REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI-OUZOU

FACULTE DU GENIE DE LA CONSTRUCTION

DEPARTEMENT D’Architecture

Exposé :

Eolienne Présenté par:Allek Idir Kab Farid Sahki Kamel Touati Abdelhak

Encadré par:Mr: SiadMr: MetrefMr: Makhlouf

Introduction:Les énergies renouvelables est un sujet majeur au niveau mondial, c’est pourquoi on s’est y intéressé à une forme des ces énergies qui est l’énergie éolienne.

I)L’histoire de l’éolienne:

L’utilisation de la force du vent pour suppléer l’énergie humaine ou animale n’est pas nouvelle. On peut ainsi trouver la trace d’ancètre des éoliennes modernes jusque dans la Perse ancienne. Plus prés de nous, certains pays ont, depuis le Moyen âge, largement fait usage de ce type d’énergie par le biais des moulins à vent (moulins hollandais)ou des Eoliennes dites américaines que ce soit pour moudre le grain ou pomper l’eau.Au cours des siècles, on a vu ainsi la technologie des moulins évoluer grâce à l’apparition de toits orientables permettant une utilisation plus intensive, puis de moulins complets montés sur pivot. Enfin, la dernière Evolution marquante a été l’adoption de profils semblables à des ailes d’avion, en lieu et place de la toile tendue sur une structure en bois, du fait de la compréhension des phénomènes aérodynamiques, acoustiques et aéro-élastiques impliqués. Parallèlement, les progrès technologiques, tant dans les domaines de l’électrotechnique, deL’électronique que dans celui des matériaux, font que l’on peut désormais disposer de machines aux performances étonnantes en terme de puissance produite, tout en limitant les impacts sur l’environnement.

II) Définition de l’éolienne:

Une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Le plus souvent cette énergie est elle-même transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs, tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées éoliennes de pompage, dont un type particulier est l'éolienne Bollée.Les termes de parc éolien ou de ferme éolienne sont utilisés pour décrire les unités de production groupées (installées à terre ou en mer

III) Différents types d’éoliennes :a) Selon la forme:

Paramètre de disposition d’axe principal

Eoliennes à axe vertical Eolienne à axe horizontal

Type Savonius Type Darrieus Amont Aval

Direction du vent Direction du vent

b) Selon leurs productions:

1)Éolienne de grandes productions: qui concerne les machines de plus de 250 kW.

2)Éolienne de moyenne productions: leurs puissance entre 36 kW et 250 kW.

3)Éolienne de faible productions: leurs puissance inferieure à 36 kWh.

c) Selon l’emplacement :

Champ d’éolien Eolienne urbaineParc éolien offshore

IV) Les composante d’une éolienne:

1) La tour

Elle soutient la nacelle et le rotor.Matériaux: en béton massif ou en acier (tubulaire).

Dimensions: plus de 80 m de haut et un diamètre supérieur à 10m.

Tour en cours de montage.

Composantes d’une éolienne

2) La nacelle:

Une nacelle montée au sommet du mât, abritant les composants mécaniques, pneumatiques, certains composants électriques et électroniques, nécessaires au fonctionnement de la machine. La nacelle peut tourner pour orienter la machine dans la bonne direction.

Schéma d’une nacelle

(modèle NORDEX 1000)

1et 2 : le rotor.

3 : arbre de transmission.

4 : multiplicateur

5 : frein à disque.

6 : arbre rapide.

7 : génératrice.

8: système de commande.

9: système d’orientation.

3) Le rotor: Le rotor est composé de moyeu de et de l'hélice. L'hélice est généralement composé de trois pales. Les pales sont placées au devant de la nacelle et reliées ainsi à elle. Les pales produisent une énergie mécanique qui est transformée en électricité par la nacelle. L'électricité produite par la nacelle est transportée par des câbles situés dans le mât jusqu'à une cabine de dispersion

Les pales

Le moyeu

Le moyeu est une pièce en acier moulé.

Il supporte les pales et relie le rotor à la nacelle.

Elles transfèrent la puissance du vent au moyeu du rotor.

Dimensions et tailles: jusqu’à 40m de longs et plus de 2,5 mètres de large.

Matériaux: fibre de verre.

V) Le fonctionnement d’éolienne: -Les pales, le moyeu et le rotor : captent l’énergie produite par le vent et la transforme en énergie mécanique de rotation.

