre de rapidité noté λ (Lambda) en anglais Tip Speed Ratio
(TSR) est le rapport entre la vitesse de l'extrémité des pales et la vitesse du vent. Les machines
peuvent être classées en fonction de ce paramètre :
si λ est inférieur à 3, l’éolienne est dite lente
si λ est supérieur à 3, l’éolienne est dite rapide.
Par exemple, une éolienne bipale peut avoir un paramètre λ égal à 20.
R : rayon de la pale en m
Ω : Vitesse de la pale en tr/min
(I-17)
(I-18)
(I-19)
(I-20)
16
vent
R
V
II.7.2. Types de machines électriques utilisées dans les petites éoliennes[5][15]
Le générateur est la seule responsable de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique.
La configuration électrique d’un aérogénérateur à une grande influence sur son fonctionnement.
Cette configuration se distingue en deux fonctions, a des principaux avantages :
Fonctionnement à vitesse fixée (asynchrone)
Système électrique plus simple.
Pas besoin d’un système électronique de commande (cher) et plus grande fiabi-
lité.
Peu de probabilité d´excitation a la fréquence de résonance des éléments de l’éo-
lienne.
Figure 6: Eolienne à vitesse fixe
Fonctionnement à vitesse variable (synchrone)
Augmentation du rendement énergétique.
Réduction des oscillations du couple dans le train de puissance.
Réduction des efforts subis par le train de puissance
Génération d’une puissance électrique d’une meilleure qualité
(I-21)
17
Figure 7: Eolienne à vitesse fixe
Il existe trois types des machines électriques plus utilisées sur une éolienne :
L’alternateur à aimants permanents,
La génératrice à courant continu (c. c.)
L’alternateur sans balai.
L’alternateur à aimants permanents : c’est l’aimant créé le champ magnétique per-
manent et constant sous l’action des enroulements de cuivre autour du noyau en fer. Elle
est les plus souvent usée en petite éolienne et produise de courant et de tension de fré-
quence proportionnelle à de vitesse de rotation selon le vent du lieu. De façon pratique,
le flux magnétique s’intensifie à mesure que la vitesse du rotor augmente.
La génératrice à c. c. suit la loi cubique de la puissance contenue dans le vent : toutes
les fois qu’on double la vitesse du vent, on multiplie par 8 (huit) la puissance de sortie
de la génératrice. L’entretien d’une génératrice à courant continu est plus fréquent puis-
qu'il faut remplacer ses balais tous les 6 ans.
L’alternateur sans balais possède les avantages des deux autres types de machines :
un inducteur bobiné et n’ont pas de balais. C’est la courbe de puissance similaire par
rapport au à génératrice c. c. et aux alternateurs à aimants permanents. Les alternateurs
sans balais sont plus compliqués
18
II.8. Calcul puissance mécanique estimatifs de l´installation
Le calcul de puissance selon la conversion d´énergie qui est mentionné sur la figure 8 ci-dessus.
L´objectif de l´étude théorique d´éolienne est récupéré la totalité l´énergie capte par la pale du
rotor mais il existe toujours la perte au niveau de section de l´aérogénérateur.
Dans la region DIANA, la société Mad´Eole utilise comme vitesse moyenne du vent V=6m/s
et la vitesse spécifique de l´éolienne λ=8.
A partir de ces données, le coefficient de performance spécifique de la région :
CP (λ, β)= (0,5-0,167) (β-2) [ 𝛑(𝛌+0,1)
18,5−0,3(𝛃−2)]-0,00184(λ-3) (β-2)
Alors 𝐂𝐏 = 0,299 ≈ 0,3
On sait que dans la théorie de Betz, la puissance mécanique récupérable :
𝐏𝐦𝐞𝐜 = 0,375𝐕3 𝐏𝐦𝐞𝐜 = 0,29𝐃2𝐕3
Cette formule de Betz n´est qu´un théorique car elle ne tient pas compte des pertes dues aux frottements,
et il ne fait de calcul de rendement mécanique de transmission de la puissance mécanique capte par la
pale. Mais alors dans le cas d´aérogénérateur, il faut nécessairement tenir compte le rendement global
de mécanisme de transformation de cette énergie mécanique en énergie électrique.
En pratique, l´expérience de Betz a prouvé que la puissance d´aérogénérateur le plus perfec-
tionne ne dépasse pas de 60%.
Ici, nous adoptons une hypothèse optimiste en prenant :
𝑃𝑒𝑜𝑙𝑖𝑒𝑛𝑛𝑒 = 0,6 × 𝑃𝑚𝑒𝑐
Evaluation de puissance mécanique 𝑃𝑚𝑒𝑐
D = 7 m, en tenant compte de l´effet de l´altitude, on peut estimer la vitesse 𝑉𝑣𝑒𝑛𝑡 avec une
équation suivante :
𝑽1
𝑽0= (
𝒉1
𝒉0)
𝒏, ℎ1= 16m ℎ0= 10m (Estimation) 𝑛 = 0,2 terrain peu accidentée,
𝑉1 = 6,5 𝑚
Alors 𝐏𝐞𝐨𝐥𝐢𝐞𝐧𝐧𝐞 = 0,19 × (7)2 × (6,5)3 = 2691,32 𝐖
19
Puissance transmissible : PT = ηM × Peolienne avec ηm rendement mecanique global
ηm = ηhelice × ηmultiplicateur, ηm doit être déterminé par des tests rigoureux. N´ayant au-
cune donnée sur 𝜂𝑚 nous estimons à 60%
𝑃𝑇 = 0,6 × 2691,32 , D´ou 𝑃𝑇 = 1614,8 𝑊
Puissance électrique utilisable PElect = PT × ηAlt × ηBatt × ηP.E = ηElct × PT
ηElect = 0,9 × 0,70 × 0,95 = 0,6 , D´ou PElect = 968,88 W
L´énergie estimative produite en une heure EProduite = PElect × 3600 avec 1 heure =3600s
EProduite = 3488 Wh ≈ 3,5 KWh
Cette énergie produite est suffi pour alimenter un petit habitat avec une charge bien précis.
II.9. Régulation mécanique de la puissance d’éolienne
Les objectifs de la régulation sont d’assurer la sécurité de l’éolienne par vents forts et délimiter
la puissance. Une turbine éolienne est dimensionnée pour développer sur son arbre une puis-
sance dénommée puissance nominale nomP.
La puissance nomP est obtenue à partir d'une vitesse du vent nomV
, dénommée vitesse nominale.
Lorsque la vitesse du vent est supérieure à nomVla turbine éolienne doit modifier ses paramètres
afin d'éviter la destruction mécanique, de sorte que sa vitesse de rotation reste pratiquement constante.
À côté de la vitesse nominale nomV, on spécifie aussi:
La vitesse de démarrage demV à partir de laquelle l’éolienne commence à fournir de
l’énergie de couple de démarrages : 3 /m s
La vitesse Maxime du vent maxV pour laquelle la turbine ne convertit plus l’énergie éo-
lienne pour des raisons de bon fonctionnement : 25 /m s
20
Les vitesses demV , nomV
et maxV définissent quatre zones sur le diagramme de la puissance utile
en fonction de la vitesse du vent :
Figure 8: Diagramme de la puissance utile sur l'arbre en fonction de la vitesse du vent
La zone I, ou P=0 (la turbine ne fonctionne pas)
La zone II dans laquelle la puissance fournie sur l’arbre dépend de la vitesse du vent.
La zone III où la vitesse de rotation est maintenue constante et où la puissance P fournie
reste égale à nomP
la zone IV, dans laquelle le système de sûreté du fonctionnement arrête le transfert de
l'énergie.
II.10. Avantages et inconvénients de l´énergie éolienne
Toute production d´énergie présente toujours d´avantage et l´inconvénient face à l´environne-
ment :
21
Tableau 3: Les avantages et les inconvénients de l'énergie éolienne
Avantages Inconvénients
Respecte l’environnement, propre,
fiable, économique, et écologique.
Réductions des émissions de CO2
Une énergie renouvelable propre, gra-
tuite, et inépuisable.
Pas des déchets toxiques ou radioac-
tifs, des risques comme l’énergie nu-
cléaire
Cette source d’énergie peut de plus sti-
muler l’économie locale, notamment
dans les zones rurales.
Très intéressante pour les pays en
voie de développement
Contribution à l’aménagement du ter-
ritoire et l’amélioration du cadre de vie
La nuisance à la faune et flore
Pollution visuelle et sonore
Dépends de la météo, topographie et
environnement
La qualité de puissance électrique
Occupation de terre (besoin de grande
échelle)
Durée de vie limitée
II.11. Utilisation des systèmes éoliens
La technologie des systèmes est très fiable et très souple, de multiples usages :
Le pompage de l´eau : Depuis des générations, on utilise le vent comme source
d´énergie fiable et économique dans les systèmes de pompage de l´eau surtout dans les
zones rurales ou éloignées.
Fermes : Les fermiers utilisent le vent pendant des siècles pour pomper de l´eau.
De nos jours, les systèmes éoliens peuvent rendre encore plus de services dans une
exploitation agricole moderne.
Usage domestique : Les habitants de la campagne, désireux de réduire l’effet indési-
rable sur l’environnement de leur consommation d’énergie, peuvent restreindre leur dé-
pendance par rapport au réseau d’électricité en utilisant un système éolien.
22
CHAPITRE II: L´EOLIENNE DANS L´ELECTRIFICATION
RURALE A MADAGASCAR
III- ELECTRIFICATION RURALE ET DECENTRALISEE A MADA-
GASCAR
III.1. Généralités [1][10][22][𝑰𝑰𝑰]
Le manque d'accès à l'électricité constitue un obstacle majeur pour le développement des zones
rurales. Par ailleurs, les infrastructures sociales de base comme les écoles, les CSB II, les bu-
reaux administratifs (mairies,…) ne peuvent fonctionner que partiellement de leurs temps. En
effet, la majorité des ménages ruraux recourt à l’utilisation du bois de chauffe, de lampe à pé-
trole, des bougies, des batteries et des générateurs diesel. C´est pour cette raison que l´Etat
accepte la promotion de l´essor socio-économique du milieu rural à travers l´électricité, pour
plus de participation du secteur privé dans le développement de ce zone y compris l´énergies
renouvelables. C’est la raison d’être que l’ADER (Agence de Développement pour l’Électrifi-
cation Rurale) a été fondée pour aider les projets ou les sociétés afin d’accomplir les pro-
grammes de production d’électricité. Il est l´opérateur privé qui assure la fourniture d’énergie
électrique dans des centres ruraux.
Le retour d’ordre constitutionnel de Madagascar où la nouvelle politique énergétique de l’État
malagasy, le développement du secteur de l’énergie est désormais considéré comme un support
pour le développement de l’économie malagasy. C’est ici que la vie de l’énergie renouvelable
a une place presque large dans le but d’augmenter le taux d’électricité dans les zones rurales.
III.1.1. Principe
Selon le principe d’ERD, c’est une production d'énergie électrique rurale à l'aide d'installations
de petite capacité raccordées au réseau électrique à des niveaux de tension peu élevée : basse
ou moyenne tension.
L´implantation de l´ER est un complot de société et les villageois en tant que bénéficiaire
(besoins vitaux). Et c´est aussi une politique de l´Etat.
III.1.2.La capacité de production
Pour l´ERD, la détermination de charge peut faire l´optimisation de puissance électrique instal-
lée. Il est en généralement exprimé en « kilowattheures (kWh) ».
23
III.1.3. Taux d´électrification à Madagascar
Dans l´échelle internationale, le continent d´Afrique possède un faible taux d´électrification
sous l´influence :
Des aspects techniques ;
Certains critères culturels, sociaux
Economiques et finance
La carte du monde montre la répartition de taux d´électrification discernés par la couleur.
Figure 9: Taux d'électrification (banque mondiale)
Au niveau national, le taux d’électrification tourne autour de 28% seulement tandis qu’en mi-
lieu urbain présente un taux de couverture de 65% en 30% de la population. Le taux d´accès à
l´électricité à Madagascar est parmi le plus faible au monde de 12 à 13% la moyenne. À la fin
de 2015, 70% de la population habite en milieu rural et parmi eux 6,10% ont accès à l’électricité.
Le taux d´électrification a peu progressé sur les dernières décennies, étant même en recul depuis
2010 du fait de l´accroissement de la population et de détérioration des équipements. Les taux
d´accès à l´électricité en milieu rural participe à l´évaluation de niveau de vie d´un pays et au
PIB au niveau mondial.
24
Figure 10: Taux d'accès a l'électricité en milieu rural (Ministère de l'énergie)
A Madagascar, le taux d´accès à l´électricité en milieu rural ne cesse d´augmenter à cause de la
soif de développement et de la technologie de pointe. Ensuite c´est aussi la répartition de la
société productive.
III.2. Observation technique sur l´ERD à Madagascar [22]
L´ER peut devenir un véritable vecteur de développement économique. En plus le succès de l´ER ne
réside pas seulement dans la réussite des installations et leur bon fonctionnement sur le plan technique.
