Les diffrents types doliennes Dans le domaine des nergies renouvelables (biomasse, solaire, olienne, etc.), lnergie olienne est aujourdhui la plus accessible en termes de technologie et de cot. La figure 1 reprsente les principaux pays en termes de puissance olienne totale dans le monde fin 2011.Figure 1: Les principaux pays en termes de puissance olienne installe (MW) en 20111. Dfinition de l'nergie olienne:La production de lnergie olienne ncessite un arognrateur, plus communment appel olienne: un dispositif qui transforme une partie de l'nergie cintique du vent en nergie mcanique disponible sur un arbre de transmission puis en nergie lectrique par l'intermdiaire d'une gnratrice (Figure 1)[01].

Figure 1.1 : Conversion de l'nergie cintique du vent [23]

Lnergie olienne est une nergie qui ne produit aucun rejet atmosphrique ni dchet radioactif. Elle est toutefois alatoire dans le temps et son captage reste assez complexe, constitue par des mts et des pales de grandes dimensions (jusqu' 60m pour des oliennes de plusieurs mgawatts) dans des zones gographiquement dgages pour viter les phnomnes de turbulences[02]. Les matriaux ncessaires la fabrication des diffrents lments (nacelle mt, pales et multiplicateur notamment) doivent tre technologiquement avancs et sont par consquent onreux. Lnergie olienne fait partie des nouveaux moyens de production dlectricit, les installations peuvent tre ralises sur terre mais galement de plus en plus en mer. On distingue deux grands types doliennes: oliennes a axe vertical (VAWT) et oliennes a axe horizontal(HAWT).

II. Les diffrents types doliennes:On peut classer les oliennes en deux grandes familles : celles axe vertical et celles axe horizontal.II.1.Eolienne axe vertical:Cette technologie d'oliennes est plus adapte une utilisation dans le milieu urbain, tant donn que leur fonctionnement est indpendant de la direction du vent. La forme privilgie pour les VAWT Vertical Axis Wind Turbine , du moins pour le milieu urbain, nest pas encore bien identifie puisque aucun modle ne sest encore impos comme tant le plus performant. On peut classer Les VAWT en deux familles de turbines, le type Darrieus et le type Savonius.II.1.1.Eolienne axe vertical de type Darrieus:

Les oliennes axe vertical de type Darrieus sont plus adaptes des secteurs ncessitant lintgration aux btiments. Elles ont un rendement moins important que les oliennes "classiques", ce type darognrateurs permet en revanche de saffranchir des limites introduites par leur vitesse de rotation et la taille des pales. Le principe est celui dun rotor daxe vertical qui tourne au centre dun stator ailettes. Cette solution rduit considrablement le bruit tout en autorisant le fonctionnement avec des vents suprieurs 220 km/h. Le principal dfaut de ce type doliennes est leur dmarrage difficile d aux frottements gnrs par le poids du rotor qui pse sur son socle [Dom 09].Les avantages : Gnratrice pouvant tre place au sol (selon les modles) Moins dencombrement quune olienne "conventionnelle" Intgrable aux btimentsLes inconvnients : Dmarrage difficile contrairement aux oliennes de type Savonius Faible rendement

(a) Rotor Darrieus (b) Rotor Darrieus HFigure I.2 Eoliennes axe vertical de type Darrieus [Dom 09]

Sur la figure (I.3), nous montrons un prototype de Turby, une olienne de 2,5Kw destine une utilisation urbaine. Avec 3m de haut et 2m de large, elle peut tre positionne 5m de hauteur sur le toit d'un difice. Sa forme permet de capter des vents venant de nombreuses directions, de 4 55 m/s, avec une puissance nominale se situant 14m/s [Dom 09].