-Le frein : Permet à l’éolienne de s’arrêter ou de e ralentir en cas de vitesses des vents trop importants (maximum de 90 KM/H soit environ 30 tours/minute) qui pourrait l’endommager ou la rendre incontrôlable en réduisant la vitesse de rotation du premier rotor. -Le multiplicateur : Augmente la vitesse de rotation d’un second rotor (30 tours/minute maximum) avec un système d’engrenages au delà de 1000 tours/minute pour la génératrice électrique. -La génératrice : Transforme l’énergie mécanique de rotation du second rotor en énergie électrique à la manière d’une dynamo de vélo. -Le système de régulation électrique : Ralenti le rotor du générateur en cas de surrégime. Le système d’orientation : Place la nacelle et donc les pales face au vent. Le mat : Place l’éolienne a une certaine distance du sol, selon la configuration du terrain et les vents de ce lieu.

Remarque:La production d’énergie est due au vent, en cas d’inactivité de celui-ci les éoliennes ne peuvent fonctionner. A partir de 50 km/h, les aérogénérateurs atteignent leur rendement maximum et au dessus de 90 km/h ils sont arrêtés car ils peuvent devenir incontrôlables. Une distance de 200 à 400 mètres est impérative entre deux éoliennes. Les aérogénérateurs sont autonomes, le fonctionnement est supervisé par un système qui permet de gérer la vitesse du rotor, l’arrêt de l’éolienne en cas de vents trop important.

Le rotor capte l’énergie

cinétique du vent

Le rotor transmet sa rotation directement à l’arbre principal lent mais puissant. L’énergie cinétique a été convertie en

énergie mécanique

L’arbre principale transmet une rotation lente et puissante au

multiplicateur qui la transforme en rotation rapide mais moins

puissante

Le mouvement rapide est transmis à l’arbre secondaire qui

est relié à la génératrice

La génératrice transforme l’énergie mécanique du mouvement rotatif

en énergie électrique

L’énergie produite est injectée dans le réseau

public

vent

Chaine de transformation énergétique

VI) Calcule de la puissance de l’éolienne:La puissance du vent contenue dans un cylindre de section est :

p : masse volumique de l'air (air atmosphérique sec, environ : 1,23 kg/m3 à 15 °C et à pression atmosphérique 1,0132 bar) V: vitesse du vent en m/s

Une éolienne ne permet de récupérer qu'une partie de cette puissance, car l'écoulement ne peut pas avoir une vitesse nulle après son passage à travers la turbine (dans le cas contraire, cela reviendrait à « arrêter le vent »).

Formule de Betz

La puissance maximale théorique d'une éolienne est ainsi fixée à :

Cette puissance maximale est ensuite affectée du coefficient de performance propre au type et au modèle d'éolienne et au site d'installation. Ce coefficient est en général compris entre 0,20 et 0,70.Conclusion:La puissance de l’éolienne dépend de la vitesse de vent donc de la hauteur de la tour , et de la surface de balayage donc de a longueur des pales.

VII) Critères de choix de site éolien:

1) Le vent ( sa vitesse et sa régularité) les sites sont d'abord choisis en fonction de la vitesse et de la fréquence des vents présents. Un site avec des vents de 30 km/h de moyenne sera huit fois plus productif qu'un autre site avec des vents de 15 km/h de moyenne. Une éolienne fonctionne d'autant mieux que les vents sont réguliers et fréquents.Les site préférable sont les site qui augmente la vitesse du vent

-L'accélération par effet géométrique : lorsque l'air s'engouffre entre deux obstacles comme deux montagnes ou deux grands bâtiments, il est accéléré. De même, lorsqu'il rencontre une colline, l'air est accéléré au niveau du sommet. Ces lieux sont donc très appropriés pour l'installation d'éoliennes. Ils sont cependant souvent de surface

-La mer et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a aucun obstacle au vent, et donc, même à basse altitude, les vents ont une vitesse plus importante et sont moins turbulents. La proximité d'une côte escarpée, en revanche, créera également des turbulences, usant prématurément certains composants mécaniques de l'éolienne.

2) La nature du sol: il doit être suffisamment résistant pour supporter les fondations de l'éolienne. Ce critère n'est pas déterminant car dans le cas d'un sol meuble, des pieux seront alors enfoncés sous les fondations de l'éolienne. Il existe aussi des éoliennes haubanées. 3)L'accessibilité du site: (virages, pente, passage de ponts) doit permettre le transport des gros éléments de l'éolienne (pales, tour, nacelle) et des grues nécessaires au montage. Cette contrainte peut limiter la puissance maximale installable par machine.

4)La connexion au réseau électrique: Pour cela, les fermes d'éoliennes sont le plus souvent situées à proximité d'un poste de transformation haute tension afin de diminuer le coût de raccordement qui est directement fonction de la distance à ce

VIII) : Avantages et inconvénients :

Les avantages:

Ne pollue pas

Le bruit (par rapport aux autres centrales électrique)

Ne nuit pas à la santé

Les champs électromagnétiques induits par les éoliennes sont très faibles, voire quasiment nuls.

Les inconvénients:

L’interception des ondes hertziennes

Le coût

L’impact visuel