Il est important que l´ER s´intègre vraiment dans le paysage socio-économique de son milieu d´insertion
en apportant des solutions ou des opportunités pour la population locale de résoudre leurs problèmes.
III.2.1. Avantages des électrifications rurales
L´application de l´électrification rurale recourt à quelques avantages suivants :
Frein à l’exode rural
Atténuation de coupage abusive des bois
Amélioration de condition de la santé
Création des emplois aux gens
Diminutions des voleurs
25
III.2. Utilité de l´ER [1][6][𝐈𝐈]
Selon les populations
En milieu rural, l´électrification est considérée comme puissant facteur de développement so-
cio-économique. L´électrification permet dans certaines mesures :
Un meilleur accès à l’éducation : éclairage et audiovisuel dans la maison et les écoles
Amélioration de condition de la santé : conservation des médicaments
Un accroissement de l’activité économique des villages (stopper l´exode rural, la dé-
sertification)
L’électricité : utilisée en autres activités productives dans la vie quotidienne comme
dans le grandes usines (alimentaire, mécanique…).
Sur l´environnement
Réduction non négligeable de la dépendance massive du monde rural envers la biomasse éner-
gie et à la pollution de sol.
IV. INSTALLATION D´EOLIENNE DANS LE CADRE DE L´ERD
IV.1. Secteur Energie à Madagascar
En situation similaire, le retard de Madagascar en termes d´électrification est significatif et af-
firme de la sous-performance du secteur électrique Malagasy. La production d´électricité est
dominée par la société JIRAMA, et des autres sociétés privées comme ENELEC, HENRY
FRAISE Fils, COGELEC…etc., avec de cout presque insupportable par la population Malagasy
surtout dans le monde rural.
Le tableau présente la production électrique de JIRAMA et privé à Madagascar en 2013
Tableau 4: Production électrique à Madagascar en 2013
Mode de production de JIRAMA et
privée
Production
(kWh)
Pourcentage
1 Thermique (62,2% JIRAMA) 336 757 427 39%
2 Hydroélectriques (89,38% JIRAMA) 484 556 799 59%
3 Solaire et éolienne (15% JIRAMA) 4 081 2%
Totale 821 318 307 100%
26
Diagramme 1: Pourcentages des sources des productions d'électricité à Madagascar
A partir du tableau ci-dessus, on peut dire que l´énergie hydraulique prend la première place
sur la source d´énergie à Madagascar et suivie d´énergies thermiques, mais l´énergie renouve-
lable est une énergie moins exploitée chez nous. Le potentiel hydraulique est estimée à 7 800
MW or seuls 105 MW sont pour le moment exploitée. L´ile bénéficie d´un gisement solaire de
2 000 kWh/m2 .an ; la production annuelle moyenne s´élève à 1 600 kWh/kWc et d´un
ensoleillement supérieur à 2 800 heures par an sur toutes les régions du pays. Enfin, le poten-
tiel éolien est conséquent avec une vitesse de vent moyenne de 6 à 9 m/s à 50 m de hauteur. Il
existe également quelques ressources d´énergie géothermique, et la valorisation de la biomasse
issue des déchets agricoles et agro-industriels est possible[𝐗𝐈𝐗].
IV.2. Part d´énergie éolienne à Madagascar
Le tableau ci-dessous montre la part d´énergie qui alimente la zone rurale de Madagascar selon
le réseau de l´ADER.
39%
59% 2%
Pourcentanges des sources des productions d´electricite a Madagascar
1
2
3
27
Tableau 5: Puissance électrique déjà instaallée en milieu rurale de Madagascar
Source d´énergie Puissance Groupe Puissance Groupe
kW % Nombr
e
% kW % Nombr
e
%
Total 473186 100 552 10
0
4200 100 87 100
1 Thermique diesel 345540 73 517 94 3159 75,5 59 68
2 Hydraulique 127645 27 35 6 788 18,8 14 16
3 Eolienne 145 3,5 4 5
4 Thermique Biomasse 94 2,2 2 2
5 Solaire 14 0,3 8 9
Diagramme 2: Taux des sources de l'énergie pour l'électrification rurale (kW)
Selon les données sur le tableau et la figure ci-dessus, l´électrification à Madagascar est encore
dominée par le thermique diesel donc c´est la base de faible en taux d´accès à l´électricité du
milieu rural. On constate que ici que l´ADER est le principale agence qui touche au réseau de
l´EnR surtout l´éolienne car il n´y a pas dans le réseau JIRAMA.
IV.3. Installation de l´électrification rurale et décentralisée de la région de DIANA
IV.3.1- Généralités[𝐈𝐕]
Dans le programme de l´ERD, on doit cesser connaitre tous les phases de l´Etude de projet pour
l´électrification rurale que nous avons illustré dans la figure ci-après :
75%
19% 4% 2%
0%
Puissance electrique deja installee en milieu rural a Madagascar
1
2
3
4
5
28
Figure 11: Parcours d'installation en ERD
Dans notre étude, l´ERD se focalise principalement sur les éoliennes. Madagascar possède une
énorme potentielle en EnR et surtout en énergie éolienne. Alors qu´on pense à la machine de
récupération d´énergie. Dans le monde, on peut classer en trois catégories de puissances d´éo-
liennes :
Les grandes éoliennes dont la puissance dépasse 250 KW
Les éoliennes moyennes de 36Kw à 250 kW
Le petit éolien de puissance inferieure 36 kW
IV.3.2 Analyse économique des éoliennes à Madagascar
Du point de vue économique, les grandes et moyennes éoliennes ne sont pas adaptées aux cri-
tères dans notre ile : prix, technique et environnement. La bonne raison est de la difficulté des
opérations d´exploitations : installations, maintenance (pièces de rechange).
Dans les conditions techniques et économiques actuels, le petit éolien se justifie la chose en
milieu rural. De plus les éoliennes peuvent se mettre à l´abri des habitations des gens pour éviter
les dangers dans le période de vent trop turbulent et particulièrement pour l´exploitation ren-
table.
Les avantages de petites éoliennes à Madagascar sont :
29
Pas trop cher
Condition météorologique complète
Facilité de transport
Efficace pour alimenter un village
Pas besoin beaucoup de maintenance
IV.4. INSTALLATION DES EOLIENNES DANS LA REGION DE DIANA
IV.4.1 Monographie de la région de DIANA
DIANA est l´une de des vingt-deux régions de Madagascar, situé dans la province d´Antsira-
nana au nord de l´ile.
Elle est la frontière de la région SAVA au nord-est, et SOFIA au nord-Ouest. La région est
divisée en quatre districts : Diego Suarez, Ambilobe, Nosy be, Ambanja. Elle couvre 20942
km2 et 3,6% de notre grande ile.
Tableau 6: Coordonnée géographie de la région DIANA
Situation Longitude Latitude Altitude (m)
Antsiranana aéro 49018 E 12021 S 105
Nosy-Be aéro 48019 E 13O19 S 11
IV.4.2. Etude de gisement éolien de la région DIANA
IV.4.2.1. Définitions
Le gisement éolien est un ensemble des données décrivant l´évolution de la masse d´air dispo-
nible au cours d´une période donnée. Dans la région de DIANA, la ressource varie beaucoup
d´un endroit à une autre. Elle est due à la situation topographie et le climat très diversifie à
Madagascar.
IV-4.2.2- GÉNÉRALITÉS
Madagascar possède une vitesse du vent au démarrage de 3,5 m/s pour pouvoir produire de
l´électricité. Et la hauteur de mat dépend exactement à la végétation et le lieu d´implantation du
site concerné.
30
IV.4.2.3. Carte de vitesse du vent
Le nord du pays présent un de des très nombreux sites avec une vitesse du vent supérieur de 3
à 8 m/s sur une hauteur de 20 m. C´est la partie le plus prometteuse dans le secteur existé à
Madagascar.
Figure 12: La carte d vitesse de Madagascar à la hauteur de 20m
31
IV.4.2.4. Analyse des données météorologiques de la région DIANA
Pendant le stage dans la société de Mad´Eole, nous avons recueille des données météorolo-
giques auprès de l´aéroport d´Arachard à Antsiranana du 2013 à 2017.
Tableau 7: Données météorologiques de la région pendants 4ans
2013 Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec
D S E S SE SE SE SE SE SE SE S S
Vvent 14 11 14 18 22 25 29 32 36 29 22 14
2014 Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec
D S E S SE SE SE SE SE SE SE S S
Vvent 15 13 14 19 22 23 25 28 30 29 21 13
2015 Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec
D
Vvent
2016 Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec
D S S ESE ESE SE SE SE SE SE SE S SE
Vvent 10 10 15 22 24 25 28 30 33 27 23 20
2017 Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec
D ESE ESE ESE ESE ESE ESE ESE ESE ESE ESE ESE ESE
Vvent 11 11 11 20 22 22 26 33 37 37 20 15
Ce tableau est composé des données de direction, et de vitesse moyenne du vent en km/h. Avant
de mettre en évidence l´allure du vent de chaque année, la conversion en m/s est nécessaire.
Diagramme 3: Diagramme de vitesse du vent en 2013
Le diagramme de vitesse du vent e présente le changement l´allure du vent. Il montre que le
vent est exploitable toute l´année surtout le mois juillet jusqu´au mois d´octobre par rapport aux
premiers débuts de l´année (janvier, février, mars).
0
2
4
6
8
10
Potentielle de vitesse du vent (m/s) en 2013
32
Diagramme 4: Diagramme de vitesse du vent en 2014
En 2014, il y a que ce deux mois (Février, Décembre) qui présente le faible en vitesse du vent.
Les autres ont une puissance de tourner l´éolienne surtout le mois de septembre.
Diagramme 5: Diagramme de vitesse du vent 2016
Parmi les quatre (04) diagrammes de potentielle de vitesse du vent, l´année 2016 possède la
vitesse le plus basse (Janvier, Février). Mais il est toujours exploitable le long de l´année en
particulier le mois de juillet, Aout et Septembre.
0
2
4
6
8
10
Potentielle de vitesse du vent (m/s) en 2014
0
2
4
6
8
10
Potentielle de vitesse du vent (m/s) en 2016
33
Diagramme 6: Diagramme de vitesse du vent 2017
Le digramme de 2017 a le plus fort vitesse de toutes les années. Mais le début de l´année (Jan-
vier, Février, Mars) possède la faible vitesse. Les autres sont productives.
IV.4.2.5. Conclusion
Le gisement éolien de DIANA répond exactement à des critères d´exploitation d´énergie éo-
lienne : la régularité du vent et de la vitesse du vent. D´après les données météorologiques de
la région, on constate qu´il est exploitable dans toute l´année surtout le mois d´avril jusqu´au
mois de novembre. Le plus critique est le mois de septembre à atteindre plus de 10,28 m/s la
vitesse du vent.
D´après les données météorologiques de la région, la direction principale du vent est Sud-Est
(SE) connue sous le nom « ALIZEE « ou « varatraza ».
Voici les critères de la potentielle éolienne d´une région :
La qualité de vent : régularité de l´écoulement, absence de turbulence sauf dans la
période de cyclone en particulier le « varatraza ».
La vitesse du vent de la région dépasse de 4 m/s
L´altitude : un atout car le vent est fort en altitude
IV.4.2.6. Cas de Diego-Suarez
Voici les données de vitesse du vent de Diego-Suarez d´après le centre synoptique d´Arachard
Antsiranana.
0
2
4
6
8
10
12
Potentielle de vitesse du vent (m/s) en 2017
34
Tableau 8: Valeurs moyennes de vitesse du vent de Diego-Suarze ville en 2018
Jan Fev Ma Avr Mai Juin Juil Aout Sept Oct Nov Dec Moyenne
4,11 4,15 4,23 5,45 7,34 7,58 8,19 8,02 7,33 6,13 5,28 4,16 6,00
Diagramme 7: Vitesse moyenne du vent en 2018
A cause de cette potentielle éolienne de Diego-Suarez ci-dessus, la société Mad´Eole décide
que l´énergie éolienne prend une grande place sur l´électrification rurale dans la région vue la
vitesse moyenne du vent 6 m/s.C´est la raison que Mad´Eole a choisi les quatre (04) pour bé-
néficier l´électricité à partir de l´éolienne.
IV.4.3. Procédure d´installation d´éolienne
L´installation éolienne demande un ingénieur ou un technicien de bonne compétence ou po-
lyvalent presque dans tous les domaines : génie civil, électricien, ingénieur matériaux,…. La
procédure d´installation d´éolienne se résume comme suit:
L´étude d´installation d´éolienne est nécessaire. Il faut connaitre d´abord l´installation de ma-
chine.
Avant tous, le choix du site, puisqu´on est la situation rurale :
Le milieu venteux pour installer un pylône des anémomètres (enregistrement des
vitesses du vent à chaque hauteur)
La qualité du vent : la régularité et la turbulence du vent
0
2
4
6
8
10
Vitesse moyenne du vent (m/s) en 2018
35
La fixation d´éolienne est en béton de dosage 350 kg/m3.
