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EDT 2.3: Les éoliennes

I. Introduction

Comparée à d’autres pays européens, la France a très peu développé, la production d’énergie électrique à partir de l’énergie éolienne. Les raisons essentielles de ce choix ont certainement été la priorité donnée au nucléaire et un coût de production relativement élevé.

Aujourd’hui, il semble que « le vent tourne » car les populations prennent conscience des enjeux environnementaux.

On notera aussi que les progrès techniques réalisés dans la conception et la réalisation des éoliennes (appelées souvent aérogénérateurs) ont fait baisser sensiblement le prix de revient de l’électricité éolienne.

  

II. Technologie

A partir du document « eolien princ géné.pps » :

II.1      Donner le nom et décrire, de manière détaillée la fonction de l'élément:

A partir du document « éolien chiffre.pdf» :

II.2      Donner la quantité d’énergie totale disponible sur terre pour les éoliennes

II.3      Quel est l’élément qui crée cette énergie ?

II.4      Analyser les chiffres du document et en faire une synthèse (résumé) de quelques lignes

II.5      Sur la dernière page du document, on parle « d’énergie grise ». Expliquer ce que cela représente. Qu’en pensez-vous pour notre éolienne

 

  

Notre éolienne sera une VESTAS V47 – 660 kW (documentation technique : vestas_47.pdf)

D'après les informations fournies dans le descriptif général de l’éolienne, donner :

II.6      les vitesses minimale et maximale du vent en phase de production d’énergie électrique (en km/h)

II.7      la tension de sortie du générateur

II.8      la fréquence de rotation (en tour/min) de l'arbre rapide pour les conditions nominales de fonctionnement (vitesse de vent de 50 km/h).

II.9      la plage de vitesse du vent où l’éolienne fournit sa puissance maximale

 

  

III. Puissance d'une éolienne

III.1    Etude de la puissance disponible sur l'arbre de l’éolienne :

Des essais en soufflerie permettent de définir, pour un profil de pale considéré et une commande d’asservissement associée, un coefficient de puissance Cp caractéristique de chaque éolienne.

Ce coefficient Cp permet de déterminer la puissance disponible sur l'arbre de l'aérogénérateur par application de la relation suivante, issue de la loi de Betz :

                

Pour la suite de l’étude, on prendra une surface de disque éolien de 1766 m2 et Cp disponible sous l’intranet (courbe Cp en fonction de la vitesse de rotation : COEFFICIENT DE PUISSANCE DE L’AEROGENERATEUR.pdf.)

a)      CALCULER la puissance mécanique disponible pour des vitesses de vent égales à 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s et 25 m/s. Pour ceci compléter le fichier Excel "eolienne (à compléter).xlsx"

b)      TRACER, à l’aide des valeurs précédentes, le graphe de P = f(v) sur Excel. Imprimer le tableau et la courbe. Analyser cette courbe.

 

III.2 Installation en site isolé :

Cahier des charges : une maison isolée possède une éolienne de puissance 3,5 kW. A partir de la production totale des éoliennes françaises, on va extrapoler à notre éolienne afin d’en déduire sa production mensuelle (mois d’avril). Sachant que ce mois d’avril la maison a consommée 350 kWh (3000 kWh annuel), on vérifiera si cette éolienne est suffisante.

                    

a)      Donner la production de ce mois d’avril pour notre petite éolienne (en kWh)

b)      La production est-elle suffisante ?

c)      Peut-on extrapoler sur l’année?