TP eolienne - Egalite des chances

TP n°1 : l’énergie éolienne
I/ Informations générales
1/ Le vent, une source d’énergie du soleil
Compléter le texte à l’aide des mots suivants : déplacements d’air - locaux - solaire planétaires - température – pression
Le vent est une source d’énergie d’origine .............................. En effet, le rayonnement solaire
réchauffe inégalement l’atmosphère, créant ainsi des zones de ........................................... et de
.....................................différentes. Les vents sont des .............................................. entre ces
différentes zones. Il y a des vents ..........................................qui sont dus à la différence de température
entre les deux pôles et l’équateur. Il y a des vents plus ....................................... « les brises de mer et
de terre » (dues à la différence de température entre la mer et la terre) ou dans des sites montagneux «
les brises de pentes et de vallées » (dues à la différence de température entre les pentes ensoleillées et
les fonds de vallées).
2/ Schéma d’une éolienne
Complétez le schéma avec les mots suivant : Pâle, Fondation, Mat, Multiplicateur, Nacelle.
Une éolienne permet de récupérer l'énergie cinétique du vent afin de produire de l'énergie électrique.
Les éléments qui la composent sont les suivants:
Le mât qui permet de placer l'éolienne à une hauteur où la
vitesse du vent est élevée et plus régulière qu'au sol
Une hélice, montée sur l'axe du rotor de l'alternateur, qui
est composée généralement de trois pâles
Une nacelle montée au sommet du mât et abritant les
composants nécessaires pour convertir le mouvement de
rotation en énergie électrique à la sortie de l'alternateur.
Les fondations permettent de fixer l’éolienne
garantissant la stabilité de l’ensemble.
au sol
Le multiplicateur permet d’accélérer la vitesse de rotation
créée
par
l’hélice.
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3/ Analyse énergétique
Compléter les cases avec les mots suivants : vent, alternateur, énergie mécanique, énergie
électrique, énergie mécanique accélérée, multiplicateur.
Mécanisme :
Type d’énergie :
II/ Hélices
Les pales sont fabriquées en fibre de verre et en fibre de carbone.
A l'arrêt les pales font un angle de 90° avec le plan de rotation afin de n'avoir aucune prise au
vent.
Cette position est appelée position en drapeau. Elle est adoptée lorsque la vitesse du vent est
………………. (< 4 m/s) ou trop …………….(> 25 m/s).
Lors de la phase de démarrage, les pales sont placées progressivement en position de travail. La
vitesse de rotation du rotor de l'alternateur est alors de 1500 tr/min, et la fréquence de l'énergie
électrique produite par celui-ci est de 50Hz.
Deux réglages peuvent être opérés en fonction de la vitesse du vent:
- L'orientation de la nacelle pour la garder au vent dominant
- La modification de la position des pales afin d'assurer une vitesse de rotation constante du rotor
de l'alternateur.
Un …………….permet de mesurer la vitesse du vent. Il délivre un signal binaire périodique dont
L'information délivrée par l'anémomètre est utilisée pour gérer la production d'énergie électrique
par l'éolienne:
- Vitesse de vent suffisante (démarrage de la production): 4 m/s
- Vitesse de vent où la puissance nominale (400kW) est atteinte: 14 m/s
- Vitesse de vent trop importante (arrêt de la production): 25 m/s
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III/ Multiplicateur
Pour optimiser la vitesse produite par le vent, on cherche à augmenter la vitesse de rotation. Pour
cela on utilise un engrenage.
La fonction d’un engrenage est de transmettre un mouvement de rotation entre deux arbres proches.
Un engrenage est constitué par deux roues dentées, la plus petite est appelée pignon.
Une combinaison d’engrenages est appelée train d’engrenages.
La raison globale (r) du train d’engrenages est égale au rapport de la vitesse de rotation de sortie sur la
vitesse de rotation d’entrée du train d’engrenages.
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IV/ Alternateur
Après avoir augmenté l’énergie mécanique avec le multiplicateur, on cherche à la transformer en
énergie électrique en utilisant un alternateur.
Un alternateur utilise le principe d'induction magnétique : en déplaçant un aimant permanent dans une
bobine. Une tension se crée aux bornes de la bobine. L'énergie produite par un alternateur est
proportionnelle à la vitesse de rotation de l'électroaimant et à sa puissance.
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