L´installation de régulateur de charge doit être à l´abri de rayonnement et plus proche que pos-
sible de batterie. On choisit selon la puissance électrique demandée.
La batterie est appareil de stockage électrochimique donc il faut poser dans un lieu aéré et un
support en bois. Il faut encore un câble de section adéquat pour le régulateur et la batterie.
L´onduleur est appareil de conversion, il faut mettre dans un lieu sec et isole loin de rayonne-
ment direct, l´humidité. On doit mettre l´onduleur tout près de de batterie pour éviter la chute
de tensions excessives.
Figure 13: Résumé des procédures d'installations éolienne autonome
Alors DIANA est une région prometteuse qu´on peut faire une étude de faisabilité pour l´ex-
ploitation de l´énergie éolienne. Chaque société doit avoir la stratégie d´élaboration de captage
d´énergie éolienne dont le but est de récupérer plus l´énergie disponible.
EOLIENNE
INSTALLATION DE RÉGULATEUR DE CHARGE
INSTALLATION DE BATTERIE
INSTALLATION DE L´ONDULEUR
INSTALLATION INTERIEUR (CABLE)
36
IV.5. NOTION DE L´HYBRIDATION
IV.5.1. Définition [15][16][17]
L´hybridation est constituée en deux ou plusieurs sources d´énergie. Les systèmes éoliens peu-
vent hybrider avec la photovoltaïque et un groupe électrogène comme appoint.
Les applications hybrides peuvent potentiellement fournir des meilleures performances et meil-
leurs économies dans un contexte d´électrification donné.
IV.5.2. Objectif de l´hybridation
La forte demande énergétique incite les techniciens à pousser vers le système d´hybridation. Ce
système est la technique plus pratique dans le projet d´électrification rurale et décentralisée.
IV.5.3. Etude et analyse de chaque source d´énergie
Le couplage des EnR (solaire, éoliens) avec le groupe électrogène permet de réduire la consom-
mation de fuel, nuisances sonores et les impacts environnementaux en garantissant la continuité
de service en long terme. L´adéquation de couplage est nécessaire, donc ces trois sources
d´énergie soient la même tension avant de passer au stockage électrochimique.
La région de DIANA possède fortement de ressource en énergie éolienne. Mais il y a aussi le
période d´ensoleillement qui débute le mois de mai jusqu´au mois de novembre : c´est a raison
d´existence d´hybridation.
Dans la production d´EnR, l´ajout de groupe électrogène augmente la fiabilité du système, ali-
mente des charges plus énergétiques. Il abaisse aussi le cout de l´électricité produite par une
diminution de la taille du générateur solaire et éolien.
Importance de l´hybridation
La source en EnR dépend exactement à la nature aléatoire qui varie selon le temps, la saison et
l´année. C´est pour cela que les chercheurs penchent vers l´hybridation car il apporte au système
une disponibilité accrue et un approvisionnement constant des charges en énergie.
Types de configuration de systèmes hybridés
La stratégie de contrôle est la base de configuration de système hybridé. Il y a deux types de
configuration le plus fréquent utilisé :
Couplage de bus en courant alternatif(CA)
37
Couplage de bus en courant direct (CD)
La combinaison de ces deux couplages doit être intégrée dans le dimensionnement et la simu-
lation d´un système hybride.
Figure 14: Système hybride éolienphotovoltaïque (XVII)
IV.6. PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ MAD´EOLE
Mad´Eole est une société responsable de chercher la solution de système pour toute l´EnR.
C´est une société privée ouvrant dans la domaine des EnR . Elle se divise en deux secteurs :
Mad´Eole S.A.R.L
Mad´Eole Association
IV.6.1. Mad´Eole S.A.R.L
C´est une société fondée en 2004 dont le siège principal aux 5e Rue François de Mahy BP 639
MG-201 a Diego-Suarez qui a la responsabilité limitée comme :
Des recueils des données
Exécutrices de projet
Construction
Exploitation
38
IV.6.2. Mad´Eole Association
Mad´Eole Association est faite partie de l´office du bureau de renseignement de coordination
pour les comités éoliens constitués dans les villages et les quartiers. Il assure leurs formations
initiales et la coutume. La plupart des employés de Mad´Eole Association sont les enseignants
de l´Ecole Supérieure Polytechnique d´Antsiranana.
Cette société a créé le premier village éolien de Madagascar en 2007 à sahasifotra située à 30
km de Diego-Suarez au nord de Madagascar.
Apres ce village « pilote », trois villages ont pu être électrifiés par la même technologie dont
les caractéristiques sont résumées dans le tableau ci-dessous.
Tableau 9: Les caractéristique de quatre (04) sites de Mad'Eole
Village Puissance Installée Nombre
de toits
Forfaitaire
mensuel
Début
Electrification
Sahasifotra 3 x 5 kW= 15 kW 66 10 000 Ariary 2007
Ambolobozobe 3 x 5 kW= 15 kW 220 10 000 Ariary 2010
Ambolobozokely 3 x 5 kW= 15 kW 150 10 000 Ariary 2010
Ivovona 1 x 10 kW
1 x 5 kW =
15kW
120 10 000 Ariary 2010
Le prix de l´électricité dans cette société est forfaitaire dans le but d´atténuation de la pauvreté,
la pénurie et surtout les déplacements des habitants appelé « Exode rurale ».
39
CHAPITRE III: LA METHODE AMDEC
V. LA MAINTENANCE [18][19] [𝐕𝐈]
V.1. Introduction
La maintenance s´applique à tous les domaines d´activités et de production. C´est une nécessité,
en effet elle permet de maintenir un outil de production en fonctionnement ou de le réparer avec
un impact économique réduit.
V.2. Définitions
La maintenance est définie comme « l´ensemble des actions permettant de maintenir ou de
rétablir un bien dans un état spécifié ou en mesure d´assurer un service déterminé » (définition
de la norme NF X 60-010).
V.3. Methode de maintenance
Les méthodes de maintenance peuvent être classées en trois grandes familles : la maintenance
préventive, corrective, et amélioration.
Figure 15: Méthode de maintenance
V.3.1. La maintenance préventive
Elle doit permettre d´éviter les défaillances des équipements en cours d´utilisation et d´avoir
ainsi une meilleure continuité de service.
V.3.1.1. Maintenance systématique
C´est une maintenance qui est effectuée à des dates planifiées à l´avance, avec une périodicité
qui dépend du nombre d´heures, du nombre de cycles réalisés, etc.
Exemple :
40
Vérification et mesure de l´utilisation d´éoliennes tous les ans.
Changement des batteries toutes les 5ans de fonctionnement.
V.3.1.2. Maintenance conditionnelle
C´est une maintenance qui met en évidence l´état de dégradation d´un bien. Elle permet de
suivre l´évolution d´un défaut et de planifier une intervention avant une défaillance partielle ou
totale.
V.3.2. 3.Maintenance corrective
Il s´agit d´une « maintenance effectuée après défaillance ». La défaillance partielle ou totale,
étant définie par la norme comme étant une altération ou une cessation de l´aptitude d´un équi-
pement à accomplir la fonction qu´il doit remplir.
V.3.2. L´opération de maintenance :
L´opération de maintenance corrective prend la forme d´intervention de dépannage ou de répa-
ration :
Dépannage : remise en état provisoire de fonctionnement.
Réparation : remise en état de fonctionnement définitive
Rédaction d´un rapport d´intervention (Annexe 3).
Elle repose sur le diagnostic relatif à une défaillance :
On effectue des constatations en observant la défaillance de système.
On émet des hypothèses concernant les causes de panne possible
On effectue des tests permettant le contrôle des hypothèses.
On effectue la remise en état.
V.3.2.1. Précautions pour les contrôles et les essais :
L´intervention sur un équipement, qu´il soit sous tension ou hors tension, doit s´effectuer selon
les règles de consignation. Avant toute intervention sur un équipement, se munir des équipe-
ments de protection individuelle et se conformer aux directives du chargé des travaux.
41
V3.2.2. La maintenance d´amélioration
Cette maintenance a pour objectif de réduire toutes les interventions de maintenance et de tendre
vers zéro panne. Ainsi on conduit à réaliser :
La rénovation des installations et des équipements existants.
Des modifications concernant la matérielle existante suite plusieurs défaillances de
même nature, après réflexion et étude, afin d´éliminer le problème. Ce type de
maintenance implique une concertation entre les services (production, bureau d´étude,
maintenance,…)
La mise en conformité des installations et équipements pour répondre aux nouvelles
normes de sécurité.
V.4. Description de la maintenance [18] [𝐗]
Bien maintenir c´est assuré des opérations au cout global optimal : maitriser au lieu de subir.
La phase chronologique de l´utilisation d´une machine est les suivantes :
La mise en service : connaissance de technologique
Durabilité : connaissance des défaillances
Fiabilité : connaissance des actions correctives
Rebuts : rénovation
La fonction de la maintenance est utilisée dans des divers secteurs, demande des hommes sur
terrain et de bonnes compétences techniques et polyvalentes. Elle regroupe en deux sous-en-
sembles : les activités à dominance techniques et les activités à dominance gestion. Un service
de maintenance peut également amener à participer à des études d´amélioration du processus
industriel, et doit prendre en considération de nombreuses contraintes comme la qualité, la sé-
curité, l´environnement, le cout, etc.
La direction de l´entreprise a défini la politique de maintenance que le service de maintenance
responsable de la mise en œuvre. Elle permet d´atteindre le rendement maximal des systèmes
de production. Tous les équipements n´ont pas le même degré d´importance, il faut donc définir
des stratégies les mieux adaptées.
42
Les performances et pérenne sont le plus important de l´éolienne. Donc pour mettre ces projets de moyen
terme ou long terme, il faut absolument appliquer une stratégie pour l´exploitation de la maintenance
du parc afin de garder la maitrise totale de la production. La maintenance d´une éolienne est nécessaire
pour une bonne production d´énergie et une durée de vie prolongée.
V.5. Présentation du projet [19] [𝐗𝐕𝐈𝐈]
V.5.1. Problématique
Il consiste de faire une maintenance sous l´analyse AMDEC rigoureuse des réalisations et prin-
cipalement les matériaux des composants afin de programmer les actions à moyen et à long
terme.
V.5.2. Définir le projet
L´application de la méthode QQOQCP va nous permettre de bien cadrer et définir le problème
pour faciliter la maitrise de notre sujet afin de trouver des bonnes solutions. Cette méthode
consiste à répondre d´une manière successive aux questions suivantes :
Quoi ? Etudier la durée et le nombre des pannes des machines de l´éolienne, les
problèmes qui mènent à la dégradation de la production et faire des propositions
d´amélioration de la fonction de la maintenance.
Qui ? Le problème concerne au premier lieu service maintenance et production.
Où ? Parc éolien
Quand ? Depuis une année
Comment ? Chercher les causes possibles et principales qui présentent un obstacle a la
bonne démarche de la maintenance.
Pourquoi ? Pour optimiser la production et le cout de la maintenance et avoir un bon
fonctionnement de service maintenance.
V.5.3. Cahier de charge
Amélioration et optimisation du plan de la maintenance de la part éolienne dans le projet
d´électrification rurale et décentralisée ; proposition des solutions et surtout au choix de
matériaux pour les éoliennes au sein du parc éolien.
43
VI- LA METHODE AMDEC (Analyse des Modes de Défaillances et leurs Ef-
fets et leurs Criticités)
Les responsables de maintenance a un souci permanent comme la fourniture, à leurs clients
internes, de l´heure de bon fonctionnement de l´outil de production.
L´ AMDEC est un outil d´analyse méthodique de systématique de dysfonctionnement potentiel
d´un produit, un procédé ou installation. Elle offre une cadre de travail rigoureux en groupe
associant les compétences et les expériences. Elle permet de mobiliser les ressources de l´en-
treprise autour d´une préoccupation commune a toute l´amélioration de la disponibilité de l´ou-
til de production. La mise en œuvre de l´ AMDEC donne une garantie supplémentaire pour
l´entreprise industrielle de l´amélioration de ses performances.
Son utilisation très tôt en phase de conception (du produit, du procédé ou de l´outil de produc-
tion) révèle la volonté de l´entreprise, d´anticiper les problèmes potentiels plutôt que d´en subir
les conséquences à terme.
VI.1. Origine [9] [18][19] [𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈]
L´ AMDEC est à l´origine une méthode utilisée dans la gestion de la qualité. Elle est aujourd´hui
souvent présente dans le projet d´innovation, lorsqu´il s´agit d´identifier les risques d´un projet
et les mesures à prendre pour le réduire.
L´ AMDEC est la traduction de l´anglais FMECA (Failure Modes, Effects and Criticity Analy-
sis). Cette méthode de gestion de projet est apparue aux années 40 dans l´armée américaine,
puis elle a été utilisée dans l´aéronautique.
VI-2- But de l´ AMDEC [𝟗] [𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈]
L´AMDEC, procédée d´une analyse fonctionnelle et une analyse qualitative, a pour objet l´ob-
tention de la faisabilité optimale d´un système ou d´un moyen de production. Elle permet de
lister ou classifier les modes de défaillances des équipements du système selon les effets et leur
criticité.