Figure I.3 Turby : exemple dolienne urbaine [Dom 09]

II.1.2.Eolienne axe vertical de type SavoniusLolienne de type Savonius utilise la trane diffrentielle entre les aubes constitues de parties cylindriques en opposition. La vitesse de dmarrage de ces machines est basse, autour de 2 m/s. Les oliennes axe vertical sadaptent particulirement bien aux effets de la turbulence et leur conception induit de bruit. Elles conviennent donc tout fait bien au milieu urbain. Les avantages : Faible encombrement, Intgrable au btiment, esthtique, Dmarre de faibles vitesses de vent contrairement l'olienne de type Darrieus Systme peu bruyant, Pas de contraintes sur la direction du vent.Les inconvnients : Faible rendement, Masse non ngligeable.

Figure I.4 Eolienne Savonius sur une toiture [Lar 09]

II.2. Les oliennes axe horizontal:

Les oliennes axe horizontal sont de loin les plus utilises. Les diffrentes constructions des arognrateurs utilisent des voilures deux, trois ou plusieurs pales[Mir 05],mais les structures les plus courantes sont trois pales, prsentent un rendement arodynamique plus lev, dmarrent de faon autonome et prsentent un faible encombrement au niveau du sol [03].La surface totale du site est implante, permettant alors la plupart des sites de conserver leurs activits industrielles ou agricoles. Leurs nuisances sonores sont de plus relativement faibles.

Figure I.5 Photographie d'une olienne axe horizontal et d'un moulin vent [Die 09].

Les avantages : [Poi 03] Cot limit, Peu de contraintes mcaniques, Grande efficacit.Inconvnients : [Abd 07] Bruit consquent, Vibrations non ngligeables, Grande sensibilit au flux olien et sa variation.II.2.2. Principaux composants dune olienne:On peut classer lolienne axe horizontal en trois lments principaux:Le mt (la tour):Cest un tube d'acier ou ventuellement un treillis mtallique, doit tre le plus haut possible pour viter les perturbations prs du sol. Un compromis consiste gnralement prendre un mt de taille trs lgrement suprieure au diamtre du rotor de l'arognrateur par exemple : olienne NORDEX N90 2,3 MW: diamtre de 90m, mt de 80 m de hauteur. La nacelle:Regroupe tous les lments mcaniques permettant de coupler le rotor olien au gnrateur lectrique : arbres lent et rapide, multiplicateur, roulements. Le frein disque, qui permet d'arrter le systme. Le gnrateur cest une machine synchrone ou asynchrone et les systmes hydrauliques ou lectriques d'orientation des pales (frein arodynamique) et de la nacelle (ncessaire pour garder la surface balaye par l'arognrateur perpendiculaire la direction du vent). A cela viennent s'ajouter le systme de refroidissement par air ou par eau et le systme lectronique de gestion de l'olienne. Le rotor:Dfini par les pales assembles dans leur moyeu. Pour les oliennes destines la production d'lectricit, le nombre de pales varie classiquement de 1 3, le rotor tripale (concept danois) tant de loin le plus utilis et rpandu car il reprsente un bon compromis entre le cot, le comportement vibratoire, la pollution visuelle et le bruit. Figure1.2

. Figure1.2 : composante dune olienne [4].

Les rotors vitesse fixe sont souvent munis d'un systme d'orientation de la pale permettant la gnratrice. Ce systme allie ainsi simplicit et faible cot.Les rotors vitesse variable sont souvent moins coteux car le dispositif d'orientation des pales est simplifi voire supprim . Les pales se caractrisent principalement par leur gomtrie dont dpendront les performances arodynamiques.

III. Eolienne axe horizontal ou axe vertical ?

Les oliennes axe vertical peuvent plus facilement capter le vent. Dans le milieu urbain, la vitesse du vent et sa direction sont imprvisibles, surtout prs des btiments. L o la turbulence ne peut tre vite. Dautre part, les oliennes peuvent tre classes selon leur caractristique arodynamique, cest--dire fonctionnant avec un design utilisant la portance ou la trane. Les oliennes axe horizontal fonctionnent avec la portance alors que les oliennes axe vertical utilisent soit la trane (Savonius) soit la portance (Darrieus).En conclusion, en termes de cots, les oliennes axe horizontal sont lheure actuelle moins chre que les oliennes axe vertical et connaissent galement de meilleurs rendements nergtiques. Cependant, les oliennes axe horizontal posent quatre problmes qui sont moins cruciaux pour les oliennes axe vertical : le bruit, les vibrations, la scurit, lorientation du flux olien et sa variation.

