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  • BTS CRSA PICQUET Frdric Page 1

    TP ENERGIE n1 :

    ETUDE D'UNE CHAINE ENERGETIQUE

    DIMENSIONNEMENT D'UNE MINI EOLIENNE

    Septembre Octobre Novembre Dcembre Janvier

    Rapport au programme : 1.1 Energie et puissance

    Bilan nergtique - Chane nergtique

    Rendement (efficacit)

    1.2 Conversion d'nergie

    Production de l'nergie lectrique

    Conversion de l'nergie lectrique

    Stockage de l'nergie

    PRESENTATION

    La socit "TOUTPARNET" installe dans la rgion Nord-Pas de Calais

    dveloppe une multitude de services par internet.

    Leur dernier projet est d'implanter en plusieurs lieux de la rgion, des

    stations mtorologiques qui fourniraient aux abonns, en temps rel,

    toutes les informations concernant les conditions climatiques.

    PROBLEMATIQUE

    Technicien conception dans cette socit, vous avez en charge de choisir

    la source d'nergie lectrique ncessaire l'auto-alimentation de la

    station.

    Aprs une tude comparative des dures de production du photovoltaque et de l'olien dans la

    rgion, vous tudierez la chaine nergtique afin de dimensionner au mieux le dispositif retenu.

    C1 : Sapproprier C2 : Analyser C3 : Raliser C4 : Valider

    C5 : Communiquer

    C6 : Etre automne et faire

    preuve dinitiative

  • BTS CRSA PICQUET Frdric Page 2

    APPROPRIATION

    1. En vous aidant des tableaux fournis en annexe, justifier le choix de l'olien. A quelle grandeur physique fait-on rfrence en multipliant la puissance produite par la dure

    de production annuelle ?

    2. Quel est le souci pos par l'intermittence de la production ? Comment pallier cela ?

    3. La solution retenue pour ce problme d'intermittence, est d'utiliser des batteries d'accumulateurs. Celles-ci devront :

    Etre fonctionnelles hiver comme t ;

    Accepter un nombre maximal de charges et de dcharges ;

    Occuper le volume le plus faible possible.

    Pour quelle technologie opter ?

    Les batteries d'accumulateurs devront dlivrer 48V continu. Combien d'lments faut-il

    associer en srie pour cela ?

    4. La station mtorologique sera constitue :

    Les instruments de mesure proprement dits (anmomtre, baromtre, pluviomtre, thermomtre ...) consommant une puissance lectrique nominale de 250W ;

    Une unit de supervision, associe une camra de surveillance consommant une puissance lectrique nominale de 350W ;

    Une unit de transmission-rception des informations et commandes consommant une puissance lectrique nominale de 120W ;

    Le chargeur et les batteries consommeront une puissance maximale de 300W.

    Dterminer la puissance lectrique ncessaire au fonctionnement de la station. L'olienne

    devra-t-elle fournir cette mme puissance ? Justifier votre rponse.

    5. Quel dispositif est ncessaire pour alimenter l'ensemble de l'appareillage lectrique en courant alternatif en l'absence de vent, et donc partir des batteries ?

    Ce dispositif tant quasi idal (rendement unitaire), estimer le volume minimal de batterie

    ncessaire pour faire fonctionner le dispositif complet pendant 4 heures.

  • BTS CRSA PICQUET Frdric

    L'tude exprimentale sera faite partir du logiciel de simulation PSIM. Les schmas de

    simulations seront partiellement fournis.

    1. Afin d'tudier la puissance et pour une inclinaison optimale des ples

    public/Sciences physiques)

    Proposer un protocole pour dterminer la puissance dlivre par

    vitesse du vent (0 < v < 25m.s

    couple maintenu sa valeur nominal

    (0 < pitch(p)

  • BTS CRSA PICQUET Frdric

    3. Reprsenter la chane nergtique complte du systme, la grandeur d'entrpuissance fournie par le

    chacun des constituants de l'installation

    La puissance dlivre par le vent tant donne par

    S : Surface balaye par les ples mesurant 3m de diamtre dans notre cas (en m

    v : vitesse du vent en m.s-1

    Quels sont les mesures et/ou les calculs

    nergtique, en indiquant

    transformation, et les rendements des

    1. Effectuez les essais permettant de relever la puissance mcanique dveloppe en fonction de la vitesse du vent.

    Dressez un tableau de mesures, donnant en fonction de la vitesse du vent, la puissance

    mcanique dveloppe et l'inclinaison optimale des ples.

    2. A partir du schma permettant l'tude de la chane nergtique, lancer la simulation (cliquer "show probe's value during simulation" dans les blocs de mesure et "run free" dans simulation

    control) puis modifier le rapp

    1500tr.min-1

    .