VI.3. Définition [𝟗] [𝑿𝑽] [𝐗𝐕𝐈]
La défaillance est définie comme une altération ou une cessation d´un bien à accomplir une
fonction requise. L´analyse de la défaillance est faite non seulement dans le but de réparer ou
dépanner un système défaillant, mais également de chercher a évité la réapparition du défaut.
44
Alors le mode de défaillance est la manière dont le système peut s´arrêter de fonctionner ou
fonctionner anormale qui conduit aux 5 génériques de défaillance composantes de :
Pertes de fonction
Fonctionnement intempestif
Refus de s´arrêter
Refus de démarrer
Fonctionnement dégradé
Les principaux modes de défaillance sont divisés dans les trois catégories suivantes :
La santé-matière : il peut être des défauts préexistants dans les pièces en service ou en
défauts lors de l´élaboration de la matière, de la pièce finie, ou lors du montage.
Les modes de défaillances mécaniques en fonctionnement : elles apparaissent suite à un
choc, à une surcharge, à une fatigue mécanique ou thermique, à un fluage, à l´usure, à
l´abrasion, à l´érosion ou à la corrosion.
Les modes de défaillances électriques : ces défaillances surgissent suite à la rupture
d´une liaison électrique, au collage, à l´usure de contact ou au claquage d´un composant.
Les effets de défaillance sont les effets locaux sur l´élément étudié du système. La
cause de défaillance est normalement ce qui dirige à la défaillance. On définit comme estimer
la probabilité ou prévoir l´action corrective pour rectifier sous l´intermédiaire de mode de dé-
faillance.
La détection est une méthode de découvrir une erreur ou un dysfonctionnement d´un dispositif
mécanique, électrique,…
VI-4 Déroulement de l´ AMDEC [𝟏𝟖] [𝑽𝑰] [𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈]
L´AMDEC passe toujours par une analyse qualitative :
Analyse des causes de défaillance
Analyse des modes de défaillance
Analyse des effets de ces défaillances
45
L´AMDEC passe l´évaluation quantitative :
Évaluation de la fréquence d´apparition de ces défaillances
Évaluation de la gravité de ces défaillances
Évaluation de la probabilité que ces défaillances passent inaperçues (non-détection de
défaillance)
46
V.5.Démarche pratique de l´AMDEC [𝟗] [𝟏𝟗] [𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈]
L´étude de pratique de l´AMDEC comporte en 4 étapes successives :
Figure 16: Les étapes d'une étude AMDEC
47
L´étude de l´étape de démarche de l´AMDEC déroule généralement comme tous les projets :
un chef de projet, les équipes, …
Figure 17: Démarche globale de l'AMDEC [9]
La méthodologie de base est l´AMDE, si on ne préoccupe pas de criticité donc :
On doit alors éliminer les modes de défaillance et la réalisation de classement n´est
pas nécessaire particulièrement lorsqu´on travaille sur les petites pièces.
L´analyse de la situation nous montre que les mesures de maitrise sont insuffisantes et
parfois même inexistantes. Il suffit alors de modifier les manières de faire pour
améliorer les choses.
Donc on peut dire que l´AMDEC est indispensable surtout dans des machines ou les systèmes
composés de plusieurs sous ensemble, car les mesures ne seront alors jamais simples ni à ima-
giner ni à valider [9]
VI.6. Cotation de F, G, et D [𝟏𝟖][𝐕𝐈] [𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈]
La cotation est une échelle qu´il n´y en a pas d´absolue, car c´est les groupes de travail qui
décident. Si on travaille en groupe, on adopte un échelon supplémentaire, déplace un peu la
limite, car après on réévalue encore la totalité des défaillances donc pas besoins de choisir
l´échelle initiale.
VI.6.1. Indice de gravité « G »
La gravité de défaillance peut porter beaucoup des aspects comme la sécurité de l´utilisateur, la
perte de fonctionnalité, la dégradation de la qualité, le cout, la durée du problème,… Dans
48
le niveau de défaillance, tous les groupes de travail sont libres d´adapter à son soin, son envi-
ronnement, sa problématique. Mais voici une proposition qui peut aller au niveau 5 si vous
voulez.
Dans cet indice si le mode de défaillance a plusieurs effets, il faut toujours coter le plus grave.
Tableau 10: Niveau de gravité d'un moyen de production
Facteur G Critères d´évaluation
Niveau de
gravité
Durée
arrêt
(min)
Impact sur la qualité
produit
Impact sur le matériel Impact sur
la sécurité
1 Mineur < 3 Défaillance mineure,
matériel intact
2 Moyen 3 à 20 Défaillance moyenne,
matériel rapidement
réparable
3 Majeur 20 à 60 Non-conformé
détectée et corrigé au
poste de travail
Défaillance grave
dommage matériel
important
l´environnement
4 Catastrophique > 60 Non-conformité
détectée par le client
aval
Défaillance grave
dommage matériel
important
l´environnement
5 Inacceptable Conformité
constatée par
l´utilisation
Dommage du moyen de
production nécessitant
son remplacement
Mettant en
cause la
sécurité des
personnes
49
VI.6.2. Indice de fréquence « F »
C´est la tache le plus difficile à faire, car on tient à la statistique de fréquence d´exploitation au
risque. Voici un tableau en 4 niveaux pour les défaillances de moyen de production.
Tableau 11: Niveau de fréquence d'exploitation au risque d'un moyen de production
Fréquence d´apparition de la défaillance, ou probabilité que la
cause se produise et qu´elle entraine le mode de défaillance Niveaux de fréquence
1 Pratiquement inexistant Défaillance pratiquement inexistante sur des installations
similaires en exploitation au plus, 1 défaut dans la durée de vie
du moyen de productions.
2 Rare Défaillance rarement apparu sur de la matérielle similaire
existante e exploitation à titre indicatif : un défaut par an
composant d´une technologie nouvelle pour laquelle toutes les
conditions sont théoriquement réunies pour prévenir la
défaillance mais il n´y a pas d´expérience sur le matériel
réellement exploité.
3 Occasionnel
4 Fréquent Défaillant apparue fréquemment sur un composant connu ou
sur du matériel similaire en exploitation à titre indicatif : 1
défaut par mois.
VI.6.3. Indice de non-détectabilité « D »
C´est une défaillance imprévue ou inattendue : on n´a pas pu imaginer d´avance, le risque cor-
porel accident et le temps induit sont élevés. C´est une proposition en 4 niveaux à adapter et
applicable au moyen de production.
50
Tableau 12: Les 4 niveaux de non-détection d'un moyen de production
Facteur D Probabilité que la cause n´est pas détectée, ou que le mode
de défaillance touche l´opération Note
1 Détection assurée Les dispositions prises assurent une détection totale de la
cause initiale ou du mode de défaillance. Permettant ainsi
d´éviter l´effet le plus grave provoqué par la défaillance
pendant la production
2 Détection
possible
La cause ou le mode de défaillance sont détectable, mais le
risque de ne pas être perçu « Typiquement » un contrôle en
continu réalisé par un opérateur.
3 Détection
aléatoire
La cause ou le mode de défaillance sont difficilement
détectables, on les éléments de détection sont peut
exploitable typiquement : un contrôle fait sur un faible
échantillonnage par un opérateur, avec une méthode
présentant une incertitude élevée.
4 Non détectable Rien ne permet de détecter la défaillance avant que l´effet ne
se produise
VI.6.4 Criticité
Une fois que l´on a le coté de facteur F, G, D ; on calcule la criticité C = F x G x D
VI.6.5. Décisions
C´est la dernière étape de l´AMDEC. L´´analyse va falloir de baisser la criticité et les modes de
défaillance critique. Si c´est possible :
Commencer avec la gravité, la fréquence et le D
On recommence le calcul si l´un de paramètre change
Mettons en œuvre les actions identifiées, puis laisse fonctionner pendant un certain
temps et vérifier les données prises en compte si c´est bon en particulier F et G : Ce
n´est qu´à ce moment-là que l´AMDEC sera totalement achevée.[9]
51
VI.7. Conclusion
Tableau 13: Conclusion sur l' AMDEC
CONCLUSION
But Application Avantages Inconvénients
Identifier les
effets des modes
de défaillance des
composantes de
niveau du
système
Technique
d´analyse
préventive
Une amélioration
permanente des
moyens de
production
Donne des supports de
réflexion de décision et
d´amélioration. Donne des
informations à gérer ou
niveau des études de sureté
de fonctionnement et
actions à entreprendre
Utilisable dans des secteurs
Exige un travail
important et
fastidieux
Ne pas adapter au
projet en temps réel
Cout souvent élevé
PARTIE II : CREATION DE L´OUTIL ET MAINTENANCE DE LA
TECHNOLOGIE D´EOLIENNE
52
CHAPITRE IV : APPLICATION DE L´AMDEC AUX ÉOLI-
ENNES
VII. INTRODUCTION [9][𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈]
La réalisation d´analyse AMDEC permet de prévoir tous les dysfonctionnements pour augmen-
ter l´espérance de vie des matériaux qui constitue la machine éolienne.
L´AMDEC commence par une analyse fonctionnelle et l´anatomie du système éolien afin
d´identifier les fonctions souhaitées.
VII.1. définitions
L´analyse des défaillances de leurs effets et de leur criticité est une méthode inductive permet-
tant pour chaque composant d´un système de recenser son défaillance et son effet sur fonction-
nement ou sur la sureté du système. Dans le cas pratique, on définit les modes, les causes et les
effets des défaillances.
Tableau 14: Définition de l'analyse de défaillance
Mode de défaillance Cause de défaillance Effet de défaillance
C´est la façon dont un
système vient à ne pas
marcher. Exemple : fuite,
rupture
C´est l´anomalie initiale
entrainant le mode de
défaillance.
Exemple : corrosion,
vieillissement, dépôt de
matière
S´explique en termes de
conséquences pour
l´installation et son
exploitation
Exemple : arrêt de
production dégradation de la
sécurité ou de la qualité
Comme nous l´avons mentionné dans le chapitre III ; l´AMDEC suit de la suite démarche : la
mode, les causes de défaillance, F ; G ; D et enfin les effets de défaillance.
Indice de fréquence « F » : est le nombre de défaillance de l´élément dans une période donnée,
car il désigne le risque que la cause potentielle de défaillance apparaisse et qu´elle entraine le
mode potentiel de défaillance.
Indice de gravité « G » est la gravité des effets de défaillance. Elle doit être :
Pertes de productivité (arrêt de production)
53
Le cout de maintenance
Sécurités des opérateurs et répercussion sur l´environnement
Indice de non-détections (D) : il représente la probabilité que la cause (et) ou le mode de
défaillance supposée apparu soit détectée par l´utilisateur
Criticité est le produit des trois indices effectués C = F x G x D
VII.3. Présentation de la machine éolienne
Pour récupérer l´énergie vient du vent, il faut appeler à des éoliennes ou capteur pour exploiter
l´énergie éolienne.
VII.3.1.Rôle de l´éolienne [𝐗𝐕𝐈𝐈]
Dans le cas, il assure la production, la fourniture en électricité des gens à la campagne. La petite
éolienne alimente les sites de la société de Mad´Eole : Sahasifotra, Ambolobozobe, Ambolo-
bozokely, Ivovona.
VII.3.2. Caractéristiques de capteur
Dans le site de Mad´Eole possède une éolienne de puissance différente. Il existe plusieurs types
d´éoliennes selon les fabricateurs. Mad´Eole utilise des éoliennes de marque Fortis (Alizé,
Montana, Pasaat) à cause de la fiabilité prouvée, de bas couts d´entretien et la convenance d´une
alimentation d´énergie indépendante. Non seulement c´est une éolienne très résistante a la partie
majeure d´état environnement sur notre planète en particulier sur l´état tropical.
VII.3.3. Caractéristique technique
Pendant le stage, on a vu deux types d´éolienne de puissance différente : 5 KW et 10KW
Voici les caractéristiques techniques de 5 KW
54
Voici les caractéristiques techniques de 10 KW
Figure 18: Caractéristiques des éoliennes de 5kW et 10kW
55
VII.4. maintenance d´éolienne
VII.4.1. Maintenance préventive appliquées à tous les équipements [𝐕][𝐈𝐗]
La résistance des équipements pour l´exploitation coule avec le temps. Tout équipement tendent
à se détériorer sous l´action des plusieurs causes internes et externes telles que :
L´usure corrosive et érosive
Déformation et dégradation dues à l´état environnemental et pression
Détérioration due à la négligence des consignes techniques d´exploitation
Pour assurer le maintien des équipements industriels et aussi pour diminuer le taux de défail-
lance, il faut mettre en œuvre un système de maintenance juste et rapide. Tout arrêt de la pro-
duction ou de de distribution d´électricité entraine l´immobilisation de tous les systèmes qui y
sont raccordés.