[5] O. Gergaud ; " Modlisation nergtique et optimisation conomique d'un systme deproduction olien et photovoltaque coupl au rseau et associ un accumulateur",Docteur de lcole Normale Suprieure de Cachan 2002.

[6] www.neal-dz.net, consult le 01/03/2011.

[01] F. POITIERS Etude et commande de gnratrices asynchrones pourl'utilisation delnergie olienne-Machine asynchrone cage autonome-Machine asynchrone doublealimentation relie au rseau Thse de Doctorat Universit de Nantes, 2003.

[02]J. Martin, "Energies oliennes", Techniques de lIngnieur, trait de Gnie nergtique, pp. B 8 585 1- B 8 585 21.

[03]Site Internet de l'Association Danoise de l'Industrie Eolienne, "http://www.windpower.org/fr/core.htm".

[23]V.Rogez "Modlisation simplifie de sources de production dcentralise pour des tudes de dynamique des rseaux. Application l'intgration d'une production olienne dans un rseau de distribution insulaire". Thse de doctorat, Universit d'Artois, 17/12/2004

[Abd 07] A. Abdelli Optimisation multicritre dune chine olienne passive ,Thse de doctorat, Institut National Polytechnique de Toulouse, Toulouse,France, 2007.[Cam 03] H. Camblong Minimisation de limpact des perturbations dorigine olienne dans la gnration dlectricit par des arognrateurs vitesse variable , Thse de Doctorat, cole Nationale Suprieur dArts et Mtiers, Centre de Bordeaux, France, 2003.

[Lec 04] L. Leclercq Apport du stockage inertiel associ des oliennes dans un rseau lectrique en vue d'assurer des services systmes , Thse de doctorat, Universit des Sciences et Technologies de Lille, Lille, France, 2004

[Mir 05] A. Mirecki Etude comparative de chanes de conversion dnergieddies une olienne de petite puissance , Thse de doctorat, Institut National Polytechnique de Toulouse, Toulouse, France, 2005.

[Die 09] site: www.diebrennstoffzelle.de Wind kraftanlage , consult dcembre2009.[Dom 09] site: www.Domsweb.org Lnergie olienne , consult juin 2009.[Rob 09] B. Robyns (responsable) et S. Labrique (ralisation), site: www.e-lee.net Composants classiques dune olienne , consult juin 2009.[Win 09] site: www.Windpower.dk Site Web sur l'nergie olienne au Danemark,consult juin 2009.[Tou 99] A. Tounzi Utilisation de lnergie olienne dans la production dellectricit , Journes du club EEA, 28-29 Janvier, 1999, Paris, France, pp.1-14.[Poi 03] F. Poitiers Etude et commande de gnratrices asynchrones pourlutilisation de lnergie olienne : Machine asynchrone cage autonome, Machine asynchrone double alimentation relie au rseau , Thse de doctorat, Universit de Nantes, Nantes, France, 2003.

[Gra 96] A. Grauers Design of direct-driven permanent-magnetgenerators for windturbines , Technical Report No. 292, ChalmersUniversity of Technology,Gteborg, Sweden, 1996.[Cha 02] L. Chang Systmes de conversion de lnergie olienne , IEEECanadian Review - summer / Et 2002, pp. 1-5.[Cap 09] site: www.cap-nrj.fr Le principe de fonctionnement de lolien , consult dcembre 2009.[Lar 09] site: www.lares-et-penates.fr LARES ET PENATES, Energie renouvelable, consult dcembre 2009.

Rapport: -Revoir ce qui est crit en rouge-Utiliser des rfrences de master de notre dpartement SM