    Effectuez les essais permettant de rpondre la problmatique, c'est dire chiffrer la

    puissance mcanique ncessaire,

    1. Donner la vitesse du vent partir de laquelle l'olien dveloppe sa puissance mcanique nominale.

    Que faire, si la vitesse du vent est infrieure ce seuil pendant plus de 4 heures ?

    2. Donner le rendement global de l'installation, et la puissance mcanique nfonctionnement de l'appareillage complet

    Ci-dessous, sont fournies

    NHEOLIS. Proposer, en argumentant, un choix d'olienne.

    Frdric

    Reprsenter la chane nergtique complte du systme, la grandeur d'entr

    vent, la grandeur de sortie tant la puissance lectrique fournie

    hacun des constituants de l'installation.

    La puissance dlivre par le vent tant donne par la relation de Betz :

    Pvent = 0,363.S.v3

    S : Surface balaye par les ples mesurant 3m de diamtre dans notre cas (en m

    1, la vitesse de rfrence sera choisie 10m.s

    les mesures et/ou les calculs effectuer pour complter

    nergtique, en indiquant toutes les puissances intermdiaires qui rsultent d'une

    transformation, et les rendements des diffrents convertisseurs.

    REALISER

    Effectuez les essais permettant de relever la puissance mcanique dveloppe en fonction de

    Dressez un tableau de mesures, donnant en fonction de la vitesse du vent, la puissance

    et l'inclinaison optimale des ples.

    schma permettant l'tude de la chane nergtique, lancer la simulation (cliquer

    "show probe's value during simulation" dans les blocs de mesure et "run free" dans simulation

    control) puis modifier le rapport de la gear box pour obtenir une vitesse de rotation de

    Effectuez les essais permettant de rpondre la problmatique, c'est dire chiffrer la

    puissance mcanique ncessaire, puis complter la chane nergtique

    VALIDER, COMMUNIQUER

    ner la vitesse du vent partir de laquelle l'olien dveloppe sa puissance mcanique

    Que faire, si la vitesse du vent est infrieure ce seuil pendant plus de 4 heures ?

    Donner le rendement global de l'installation, et la puissance mcanique n

    fonctionnement de l'appareillage complet.

    les caractristiques de quelques modles d'olienne fabrique par

    . Proposer, en argumentant, un choix d'olienne.

    Page 4

    Reprsenter la chane nergtique complte du systme, la grandeur d'entre tant la

    la puissance lectrique fournie

    :

    S : Surface balaye par les ples mesurant 3m de diamtre dans notre cas (en m2) ;

    , la vitesse de rfrence sera choisie 10m.s1 ;

    pour complter la chane

    toutes les puissances intermdiaires qui rsultent d'une

    Effectuez les essais permettant de relever la puissance mcanique dveloppe en fonction de

    Dressez un tableau de mesures, donnant en fonction de la vitesse du vent, la puissance

    schma permettant l'tude de la chane nergtique, lancer la simulation (cliquer

    "show probe's value during simulation" dans les blocs de mesure et "run free" dans simulation

    ort de la gear box pour obtenir une vitesse de rotation de

    Effectuez les essais permettant de rpondre la problmatique, c'est dire chiffrer la

    complter la chane nergtique.

    ner la vitesse du vent partir de laquelle l'olien dveloppe sa puissance mcanique

    Que faire, si la vitesse du vent est infrieure ce seuil pendant plus de 4 heures ?

    Donner le rendement global de l'installation, et la puissance mcanique ncessaire pour le

    modles d'olienne fabrique par

    V

    W/kWh

    kWhW

  • BTS CRSA PICQUET Frdric

    PU

    ISS

    AN

    CE

    GE

    NE

    RA

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    (W)

    VIT

    ES

    SE

    DE

    RO

    TA

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    N D

    ES

    PA

    LES

    (tr

    .min

    -1)

    NH1000 1000 480 1200

    NH1500 1500 600 1500

    NHT1300 1300 600 1000

    NHT1800 1800 600 1500

    Frdric

    VIT

    ES

    SE

    DE

    RO

    TA

    TIO

    N D

    E

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    .min

    -1)

    DIA

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    (m)

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    NN

    EM

    EN

    T (

    C)

    TY

    PE

    DE

    FR

    EIN

    1200 1,5 -20 60C MECANIQUE

    1500 2,4 -20 60C ELECTROMAGNETIQUE

    1000 2.2 -5 40C MECANIQUE

    1500 2.5 -5 40C ELECTROMAGNETIQUE

    Page 5

    PR

    IX H

    .T

    MECANIQUE 7200

    ELECTROMAGNETIQUE 8400

    MECANIQUE 8100

    ELECTROMAGNETIQUE 9300

  • BTS CRSA PICQUET Frdric

    Frdric

    ANNEXE

    Page 6