Principalement, les facteurs environnementaux peuvent influencer et les solutions sont résu-
mées dans un tableau ci-après :
Tableau 15: Maintenance préventive appliquées aux éoliennes
Facteurs Risques Solutions Partie sensible
Air salin Corrosion des aimants (via
la rouille de l’intérieur de
résine), haubans et toutes
parties métalliques
Recouvrir des peintures tous les
parties métalliques et les rotors.
Remplacer les éléments de
visserie et les haubanés rouillés
par de l’acier inox.
Aimant
néodyme
Haubans et
autre objet
métallique
Milieu
sablonneux
Effet abrasif Peindre vos pales de couches
successives de différentes
couleurs.
Couvrir le bord d’attaque avec
du scotch pour protéger les
pales, ou les enduire de résine
époxy.
Protéger les haubans et
accastillages grâce à de l’huile
de moteur usagée ou un autre
type de graisse.
Pales
Pied de mat
Ancrages
Partie
métallique
56
Facteurs
(suite) Risques Solutions Partie sensible
Turbulences
Le câble électrique au pied
du mât s’entortille plus
fréquemment.
Les vibrations infligées à
l’éolienne et au mât
augmentent le risque de
pannes.
Usure du système de mise
en drapeau
Utiliser un mât plus haut afin
que l’éolienne se trouve au-
dessus de la végétation et des
obstacles alentour.
Replacer le câble au pied de la
tour plus souvent
Contrôler l’équilibrage des
pales plus souvent
Renforcer le safran
Câble
électrique
Éolienne
Mat
Pluie
Infiltration de l’eau dans
les
pales, le contreplaqué, les
rotors et la boîte de
raccordement
Corrosion
Contrôler et réparer les trous et
fissures éventuelles dans les
pales et les pièces de résine
S’assurer que les boîtes de
raccordement sont toujours
étanches, et les remplacer dans
le cas contraire
Recouvrir la partie en
contreplaqué du safran de résine
ou de vernis Polyuréthane
Composants
électriques
Rotors
Stator
Pales
Orage
et
foudre
Destruction du système
(éolienne et électroniques)
Si raccordé au réseau :
risque de griller l’onduleur
et les électroniques en cas
de foudre
Le mât et tous ses haubans
doivent être connectés à la terre,
ou au moins connectés au sol au
niveau de chaque
ancrage.
Les électroniques doivent aussi
être connectées au mât avec un
cablette de
terre.
Assurez-vous qu’il y ait un
parafoudre entre le mât et les
électroniques.
Si raccordé au réseau, assurez-
vous qu’il y ait un parafoudre
entre l’onduleur et le réseau
Électroniques
Ancrages
VII.4.2. Maintenance corrective effectués
Pendant les descentes sur terrain, nous avons effectué quelque tache comme
Le condensateur
57
Le condensateur est défectueux total, nous avons fait le remplacement et montage de condensateur dans
un site de sahasifotra. La connaissance de pièces à changer est nécessaire donc il doit savoir les
caractéristiques prévues au choix de condensateur : définition, rôle, place, branchement, fréquence(f),
amplitude de signal à traiter(a) ; la tension de polarisation(V) et des contraintes climatiques[21].
Figure 19 : La place de condensateur dans la commande
Éolienne freinée[𝐈𝐗][𝐗𝐕𝐈][𝐗𝐕𝐈𝐈]
La saison de stage est coïncidée exactement dans le période de varatraza qui est apparue selon
les données météorologiques d´Arachard Antsiranana, donc les éoliennes sont souvent freinées.
Mais le problème est du retard de temps de freinage car la vitesse limite du vent est déjà atteinte.
L´utilisation de frein n´est pas nécessaire dans le vent fort puisque risque de vaincre la résistance
électromagnétique même le stator peut griller. Si vous n´avez pas de choix, procédez par petit
à petit le coup pour ralentir la machine avant de l´enclencher définitivement. La meilleure
solution est utilisée un interrupteur sectionneur.
Bruit excessif[𝐗𝐕𝐈𝐈]
La cause de bruit vient presque de câble déconnecté ou de pont des diodes grillé alors que
l´éolienne tourne très vite :
58
Câble endommagé est remplacé directement en conservant la norme (UTE, CENELEC)
la résistance (gaine de bourrage, nombre de fils, tension, le courant porté, l´isolant et la
section du à l´intérieur) qui supporte a longtemps le courant désirée[20].
Le pont de diode grillé, il faut aussi remplacer dont la cause est due au claquage de
jonction ou la diode se trouve dans la zone (polarisée inverse) avec une augmentation
très vite de courant car la température est atteinte. L´origine de bruit excessif de
l´éolienne vient de courant fluctuant du passage du courant dans la jonction : le bruit
généré est un bruit grenaille. C´est un courant moyenne de valeur nulle. Tout en
respectant le courant de saturation, température, tension directe, tension de seul et de
coefficient de matériaux[20][𝐕𝐈𝐈𝐈].
Petite réparation[𝐕𝐈𝐈𝐈].
Il y a toujours des travaux des réparations et/ou replacements des éléments défectueux qu´il doit
être lieu. Pour remettre des différentes composantes de l´unité en bonnes conditions de
fonctionnement, il faut avoir des outils nécessaires pour la maintenance d´éolienne.
Tableau 16:Listes des outils nécessaires pour la maintenance
Outils Instruments Équipement Matériels
Clé à molette Multimètre Ceinture de sécurité Graisse
Jeu de clé Wattheure mètre Casque Huile
Pince
universelle
Densimètre (Densité de
batterie)
Gants Peinture
Pince coupante Tachy mètre (Mesure de
nombre de tours par mètre)
Paire de bottes
Assortiment des
boulons, écrous,
rondelles
Pince-étau Débitmètre Sacoche des outils Fusibles
Fil à plomb Seau Diodes
Fer à souder Tire-fort ou treuil Eaux distillées
(batterie)
Clé à griffer Équipement de soudage
Clé Alène Perceuse
Marteau
Brosse de fer
Scie en métaux
59
Conclusion
Nous avons mentionné cette maintenance corrective, c´est parce que les taches sont souvent
existées et prendre de temps car ils sont difficile à détecter. A ce stade, il faut avoir des
techniciens de bonne compétence presque dans tous les domaines.
VII.5. Application de l´AMDEC sur l´éolienne
Le programme de l´AMDEC se localise sur les éléments fondamentaux d´éolienne.
Figure 20:La partie essentielle d´éolienne
VII.5.1. Facteur de criticité
Tableau 17:Echelle de fréquence « F »
60
Tableau 18:Echelle de gravité « G »
Tableau 19:Echelle de non détection « D»
VII.5.2 Calcul de criticité des éléments fondamentaux d´éolienne
Les tableaux suivants présentent les modes de défaillance des éléments du rotor, leurs effets
ainsi que leurs valeurs de criticité :
61
VII.5.2.1. Rotor
Tableau 20:Grille de l´AMDEC dans le rotor
Système : Rotor
Sous-système : Pale
Composants Fonctions Mode de
défaillance
Effet de
défaillance
Cause des
défauts
Détection Criticité Actions
correctives
F G D C
Pale
Capteur
du vent
Défaut de
raccord de
vis
Arrêt de
production et
corrosion
Fatigue et
vieillissement
Visuel
1
3
2
6
Amélioration
de
maintenance
préventive et
corrective
Defaut de
serrage
Coupure de
pale
Vent turbulent 4 4 2 32
Rupture et
décollage
Déséquilibre
de pale
Vent turbulent,
fatigue
Visuel
1 2 1 2
maintenance
préventive et
corrective
Effet abrasif,
usure
Vent
sablonneux
1 3 3 9
Moyeu
Fixateur
de pale
Défaut
d’alignemen
t
Dés-
équilibrage
de pale
Vent turbulent
et joint vieilli
Visuel
3
3
2
18
Maintenance
corrective
Moyeu
Roulement
de roue et
arbre
primaire
Défaut de
joint
Arrêt de
production
Fatigue et joint
vieilli
Visuel
1
3
4
12
Aucune
amélioration
Maintenance
corrective
Cône de nez Protège de
fixateur de
pale
Défaut de
serrage
Moyeu corrodé
et cassage de
roulement de
pale
Vent turbulent
et condition
atmosphérique
et vieille
Visuel
2
3
2
12
Amélioration
de
maintenance
préventive
VII.5.2.2. Discussion de criticité d´AMDEC de rotor
Le tableau regroupe la valeur de criticité sur l´AMDEC du rotor
Tableau 21: Criticité de rotor sur méthode AMDEC
Criticité Pale Pale Pale Pale Moyeu Moyeu Cône de
nez
C 6 32 2 9 18 12 12
62
Diagramme 8: Potentielle de défaillance du rotor d´éolienne
Après avoir appliqué la méthode sur le rotor d´éolienne, nous constatons que :
La pale est l´élément plus défaillant avec une criticité 32 dont la cause principale est
le vent turbulent, la fatigue suivie du vieillissement. La criticité 9 est due au vent
sablonneux.
Le moyeu subit de déséquilibrage de pale à cause du vent turbulent et joint vieilli plus
précisément l´usure avec criticité 18.
VII.5.2.3. Mat
Le tableau ci-après montre le calcul de criticité existé sur le mat d´éolienne.
Pale Pale Pale Pale Moyeu Moyeu Cône de nez
0
10
20
30
40
Potentielle de défaillance du rotor d´éolienne
63
Tableau 22:Grille d´AMDEC de mat d´eolienne
Système : Mat
Sous-système : Mat, haubanés, Fondation
Composants Fonctions Mode de
défaillance
Effet de
défaillance
Cause des
défauts
Détection Criticité Actions
correctives
F G D C
Mat
Porteur
d’éolienne
Défaut de
raccord
d’éolienne
et le mat
Chute ou
inclinaison
d’éolienne
Mauvais de
raccordement
ou vissage
Visuel
1
3
4
12
Amélioration
de
maintenance
préventive et
corrective
Déséquilibr
age
d’éolienne
Mauvais
calcul de
centre de
gravité de
corps et le
gouvernail
Visuel
2
2
4
16
maintenance
préventive et
corrective
Haubans
Encastrement
et appui de
mat
Défaut de
serrage
Chute
d’éolienne
Fatigue
Visuel
1 3 4 12 Maintenance
corrective
Fondation
Encastrement
du haubané
Défaut de
joint
Chute
d’éolienne
Fatigue et
effets subits
par la
fondation
Visuel
1 2 4 8 Aucune
amélioration
Maintenance
corrective Défaut de
béton
1 4 3 12
Câble de mat
Transmets le
courant du
générateur
vers le local
technique
Défaut de
serrage
Fils nu et
perte
d’énergie et
court-circuit
Grattage de
câble par le
mat
Visuel
2 4 4 32
Amélioration
de
maintenance
préventive Défaut de
mise en
œuvre
Grattage de
câble par la
personne
3 2 4 24
64
VII.5.2.4. Discussion de l´AMDEC du mat
Le tableau suivant présente les valeurs de criticité de mat lors de l´application de l´AMDEC.
Tableau 23:Criticité de mat sur la méthode AMDEC
Criticité Mat Mat Hauban Fondation Fondation Câble de mat Câble de mat
C 12 16 12 8 12 32 24
Diagramme 9: Potentielle de défaillance sur le mat d´éolienne
D´après le diagramme ci-dessus, on constate que le câble de mat est le plus défaillant sur la
partie de mat avec une criticité 32 et C=24 sous la pression de cause du grattage de câble par le
mat dans la période de « varatraza » et par une personne à la mise en œuvre. Ensuite, C=16, il
vient de mauvais calcul de centre de gravité de corps et le gouvernail qui provoque le déséqui-
libre sur l´éolienne.
La résistance de cette partie dépend à des propriétés de matériaux utilisées par exemple les
propriétés mécaniques : tension du fil d’haubané, résistance à la compression du béton.
VII.5.2.5- NACELLE
Voici le tableau de la méthode d´AMDEC appliqué sur la nacelle et montre le calcul de criticité
à chaque mode de défaillance qu´il est subi.
0
5
10
15
20
25
30
35
Potentielle de défaillance sur le mat d´éolienne
65
Tableau 24:Grille de l´AMDEC sur la nacelle
Nacelle
Composant
Fonction
Mode de
défaillance
Effet de
défaillance
Cause des
défauts
Détection
Criticité
Actions
correctives
F G D C
Moteur-
Réducteur
Actionne la
rotation
et
l’orientatio
n de la
nacelle
Rupture de
vis de
moteur et
générateur
Arrêt
d´aérogène
rateur
Fatigue,
vieillessem
ent et vis
corrodés
Visuel
1 3 3 9 Amélioration
de
maintenance
préventive
systématique Décollage
de
motoréduct
eur et
châssis
Arrêt
d´aérogène
rateur
Vent
turbulent et
fatique
Visuel
1 4 3
12
Amélioration
de
maintenance
préventive
systématique
Défaut de
moteur de
rotation
Arrêt
d´aérogène
rateur
Rétard de
rotation de
la nacelle à
cause de
frottement
Visuel
1 3 2 6
Défaut
d´assembla
ge de
nacelle et
réducteur
Arrêt
d´aérogène
rateur
Fatigue
Visuel
2 3 3
18
Couronne
Permets la
rotation de
la nacelle
Temps
maximal de
déroulemen
t
Avertissem
ent
La machine
déroule
mais le
moteur a un
seul sens
Visuel 2 2 2 8
Aucune
modification
et
maintenance
corrective
Dérouleme
nt
automatiqu
e
Ralentisse
ment de la
rotation
Visuel 2 2 4
16
Génératrice
Convertis
l´énergie
mécanique
en énergie
électrique
Décollage
des aimants
Peu
d´énergie
produite
Fatigue de
colle des
aimants
Visuel 1 3 4
12
Pas
d´excitatio
n des
bobines de
stator
Pas
d´énergie
Coupure de
liaison de
rotor et
stator
Visuel 1 4 4
16 Amélioration
de
maintenance
préventive
66
VII.5.2.6. Discussion de criticité d´AMDEC de nacelle
D´après l´évaluation, nous avons les valeurs de criticité de chaque mode de défaillance forte-
ment existé à la nacelle.
