Cours n°2: Eolien

1) Etat des lieux

2) Puissance récupérable

3) Technologie du capteur éolien3) Technologie du capteur éolien

4) Génératrices

5) Système éolien

6) Distribution électrique

1) Etat des lieux: Phénomène mondial

1) Etat des lieux: Phénomène mondial

1) Etat des lieux: En Europe

1) Etat des lieux: En France

1) Etat des lieux: En France

1) Etat des lieux: En France

1) Etat des lieux: En France

1) Etat des lieux: En Rhône Alpes

1) Etat des lieux: En Isère

1) Etat des lieux: Implantations possibles

2) Puissance récupérable:

S en m²

V en m/s

Puissance entraînée par le vent

Energie cinétique du vent:

2vent mV

2

1E =

Air3

e ρSV2

1P =

ρair = 1,225 kg/m3

Coefficient de puissance

- Coefficient de puissance : Cp

Pr = Pe * Cp - Puissance récupérable : Pr

2) Puissance récupérable:

3pr ρSVC

2

1P =

3maxr ρSV

27

8P =

Loi de Betz: Cp max = 16/27 = 0.593

2) Puissance récupérable:

maxr ρSV27

P =

2) Puissance récupérable:

Coefficient de puissance en fonction de

l’angle de calage des pales : ββββ

Le coefficient de puissance

dépend de la technologie

2) Puissance récupérable:

1V

.R Ω=λ

Vitesse spécifique

3) Technologie du capteur éolien:

Eolienne à axe vertical :

Darrieus Savonius

Rendement moins bons

Adaptés au sites urbains (bruit, orientation, vibrations moindre bâtiments)

3) Technologie du capteur éolien:

Eolienne à axe horizontal :

1ère ferme off-shore (1991)Danemark 11 x 450kW

1ère éolienne raccordée au

Rendement meilleurs

Maisons à une distance > 500 m (bruit)

1ère éolienne raccordée au Réseau français (1998)

Nordex 250kWAire de la baie de Somme

4) Génératrices: Forte puissance

MAS (éventuellement à 2 vitesses) MAS (éventuellement à 2 vitesses)

+ multiplicateur

4) Génératrices: Forte puissance

MAS rotor bobiné

Variation électronique de la résistance rotor

Régulation de type Stall

4) Génératrices: Forte puissance

MAS rotor bobiné

Réglage par récupération de l’énergie rotorique

Régulation Pitch

4) Génératrices: Forte puissance

4) Génératrices: Micro-éolien -Faibles puissances : machines à aimants

GSGS

3~

4) Génératrices: Micro-éolien

5) Système éolien: Puissance

V (m/s)

Vd Vn Vmax

Pn

1 2 3 4

zone 1 : la vitesse est insuffisante, l’éolienne est à l’arrêt

zone 2 : zone utile où il est possible d’optimiser le transfert d’énergie,

zone 3 : la puissance est limitée par l’éolienne,

zone 4 : la vitesse du vent est trop grande, l’éolienne est arrêtée.

5) Système éolien: Régulation Stall: Profil des pales tel que au-delà d’une certaine vitesse de vent, les

turbulences font naturellement chuter la puissance : CP x Ω3 ≅ constante

Régulation Pitch: Orientation des pales pour réduire la puissance à haute vitesse de vent

5) Système éolien:

5) Système éolien:

Eolienne avec multiplicateur de vitesse

MultiplicateurSystème de

refroidissement Système d’orientation des

pales

Génératrice

Frein Servo-moteurs

d’orientation

6) Distribution électrique:

Generatrice asynchrone REPOWER 2MW

6) Distribution électrique:

Organe de protection

Transformateur

élévateur de tension

Commande et régulation

de l’éolienne

Organe de protection

électrique

Génératrice

asynchrone

Pâles

5) Système éolien:

Eolienne sans multiplicateur de vitesse

6) Distribution électrique:

6) Distribution électrique:

Generatrice synchrone Enercon 2MW

DC

Nacelle

Mât

AC

Mât

TARIFS d’ACHAT

L’arrêté tarifaire s’appuie sur le nombre d ’heures de fonctionnement à pleine puissance, Nh

* Ne pas concentrer les parcs éoliens dans les zones les plus ventées, limiter l ’impact environnemental

Parcs installés Tarif Tarif Tarif moyen années 1 à 10 années 11 à 15 en cts/kWh

Nh = 2 000 h 8,2 cts €/Kwh 8,2 cts €/Kwh 8,2 cts €/KwhNh = 2 600 h 8,2 cts €/Kwh 6,3 cts €/Kwh 7,5 cts €/KwhNh = 3 600 h 8,2 cts €/Kwh 2,8 cts €/Kwh 6,4 cts €/Kwh

* Faire bénéficier les consommateurs de la réduction des coûts tout en permettant un démarrage effectif de la filière