èmes Journées d’Etudes Techniques 2010 VI The International congress for applied mechanics La mécanique et les matériaux, moteurs du développement durable du 05 au 07 mai 2010, Marrakech – Maroc Contribution à l’études des ressources éoliennes de la vallée du Cheliff- AlgérieBoukli Hacène Fouad1,Kasbadji Merzouk Nachida2,Abdelbaki cherifa3 1 Département de TCT Faculté des Sciences et Science de l’ingénieur Université Hassiba Ben Bouali, Chlef, Algérie [email protected] 2 Centre de Développement des Energies renouvelables B.P. 62, Route de l’observatoire, Bouzaréah, Alger, Algérie [email protected] 3 Faculté des Sciences de l’ingénieur UniversitéAboubakr Belkaid,Tlemcen, Algérie [email protected] 1 Résumé : Le but du présent travail est l’établissement de l’atlas éolien de la vallée de Cheliff à l’aide d’un système d’information géographique (SIG). En premier lieu, une étude statistique des mesures de vent basée sur la distribution de Weibull permet la détermination des vitesses moyenne annuelles du vent. Ceci a permis l’établissement de la carte du vent de la région étudiée. La deuxième partie est consacrée à l’établissement un modèle numérique de terrain (M.N.T) au tracé des courbes de niveaux. La toisième partie porte sur une analyse thématique pour l’estimation du potentiel énergétique éolien de la vallée de Cheliff et au tracé de l’atlas de la densité de puissance de la région. Les résultats ont montré que le site de Ténès est le plus venté Abstract : The aim of this work is the establishment of the wind atlas of the Valley Cheliff using a geographic information system (GIS). First, a statistical study of wind measurements based on the Weibull distribution allows the determination of the average annual speed of wind. This allowed the establishment of the wind map of the study area. The second part is devoted to establishing a digital terrain model (DTM) the delimitation of the contour. The toisième part focuses on a thematic analysis to estimate the wind energy potential of the valley Cheliff and demarcation of the atlas of the power density of the region. The results showed that the site is Ténès windiest. Mots clès : MN.T, SIG, Ditribution de Weibull VIèmes Journées d’Etudes Techniques 2010 du 05 au 07 mai 2010 1. Introduction Le vent est un élément dont l'étude s’avère très complexe, sa caractérisation étant fonction de plusieurs paramètres tels que la vitesse du vent et sa direction, l’effet de la rugosité du sol, l’effet des obstacles, l’effet de la stabilité de l'atmosphère etc… Pur déterminer les potentialités éolienne d’un site il faut passer par le traitement statistique des mesures de la vitesse du vent. Au vu de la vocation agricole de la région de Chlef, il serait intéressant d’étudier les possibilités qui peuvent être offertes par l’utilisation de l’énergie éolienne au pompage de l’eau ou autre Pour cela il faut d’abord quantifier le gisement énergétique disponible par l’établissement de l’atlas éolien de la région 2. Presentation de la région d’étude : La vallée du Chélif est située dans la partie occidentale du nord d’Algérie central, entre deux pôles urbains importants, Alger et Oran.. Elle est limitée au nord par la mer méditerranée, au sud par les wilayets de Tissemsilt et de Tiaret , à l’est par la wilaya de Tipaza, à l’ouest par la wilaya de Rélizane. Elle s’étend sur une superficie de 44630 km2. Elle est à vocation agricole et touristique. Elle se caractérise essentiellement par un relief diversifié, constitué de deux chaînes montagneuses du Dahra et de l’Ouarsenis, d’une plaine au centre d’un littoral. Le climat est de type méditerranéen humide dans la partie nord et de type continental vers le sud. En outre la cuvette de Chlef est caractérisée par de l’are chaud à caractère ascendant d’où la sécheresse estivale de ces plaines. Il y a trois stations de mesures situées dans la région : Ténès, Miliana et Chlef, figure 1. Ces trois sites diffèrent par leurs climats respectifs : méditerranéen, montagneux et particulier à cause de l’emplacement de la station de Chlef dans la cuvette. Figure 1 : Position des sites étudiées Les trois sites disposent des mesures de 5 année ininterrompues de données tri-horaires des vitesses et des directions du vent. Les caractéristiques de ces trois stations sont données au tableau 1. Tableau 1 - Stations météorologiques au sol implanté dans la région d'étude. Site Longitude Latitude Altitude Période de mesure Hauteur du mât deg deg m année m Ténès 1,33 36,5 17 5 10 Miliana 2,14 36,18 715 5 10 Chlef 1,20 36,12 143 5 12 VIèmes Journées d’Etudes Techniques 2010 du 05 au 07 mai 2010 Afin d’éviter les effets de bord lors du tracé de l’atlas de la vitesse du vent et de la densité de puissance disponible de la région, les vitesses et potentiels de stations supplémentaires ont été rajoutés. Il s’agit des stations d’Alger, de Mostaganem,de Médéa, de Mascara et telle de Tiaret [14]. 