Tableau 25:Criticité de nacelle sur la méthode AMDEC
Criticité Mot-Re Mot-Re Mot-Re Mot-Re Couronne Couronne Génératrice Génératrice
C 9 12 6 18 8 16 12 16
Diagramme 10: Potentiel de défaillance sur la nacelle
En fait, l´intérieur de la nacelle est le moteur de base d´éolienne pareil à la pale de rotor. Dans
la nacelle, il existe deux parties bien distingués : mécanique et électrique.
Mécaniquement, il défaut d´assemblage de nacelle et le réducteur sous l´effet de la
fatigue provoque l´arrêt total d´éolienne de valeur critique 18
Dans la partie électrique, la valeur de criticité élevée est égale 16 provoquée par la
coupure de liaison de rotor et stator.
VII.5.3. Conclusion
L´AMDEC (Analyse des Modes de Défaillance et leurs Effets, et de leurs Criticités) a pour but
de dresser un arbre pour prévoir les modes de défaillance dans les équipements d´une machine
afin de programmer les actions à moyen et à long terme. Ce programme a une grande valeur
0
5
10
15
20
Potentiel de défaillance sur le nacelle d´éolienne
67
pour l´entreprise surtout la connaissance des degrés des modes et les effets de défaillances des
équipements.
D´après les trois grilles d´AMDEC, nous avons constaté que les pales et les câbles dans toute
l´installation sont le plus défaillant par rapport aux autres équipements dont il doit se focaliser.
68
CHAPITRE V : CONCEPTION ET RÉALISATION DE L´OU-
TIL DE DONNÉE
VIII. TABLEUR INFORMATIQUE
VIII.1. Description générale de l´outil[23][24]
Excel est un logiciel qui fait partie de la famille tableur de la suite bureautique et base de don-
nées intégrée Microsoft. Cet outil permet la création, la mise en forme des feuilles de calcul, la
recherche des données, ainsi que l´analyse et le partage des informations. Il contient de liens
permettant d´accéder à d´autres documents. Le tout se réalise sans programmation et en quelque
clic.
Tableur est un programme d´application informatique permettant de présenter, de traiter et
d´analyser des données sous forme de tableau qui est formé par de ligne et de colonnes.
VIII.2. Avantage
Le tableur informatique présente la :
Visualisation synthétique des données sous forme de tableau
Bonne adaptation pour les calculs répétitifs
Génération aisée de graphiques et de rapports
Grande base d´utilisateurs
Quand on lance l’Excel, l´interface du logiciel présente comme :
69
VIII.3. Fonctionnalité d´un tableur
Dans un tableur, l´utilisation général de ce système d´information est considérée comme une
simple fonction de gestion de données. Désormais, plusieurs outils fonctionnels seront dispo-
nibles lors de son usage et de sa manipulation comme :
Saisie de données
Saisie directe des données
Importation de données depuis d´autres sources (base de données,…)
Traitement de données
Stockage des données
Calculs (scientifiques, financiers, Statistiques,…)
Présentation des résultats
Utilisation d´un grapheur : Secteur, Histogramme, courbes. .
Un Classeur a 3 feuilles Barre de Menu Barre d´outils Barre de Formule Feuille de calcul
Figure 21:Présentation générale de l´Excel
70
VIII.4. Notion de base d´Excel [24]
La base d´Excel est de maitriser l´utilisation ou de manipuler les outils affichés dans chaque
ruban comme dans le Word.
Dans l´Excel, l´utilisation ne peut modifier qu´un objet actif. Avant toute opération, il est
nécessaire de sélectionner l´objet sur lequel on veut travailler (Figure 23).
Un tableur produit des classeurs.
Un classeur contient des feuilles.
Une feuille est un tableau de cases en ligne et en colonne
Une case appelle une cellule. Elle peut contenir de texte de nombre et de formule.
Une plage de cellule est un ensemble de cellules.
VIII.4.1. Cellule
Le feuille est le document principal du tableur qu´on peut manipuler : rajouter, supprimer, re-
nommer,… Dans une feuille trouve la cellule, c´est là qu´on doit faire le travail.
VIII.4.1.1. Cellule : Valeur
Une cellule peut contenir une valeur ou bien être vide. La valeur a deux caractéristiques.
Type
Ce type se présente en trois (03) formes :
Numérique : nombres, symboles de devise,…
Alphanumérique : chaine de caractère qui forme les mots
Formules : expressions mathématiques qui commencent par égal (=)
71
Figure 22:Présentation de cellule de valeur
Format
Il présente en deux façons bien différentes : Format alphanumérique, format numérique.
VIII.4.2. Lien hypertexte
Le lien hypertexte est l´un de manipulation de feuille pour que les feuilles différentes puissent
se lier l´un en l´autre.
Le lien hypertexte est utilisé pour lier une ou plusieurs feuille a une seule feuille considérée,
créer un lien de dépendance de feuille important de général vers le cas particulier.
Contenu de la cellule sélectionnée
Type alphanumérique
Type numérique
Type formule
72
Figure 23:Liaison entre feuille
IX. LA BASE DE DONNÉES [𝟐𝟑]
IX.1. Définition
Une base de données est un ensemble structuré de données cohérentes. Elle est faite pour enre-
gistrer des faits, des opérations au sein d´un organisme.
IX.2. Objectif
A propos de base de données, l´outil informatique est très utile dans différents domaines. L´in-
génieur matériaux doit être capable de s´assurer afin de créer un logiciel. Elle a donc pour but
de permettre aux utilisateurs de manipuler facilement le contenu et d´apporter une solution pé-
renne au stockage et à la sauvegarde de la documentation.
Une base de données aussi permet de fournir un outil de recherche pour l´identification des
documents ou donnée. Dont les principaux objectifs sont de :
Stockage des informations
Sur un support informatique
Pendant une longue période
Detaille importante
Deux feuilles liées Emplacement de fichier
73
Accès multi-utilisateur
Simplifie la gestion des données : une représentation intuitive
Gere les aspects système
Sécurité
Accès aux fichiers de données
Aspect multi-utilisateur
IX.3 Principe et son utilisation
IX.3.1. Principe
Dans cette étude, la base de données est consacrée au stockage et a l´exploitation des données
numériques ou des informations dans le projet d´électrification rurale selon la source d´énergie. Son
principe est de permettre aux utilisateurs d´avoir un accès facile d´intégrer à l´utilisation des données
relatives au domaine dont ils sont besoin. Un organigramme peut illustrer donc le mode de
fonctionnement d´une base de données.
ase de données
IX.3.2. Domaine d´utilisation
Elle est utilisée dans divers domaines comme le secteur industriel, des différentes sociétés ou
entreprises. Prendrons comme exemples :
Applications de gestion
Banque-Finance-Assurance
Gestion du personnel/clients/stocks d´une entreprise
Système d´information d´une entreprise : ensemble organisé de ressources (données,
procédures, matériels, logiciels). Permettant d´acquérir, de stocker, de structurer et de
communiquer des informations sous forme de textes, images, sons ou de données codées
dans des organisations.
Utilisateur Tableur Base de données
Acces
Figure 24:Principe général d´une base de données
74
Applications transactionnelles
Gestion de réservations (transports, hôtels, spectacles)
IX.4. Modèles de base de données
Le modèle de base de données se présente en plusieurs types pour faciliter d´accès selon le
concepteur :
Le modèle hiérarchique
Le modèle réseau
Le modèle relationnel
Le modèle orienté objet
Le modèle multidimensionnel
Le modèle semi-structuré
Ici dans notre étude, on utilise le modèle relationnel. Les données sont représentées sous forme
de valeur dans des tables. Sur ce modèle un attribut peut avoir une valeur nulle, en indiquant
que la donnée est absente, non disponible ou inapplicable.
X. LA RÉALISATION TECHNIQUE DE BASE DE DONNÉES
X.1. Collection des données
En premier lieu, une base de données ne peut pas être réalisée sans avoir tous les documents,
données et valeurs concernant le projet d´électrification rurale. Ces données ont été recherchées
sur divers livres, internet et calculer lors des données. Cette recherche est basée sur l´électrifi-
cation rurale, les différentes études des éoliennes. La collection est très difficile à cause de la
dispersion des données dans plusieurs sites et lien.
Dans un deuxième temps, une fois ces recherches effectuées, les données ont été classifiés selon
leur type, origine et domaine d´utilisation. Cette étape est conçue pour faciliter la conception
de la base de données et pour parvenir au résultat d´une base de données opérationnelle.
75
X.2. L´adoption des différentes étapes
Pour fonctionner l´outil, la création de base de données se déroule en quatre (04) étapes :
Étape 1 : Saisie et contrôle des données
En saisissant le données, il faut bien mentionner, bien diffèrent en couleur pour rendre plus
visible.
Étape 2 : Recherche des informations
Cette fonction va permettre aux utilisateurs de chercher, trier et exploiter des données relatives
à ses besoins. . Dans ce type de recherche, l´accès aux données est interactif. L´utilisateur
travaille juste en cliquant sur les liens existant dans la base.
Étape 3 : Faire des calculs sur la base
Excel permet aux usagers de faire de calcul sur la base en fonction des données existants
Étape 4 : Partager une base distante
La base est disponible à tous les individus pour le consulter, exploitée selon leur besoin.
XI. LA CRÉATION DES FICHIERS ET INTERPRETATION
La création de fichiers suit le titre ou de raccourci sur la page d´accueil. L´Excel a permis de
montrer tous l´allure.
XI.1. Page d´Accueil
La page d´accueil regroupe le grand titre du projet dans le sujet d´électrification rurale focalisé
sur les éoliennes.
L´étude de projet d´électrification rurale est essentiel à la réalisation pour connaitre les
démarches, les besoins et le dispositif de récupération d´énergie.
L´installation est la phase d´exécution de la réalisation de projet qui est divisée en deux
parties :
La partie mécanique concernant la pale, le rotor, la nacelle, le gouvernail et le
mat
La partie électrique : régulateur de charge, batterie, onduleur,…
76
Éolienne
Salle de commande
Maintenance
Figure 25: Page d´accueil
XI.2. Étude de projet d´électrification rurale
L´étude du projet est nécessaire pour connaitre tous les procédures, les données qui sont utilisée
à l´exécution du travail. Toutes ces actions facilitent la réalisation de projet qui demande exac-
tement les dévouements et les compétences locales.
Ce phase demande l´identification, la faisabilité et de la démarches administratives
L´étude du projet montre toutes les phases favorables à l´électrification rurale comme :
Site éolien possible
Site éolien propice
Etude exploratoire de raccordement électrique (parc éolien favorable, demande en
énergie, travaux)
77
Figure 26:Les étapes d´un projet d´électrification rurale
XI.3. Éolienne
Dans la feuille regroupe l´étude théorique, calcul d´éolienne. Nous avons ici la partie très im-
portant : pale
XI.3.1. Pale
C´est l´élément qui demande de l´étude le plus ingénieuse y compris la fabrication, le choix de
matériaux. Comme nous l´avons constaté pendant le stage dans la société de Mad´Eole. La
construction souhaite plus d´exigence surtout à la réparation car il incite encore de se documen-
ter sur la caractéristique, la méthode de fabrication, la propriété de matériaux et les opérations
de recyclages.
XI.3.2. Réparation et recyclage de pale
REPARATION
La réparation de pale est difficile à réaliser à cause de la forme géométrique, l´ordre des plis et
l´orientation de fibre pendant la stratification. Elle demande le minimum possible d´erreur.
Nous adoptons un plan de travail ici dans la phase de réparation.
Processus de réparation
78
La pale de rotor d´une éolienne nécessite une inspection et/ou la contrôle qualité et une main-
tenance régulière pour les maintenir. Il existe deux possibilités de défaillance : défaut de fabri-
cation et dommage en service. Il faut toujours passer à l´évaluation ou jugement (mineurs ou
majeurs). Le but est de savoir la procédure possible adapté à l´évaluation prise : la procédure
de réparation, le remplacement de pale.
Identification des dommages
L´identification des dommages est essentielle avant de passer à la réparation. L´apparition de
ces défauts à la pale d´éolienne sont fissuration de gel-coat, décollement peau gel-coat, décol-
lement de peau colle, rupture de joint de colle, fissuration de la matrice et délaminage.
Réparation par patchs composites
Les étapes de retapage de pale d´éolienne présentent comme suit :
Enlèvement des matériaux au niveau de la zone endommagée
Définition de la géométrie de la zone a réparé
Définition de la séquence d´empilement
Découpage de chaque pli aux dimensions appropriées
Application d´un film de colle adhésif
Stratification en respectant l´ordre des plis et leurs orientations
Ajout des plis extérieurs (si nécessaire)
Cuisson (tapis chauffant)
RECYCLAGE
La norme ISO 14040 indique l´analyse de cycle de vie de ces matériaux : matières premières,
fabrication/distribution, utilisation du produit 20 à 25 ans et déchets/recyclage.
Dans la page, il existe deux types de technique de recyclage de la fibre de verre :
Le recyclage mécanique lorsque la matière du déchet est réintégrée, sans destruction de
sa structure chimique, dans la production d´un nouvel objet. Le procédé consiste à faire
le broyage pour avoir bien la séparation de fibre et la séparation de polymère en grains
de 10 mm à 50 mm.
79
Le recyclage thermique lorsque la matière du déchet est transformée, grâce à son
potentiel calorifique, en énergie thermique. Le procédé consiste à faire la pyrolyse dans
un four rotatif de 500o C. Apres nous avons vu que la matrice est brulée et transforme
en gaz (énergie). Le criblage de fibre et le métal est faite.
Le but de la création d´outil est de structurer une base de données de l´électrification rurale en
basant sur l´éolienne (étude avant-projet, projet, réalisation et travaux).
En tant que ingénieur matériaux, nous avons la compétence de manipuler de tous matériaux,
caractéristiques, propriétés, utilisation, et procédé de fabrication afin d´avoir un nouvel objet.
XI.3.3. Ajout de matériaux de pale d´éolienne
La plupart des pales de rotor sont en fibre de verre, mais de plus en plus de pales utilisent un
hybride de fibre de verre et de carbone pour améliorer la résistance et la rigidité tout en réduisant
le poids.
Les adhésifs méthacrylates Araldite peuvent accélérer le processus de réparation avec une
résistance élevée, et de durcissement rapide.
L´un des aspects le plus difficile de la réparation de pale de rotor d´éolienne est le cycle de
durcissement de résine qui peut prendre jusqu´à 24h pour polymériser. Cela entraine des temps
d´arrêt et une perte de revenu.
Le méthacrylate Araldite présente une résistance au cisaillement élevé par rapport à l´époxy et
une bonne résistance à la traction.
XI.3.4. Autres matériaux d´éolienne
La partie métallique comme le rotor, le mat, le gouvernail constituent plus de 90% du poids des
aérogénérateurs et se recycler sans problème dans la filière existante.
Le béton armé des fondations peut aussi être facilement valorisé : trié, concassé, et deferaillé,
il est réutilisé sous la forme granulat dans le secteur de la construction.
XI.4. Maintenance
Le montage de grille de maintenance préventive est réservé pour la continuation de production
d´énergie à long terme. La maintenance des appareils garde l´importance de l´électrification
pour tenir le développement de milieu rurale très longtemps.
80
Le choix de méthode de maintenance est essentiel dans une entreprise et d´avoir une grille de
l´intervention prévue.
Figure 27: Appareils de commende
Le fusible est grillé s´il ne détecte pas le court-circuit des appareils protégés. Il faut donc
faire le remplacement.
La batterie demande d´entretien comme : maintenir la batterie propre assez
fréquemment, la surveillance régulière le niveau d´électrode en +/- 2 cm au-dessus des
plaques et enfin maintenir la batterie bien chargées.
XI.4.1. Le maintenance le plus fréquent du site de Mad´Eole
Le stage dans la société, nous a permis de lister les taches et évaluer la maintenance déjà faite
avec jugement des équipes. Avant toute maintenance il est impératif de mettre la machine en
court-circuit en actionnant le frein de l'éolienne.
81
Tableau 26:Le maintenance le plus fréquent du site de Mad´Eole
82
CONCLUSION GENERALE
D´une manière générale, ce projet tourne autour de l´éolienne. Dans le premier temps nous
avons de se documenter pour savoir un peu dans ce domaine avant de s´attaquer de l´ER. Ce
projet consiste à la mise en place de technologie de l´ER dans la zone rurale de Madagascar.
Même l´Etat autorise la société privée à participer dans la production d´électricité, mais l´ins-
tallation d´ERD dépendent beaucoup à des paramètres : la potentielle de ressource naturelle,
l´aspect économique et aspect social du village.
Particulièrement, ce projet porte une nouvelle voie sur la production de l´électricité vient l´éo-
lienne dans toute l´ile. L´énergie éolienne est très intéressante pour notre pays. Non seulement
c´est une énergie propre, mais également elle offre une potentielle très élevée favorable à tous
les Malagasy. L´existence d´autre source est nécessaire pour corriger la fluctuation des charges
ou de puissance. Il faut besoin des nouvelles sources d´énergies pour compléter et de continuer
le captage d´énergie c´est-à-dire « délestage ». L´utilisation d´un système hybride permet de
surmonter les difficultés d´optimisation des paramètres et des couts de production.
La maintenance est la médecine des machines. Il cherche des spécialistes et ingénieurs de bonne
compétence technique et polyvalente. L´accomplissement de la tache de maintenance renou-
velle la résistance et performance de la machine. L´application de la méthode d´AMDEC
montre la tâche qu´il doit être fait des prévisions surtout aux éoliennes.
A un niveau personnel, j´ai énormément apprécié ce stage car il nous a confrontés à la mise en
place d´un système de A à Z, ce qui n´aurait pas été possible en séance de travail pratique. De
plus, il m´a permis d´une part de me familiariser un peu plus avec le monde professionnel et
d´autre part d´observer le fonctionnement de l´EnR et EnNR dans la société Mad´Eole. Ensuite,
il m´a appris à travailler avec une certaine autonomie. Tout cela m´a réellement enthousiasmé
et m´a conforté à mon envie de poursuivre dans cette direction.
Pour le moment présent, le projet ne parle que l´énergie éolienne, mais on peut élargir le sujet
en se focalisant sur l´utilisation de système informatique pour l´administration de supervision
de l´hybridation des sources d´énergie ou GMAO (Gestion de Maintenance Assistée par l´Or-
dinateur).
I
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES
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les collectivités et les entreprises»
[5] DELORD Jean, David, ROGER Emmanuel « Analyse fonctionnelle et
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l’application de l’AMEDC (compresseur de la mine de Boukhadra)» en 2016
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Brayima Dakyo, Cristian Nikita « Etat d’un art d’aérogénérateur»2012
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II
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électrotechnique » cours cinquième année Science et Ingénierie des Matériaux, ESPA, 2017
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[II] http://www.quelleenergie.fr/économies-energie/éolienne-domestique/Fonctionnement
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[IV] www.ademe.fr
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[VI] http://www.wikipédia.org
[VII] http://fr.wikipédia.org/wiki/Energie_renouvelable
[VIII] http://www.tiéole.com
[IX] http://www.tripalium.com
[X] www.mad’Eole.com
[XI] www.enr.fr-www.fee.asso.fr
[XII] http://www.shf-lhb.org
[XIII] www.windpower.org
[XIV] http://www.fututa-sciendes.com/defition/t
III
[XV] http://gte.univ-littoral.fr
[XVI] www.tripalium.org
[XVII] www.fortiswindenergy.com
[XVIII] http://btsmiforges.free.fr/
[XIX] www.edbm.gov.mg
[XX] http://www.uqar.uquebec.ca/chaumel/guideeolienlien ACEE.htm≠04
IV
ANNEXES
ANNEXE I : TYPES ET CARACTÉRISTIQUES DE FIBRE DE VERRE
Types Matériaux Teneur Propriétés
E.
Borosilicates
d’alumine
Très faible teneur en
oxydes
de métaux alcalins (moins
de 1 % en Na2O + K2O).
Bonnes propriétés électriques d’isolation
Facilité de fibrage,
Bonnes propriétés mécaniques
Leur coût modéré
Renfort par excellence de tous les
matériaux composites à matrices organiques.
D
Composés t de
silice et de
borates
alcalins
Très bonnes propriétés diélectriques (faible
facteur
de pertes diélectriques).
A
Taux élevé
d’oxydes de
métaux
alcalins
Haute teneur en alcalin.
Ces verres ne sont plus
utilisés aujourd’hui que
pour certaines qualités de voile de
surface.
Mauvaises propriétés
diélectriques dues à leur sensibilité à l’eau.
C
Borosilicates
de calcium et
d’alumine
Teneur moyenne en
oxydes de métaux alcalins
(10 % en Na2O)
Leur forte teneur en silice
(jusqu’à 65 %) rend une
meilleure tenue dans les
chimies et dans les
milieux acides que les
verres E
Haute résistance mécanique et utilisée
comme couche superficielle de renfort
Bonne en tenue d’anticorrosion
S et
R
hautes
teneurs en
silice et en
alumine
Meilleures propriétés
mécaniques : traction 30 % ; module
d’élasticité 20 % plus élevés que E Une meilleure tenue en température que
E Meilleure résistance chimique (milieux
acides).
AR
Alcalis-
résistants Teneur élevée en oxyde
de zirconium
(16 à 20 %)
Résistance au milieu basique
E-CR
Verre à base
de silicate de
calcium et
d’alumine
Très faible teneur en
oxydes de métaux alcalins
(Na2O + K2O) ;
Résistance aux acides
V
ANNEXE II : Données météorologique de la région de DIANA (2013 à 2017)
Dinsol
(h)
Jan Fév. Mar Avr. Mai Juin Juil. Aout Sept Oct. Nov. Déc.