3. Methodologie : Un Système d'information géographique (S.I.G) est, comme son nom l'indique, un outil informatisé dédié à la gestion de l'information géographique. Ce type de système permet d'apporter à chacun l'information dont il a besoin pour décider et agir au mieux. C'est un outil de représentation d'une réalité, de compréhension des phénomènes et des conditions dans lesquelles ils se réalisent, de simulation d'alternatives et de leurs effets. Dans le cas de notre étude la réalisation du SIG s’est fait comme suit : Figure 02 : Démarche adoptée pour la mise en place du SIG 3.1.Modèle numérique du terrain : Le Modèle numérique du terrain est obtenu en faisant digitalisation des courbes de niveau, une interpolation est faite par la suite pour avoir la représentation du terrain en 3.D Le MNT ainsi obtenu, permet d’avoir une idée générale sur le relief de notre zone d’étude. VIèmes Journées d’Etudes Techniques 2010 du 05 au 07 mai 2010 Figure 03 : Modèle numérique du terrain de la zone d’étude 3.2.Etude des carctéristiques du site d’étude En utilisant la méthode du maximum de vraisemblance appliquée à la distribution, les valeurs des paramètres k et c pour différentes stations de la région, ont été déterminés. Ceci a permis le calcul de la vitesse moyenne et de la densité de puissance moyenne pour différents sites de la région. Les résultats sont portées dans le tableau 2. Site Ténès Miliana Chlef Tableau 2 : Résultat de l’étude statistique k c, m/s V, m/s 2,4716 6,0924 5,4041 2,434 5,1076 4,5291 1,9541 3,7307 3,3079 P, W/m2 128,8578 72,369 28,19913 On constate que la vitesse moyenne du vent de la station de Chlef a pour valeur 3,31 m/s, celle de la station Miliana a pour valeur moyenne 4,53 m/s., et celle de la station de Ténès est la plus importante. 4. Atlas de la vitesse du vent à 10 m La carte des vents de la vallée du Cheliff estimée à 10 m du sol est représentée dans la figure2. Les vitesses moyennes annuelles obtenues, varient de 1m/s à 6m/s. On remarque que pour le chef lieu de wilaya la vitesse moyenne annuelle est la plus faible dans la vallée du Cheliff. Cependant la zone côtière de Ténès étudiée est caractérisée par des vitesses moyennes du vent supérieures à 5 m/s On constate que pour les communes limitrophes de Ténès, telles que Abou El-Hassen, Bouzeghaia et Sidi Abderrahmane la vitesse moyenne du ventest est proche de 5m/s.. VIèmes Journées d’Etudes Techniques 2010 du 05 au 07 mai 2010 Figure 4: Atlas de la vitesse moyenne du vont de la vallée de Cheliff estimé à 10 m du sol 5. Atlas de la densité de puissance disponible à 10 m : Figure 5 : Atlas de la densité de puissance du vent dans la vallée du Cheliff estimé à 10m du sol VIèmes Journées d’Etudes Techniques 2010 du 05 au 07 mai 2010 6.Rose des vents : La figure 6 montre la répartition de la vitesse du vent en fonction de la direction. On constate que la direction dominante est le sud ouest Figure 6 : La rose du vent du site de Ténès. 5. Conculsion : Les analyses thématiques de la région étudiée ont montré que la zone littorale, comme la ville de Ténès et les communes limitrophes telles que, Abou El-Hassane, Sidi-Okacha et Sidi-Abderrahmane sont les plus ventées de la vallée du Cheliff .Ainsi on peut en conclure que Ténès reste l’endroit le mieux approprié pour implanter un système éolien rentable et performant pour le pompage des eaux d'irrigation, car ces communes sont à vocation agricole. En perspective, on s'intéressera au microclimat de la zone de Ténès et l'influence de tous les paramètres telles que la rugosité du sol, l'effet d'obstacle...sur la vitesse du vent dans la région. 7.Bibliographies : [1] PACIFIC NORTHWEST LABORATORY, « Wind Energy Resource Atlases », Vol,1 et 2PNL-3194. Pacific Northwest laboratory Richland, Washington, D.C, U.S.A, 1981 [2] TROEN I ET E.L. PETERSEN, « European Wind Atlas », Riso National Laboratory, Roskilde, Danemark, 1989. [3] SAID M ET A. 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DAAOU NEDJARI, S HADDOUCHE ET N. KASBADJI MERZOUK, « Utilisation de l’énergie éolienne pour le pompage de l’eau dans les hauts plateaux », ‘JITH, 2005, Tanger, Maroc, Novembre , 2005