2013 N E A N T
2014 191,5 94,0 203,0 277,8 279,9 207,9 276,3 282,0 262,9 283,2 240,4 240,1
2015 114,7 171,5 211,2 236,7 315,1 257 ,4 259,9 187,3 192,8 194,8 276,6 214,7
2016 149,4 166,1 210,2 217,7 276,3 241,8 258,2 283,7 183,6 203,2 273,1 166,7
2017 191,4 185,3 139,2 268,5 279,1 288,1 270,1 290,3 292,6 277,1 252,1 176,5
ND
insol
(h)
188 ,7 169,8 213,8 255,9 283,5 257 271,9 289,7 292,4 306,4 282,7 226,4
Paramètres normaux
J F M A M J J A S O N D
minT C
23 23 23 22,6 21,7 20,2 19,6 19,6 20,1 21,2 22,4 23,1
maxT C
31,0 30,6 31,1 31,5 30,9 29,6 29,0 29,1 30,0 31,9 31,9 31,9
Pluie (mm)
295,3 288,8 164,7 60,8 17, 3 16,5 14,91 17,1 7,8 23,3 39,3 159,7
Vitesse moyenne (
/Km h )
15
13
14
27
20
23
27
29
30
28
22
17
D S S SE SE SE SE SE SE SE SE SE SE
VI
ANNEXE III: Exemple de rapport d’intervention de maintenance
HISTORIQUE DES PANNES ET DES INTERVENTIONS MACHINE MARQUE TYPE PARC N° : Dates N°B.T. Désignation
des travaux exécutés
Méthode de maintenance Heures
d’arrêt machine
Temps passé couts
1 2 3 4 5 6 Méca Elec Pne
u
Hydra
u
Total MO Four
niture Total
Méthode d’entretien 1- dépannage 2- réparation 3- entretien de conduite
4- maintenance préventive conditionnelle 5- maintenance préventive systématique 6- améliorations
RESULTATS DE VISITE PREVENTIVE
MATERIEL MARQUE TYPE PARC N° :
Date
Début : ----h--- Fin : ---h-----
BT n° :
Visiteurs : ------------------------------------------------------------
N° Anomalies
Constatées
Réglages
effectués
Travaux a
effectués
Observations
VII
TABLE DES MATIERES
TENY FISAORANA .................................................................................................................. i
LISTE DES NOTATIONS ......................................................................................................... ii
LISTE DES ABREVIATIONS – LISTE DES ACRONYMES ............................................... iv
LISTE DES FIGURES ............................................................................................................... v
LISTE DES DIAGRAMMES .................................................................................................. vii
LISTE DES TABLEAUX ....................................................................................................... viii
SOMMAIRE .............................................................................................................................. x
INTRODUCTION GÉNÉRALE ................................................................................................ 1
PARTIE I : SYNTHESES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................. 2
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES EOLIENNES ..................................................... 2
I. GENERALITES ET ETUDES THEORIQUES SUR L´ENERGIE EOLIENNE .. 2
I.1. Définitions ............................................................................................................... 2
I.2. Types de l´EnR ....................................................................................................... 2
I.3.Avantages de l´EnR 1𝐈 ............................................................................................ 2
II. ENERGIE EOLIENNE .............................................................................................. 3
II.1. Définitions𝟓𝟕𝑰𝑰𝑽 .................................................................................................. 3
II.2. Le vent𝟑𝟗 .............................................................................................................. 3
II.3. Instruments et mesure météorologique .............................................................. 4
II.4. Etudes théorique des éoliennes ........................................................................... 4
II.4.1. Types de l´éolienne 121315𝑰𝑰𝑰𝑽𝑿 ................................................................. 4
Type Darrieus............................................................................................................... 5
Type Savonuis .............................................................................................................. 6
II.4.2. Les différences entre les deux éoliennes91213 .............................................. 6
II.5. Composantes des éoliennes 912𝐈𝐈𝐈𝐈 .................................................................... 7
II.5.1. Fondation et mat .............................................................................................. 7
VIII
II.5.2. La nacelle 12𝑰𝑿 ............................................................................................... 7
II.5.3. Rotor ................................................................................................................ 9
II.6. Principe et fonctionnement d´éolienne ............................................................... 9
II.6.1. Principe de fonctionnement ............................................................................. 9
II.6.2. Fonctionnement d’éolienne9𝐈𝐈𝐈𝐈𝐗 ................................................................ 10
II.6.3. Fonctionnement de pale ................................................................................ 10
II.6.4. Système de régulation d’une vitesse d’éolienne (aérodynamique)1315 ..... 10
II.7.La conversion d’énergie15𝐈𝐈𝐈 ............................................................................. 11
II.7.1. La conversion d´énergie cinétique en énergie mécanique ............................. 11
II.7.2. Types de machines électriques utilisées dans les petites éoliennes515 ........ 16
II.8. Calcul puissance mécanique estimatifs de l´installation ................................. 18
II.9. Régulation mécanique de la puissance d’éolienne ........................................... 19
II.10. Avantages et inconvénients de l´énergie éolienne .......................................... 20
II.11. Utilisation des systèmes éoliens ....................................................................... 21
CHAPITRE II: L´EOLIENNE DANS L´ELECTRIFICATION RURALE A
MADAGASCAR .................................................................................................................. 22
III- ELECTRIFICATION RURALE ET DECENTRALISEE A MADAGASCAR 22
III.1. Généralités 11022𝑰𝑰𝑰 ........................................................................................... 22
III.1.1. Principe ............................................................................................................. 22
III.1.2.La capacité de production ................................................................................. 22
III.1.3. Taux d´électrification à Madagascar ................................................................ 23
III.2. Observation technique sur l´ERD à Madagascar 22 .................................... 24
III.2.1. Avantages des électrifications rurales ......................................................... 24
III.2. Utilité de l´ER 16𝐈𝐈 ........................................................................................ 25
IV. INSTALLATION D´EOLIENNE DANS LE CADRE DE L´ERD ..................... 25
IV.1. Secteur Energie à Madagascar ........................................................................ 25
IX
IV.2. Part d´énergie éolienne à Madagascar .......................................................... 26
IV.3. Installation de l´électrification rurale et décentralisée de la région de DIANA
...................................................................................................................................... 27
IV.3.1- Généralités𝐈𝐕 ............................................................................................... 27
IV.3.2 Analyse économique des éoliennes à Madagascar ...................................... 28
IV.4. INSTALLATION DES EOLIENNES DANS LA REGION DE DIANA ... 29
IV.4.1 Monographie de la région de DIANA ........................................................... 29
IV.4.2. Etude de gisement éolien de la région DIANA ............................................ 29
IV.4.2.1. Définitions ........................................................................................................... 29
IV-4.2.2- GENERALITES .......................................................................................................... 29
IV.4.2.3. Carte de vitesse du vent ...................................................................................... 30
IV.4.2.4. Analyse des données météorologiques de la région DIANA ............................... 31
IV.4.2.5. Conclusion ........................................................................................................... 33
IV.4.2.6. Cas de Diego-Suarez ............................................................................................ 33
IV.4.3. Procédure d´installation d´éolienne ............................................................. 34
IV.5. NOTION DE L´HYBRIDATION ................................................................... 36
IV.5.1. Définition 151617 ...................................................................................... 36
IV.5.2. Objectif de l´hybridation ........................................................................... 36
IV.5.3. Etude et analyse de chaque source d´énergie ......................................... 36
IV.6. PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ MAD´EOLE ...................................... 37
IV.6.1. Mad´Eole S.A.R.L ..................................................................................... 37
IV.6.2. Mad´Eole Association ................................................................................ 38
CHAPITRE III: LA METHODE AMDEC .......................................................................... 39
V. LA MAINTENANCE 1819 𝐕𝐈 ................................................................................. 39
V.1. Introduction ........................................................................................................ 39
V.2. Définitions ........................................................................................................... 39
V.3. Methode de maintenance ................................................................................... 39
V.3.1. La maintenance préventive ............................................................................ 39
X
V.3.1.1. Maintenance systématique .................................................................................. 39
V.3.1.2. Maintenance conditionnelle ................................................................................. 40
V.3.2. 3.Maintenance corrective ....................................................................................... 40
V.3.2. L´opération de maintenance : ........................................................................ 40
V.3.2.1. Précautions pour les contrôles et les essais : ....................................................... 40
V3.2.2. La maintenance d´amélioration ........................................................................... 41
V.4. Description de la maintenance 18 𝐗 ................................................................. 41
V.5. Présentation du projet 19 𝐗𝐕𝐈𝐈 ......................................................................... 42
V.5.1. Problématique ................................................................................................ 42
V.5.2. Définir le projet ............................................................................................. 42
V.5.3. Cahier de charge ............................................................................................ 42
VI- LA METHODE AMDEC (Analyse des Modes de Défaillances et leurs Effets et
leurs Criticités) ................................................................................................................ 43
VI.1. Origine 9 1819 𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈 ........................................................................................ 43
VI-2- But de l´ AMDEC 𝟗 𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈 .............................................................................. 43
VI.3. Définition 𝟗 𝑿𝑽 𝐗𝐕𝐈 .......................................................................................... 43
VI-4 Déroulement de l´ AMDEC 𝟏𝟖 𝑽𝑰 𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈 ......................................................... 44
V.5.Démarche pratique de l´AMDEC 𝟗 𝟏𝟗 𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈 ................................................... 46
VI.6. Cotation de F, G, et D 𝟏𝟖𝐕𝐈 𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈 ................................................................... 47
VI.6.1. Indice de gravité « G » ................................................................................. 47
VI.6.2. Indice de fréquence « F » ............................................................................. 49
VI.6.3. Indice de non-détectabilité « D » ................................................................. 49
VI.6.4 Criticité .......................................................................................................... 50
VI.6.5. Décisions ...................................................................................................... 50
VI.7. Conclusion ........................................................................................................ 51
PARTIE II : CREATION DE L´OUTIL ET MAINTENANCE DE LA TECHNOLOGIE
D´EOLIENNE ............................................................................................................................ 3
CHAPITRE IV : APPLICATION DE L´AMDEC AUX ÉOLIENNES .............................. 52
XI
VII. INTRODUCTION 9𝐗𝐕𝐈𝐈𝐈 ..................................................................................... 52
VII.1. définitions ............................................................................................................. 52
VII.3. Présentation de la machine éolienne .................................................................. 53
VII.3.1.Rôle de l´éolienne 𝐗𝐕𝐈𝐈 ................................................................................... 53
VII.3.2. Caractéristiques de capteur ............................................................................. 53
VII.3.3. Caractéristique technique ............................................................................... 53
VII.4. maintenance d´éolienne ....................................................................................... 55
VII.4.1. Maintenance préventive appliquées à tous les équipements 𝐕𝐈𝐗 ............... 55
VII.4.2. Maintenance corrective effectués ............................................................... 56
VII.5. Application de l´AMDEC sur l´éolienne ........................................................... 59
VII.5.1. Facteur de criticité ...................................................................................... 59
VII.5.2 Calcul de criticité des éléments fondamentaux d´éolienne .......................... 60
VII.5.2.1. Rotor ................................................................................................................... 61
VII.5.2.2. Discussion de criticité d´AMDEC de rotor ........................................................... 61
VII.5.2.3. Mat ..................................................................................................................... 62
VII.5.2.4. Discussion de l´AMDEC du mat .......................................................................... 64
VII.5.2.5- NACELLE ............................................................................................................. 64
VII.5.2.6. Discussion de criticité d´AMDEC de nacelle ........................................................ 66
VII.5.3. Conclusion .................................................................................................. 66
CHAPITRE V : CONCEPTION ET RÉALISATION DE L´OUTIL DE DONNÉE .......... 68
VIII. TABLEUR INFORMATIQUE ............................................................................ 68
VIII.1. Description générale de l´outil2324 ................................................................. 68
VIII.2. Avantage ............................................................................................................. 68
VIII.3. Fonctionnalité d´un tableur .............................................................................. 69
VIII.4. Notion de base d´Excel 24 ................................................................................. 70
VIII.4.1. Cellule ....................................................................................................... 70
VIII.4.1.1. Cellule : Valeur ................................................................................................... 70
VIII.4.2. Lien hypertexte .......................................................................................... 71
XII
IX. LA BASE DE DONNÉES 𝟐𝟑 .................................................................................. 72
IX.1. Définition ........................................................................................................... 72
IX.2. Objectif .............................................................................................................. 72
IX.3 Principe et son utilisation .................................................................................. 73
IX.3.1. Principe ........................................................................................................ 73
IX.3.2. Domaine d´utilisation ................................................................................... 73
IX.4. Modèles de base de données ............................................................................ 74
X. LA RÉALISATION TECHNIQUE DE BASE DE DONNÉES ............................ 74
X.1. Collection des données ....................................................................................... 74
X.2. L´adoption des différentes étapes ..................................................................... 75
XI. LA CRÉATION DES FICHIERS ET INTERPRETATION .............................. 75
XI.1. Page d´Accueil ................................................................................................... 75
XI.2. Étude de projet d´électrification rurale .......................................................... 76
XI.3. Éolienne ............................................................................................................. 77
XI.3.1. Pale ............................................................................................................... 77
XI.3.2. Réparation et recyclage de pale ................................................................... 77
XI.3.3. Ajout de matériaux de pale d´éolienne ........................................................ 79
XI.3.4. Autres matériaux d´éolienne ........................................................................ 79
XI.4. Maintenance ...................................................................................................... 79
XI.4.1. Le maintenance le plus fréquent du site de Mad´Eole ................................. 80
CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 82
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES .............................................................................. I
ANNEXES ............................................................................................................................... IV
ANNEXE I : TYPES ET CARACTÉRISTIQUES DE FIBRE DE VERRE ....................... IV
ANNEXE II : Données météorologique de la région de DIANA (2013 à 2017) .................. V
ANNEXE III: Exemple de rapport d’intervention de maintenance ..................................... VI
XIII
TABLE DES MATIERES ...................................................................................................... VII
L´ÉOLIENNE DANS L´ELECTRIFICATION RURALE :
MAINTENANCE DES INSTALLATION CAS DE LA RÉGION DIANA.
Auteur : RANDRIANANTENAINA Guy Willy
Contact : 034 55 182 25
E-mail : [email protected]
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Nombres de tableaux :
RÉSUME
A Madagascar, l´électrification rurale est le moyen de fournir de l´électricité dans la zone hors
réseau. Dans le milieu rural, l´énergie nouvelle comme solaire ou vent est disponible et encore
en grande potentiel qui ne sont pas exploités. Il demande de bons dispositifs de récupération
afin que les villageois puissent libre d´utiliser de temps en temps. Pendant l´installation ou
l´exploitation de l´éolienne ont besoin des techniques de produire plus d´énergie et d´adopter
aussi une méthode l´entretien ou la maintenance pour intervenir au cas où les machines sont
tombées en panne. Ici nous avons choisi une application de la maintenance sous la méthode
AMDEC pour que le degré des modes et les effets des défaillances soient connus dès le début.
L´importance de ce sujet est non seulement sur la maintenance d´éolienne dans le milieu rurale
mais également sur les matériaux de chaque composante d´éolienne. La base de données est
créée afin de stocker tous ce qui est appartient à l´électrification rurale en particulier l´éolienne.
Mots clés : électrification rurale, éolienne, maintenance, AMDEC, Matériaux, Excel
ABSTRACT
In Madagascar, rural electrification is the way to provide electricity in the off-grid area. In the
rural environment, new energy such as solar or wind is available and still in great potential that
are not exploited. It requires good recovery devices so that the villagers can free to use from
time to time. During installation or operation of the wind turbine need techniques to produce
more energy and also adopt a method of maintenance or servicing to intervene in case the
machines have failed. Here we have chosen a maintenance application under the FMEA method
so that the degree of modes and the effects of failures are known from the beginning. The
importance of this topic is not only on wind turbine maintenance in the rural area but also on
the materials of each wind turbine component. The database is created in order to store all that
is belongs to the rural electrification especially the wind turbine
Keywords: rural electrification, wind, maintenance, FMEA, Materials, Excel.
Encadreur pédagogique: RAHELIARILALAO Bienvenue
Encadreur professionnel : RAMAHATAANDRINA Fortunat
