M1GEER 2019/2020 École Supérieure de Technologie et de Management de Dakar Département Génie Électrique et Énergies Renouvelables THEME : Evaluation du potentiel éolien et analyse de la Productibilité Présenté par : Papa Assane Ndiaye et Abdoulaye Diop Sané 1 M1GEER 2019/2020 Plan d’étude du projet : INTRODUCTION A-PRESENTATION B-TRAVAIL A FAIRE CONCLUSION 2 M1GEER 2019/2020 INTRODUCTION Face aux problèmes posés par les énergies fossiles et par la fission nucléaire, la première et meilleure réponse possible serait d’économiser l’énergie et de l’utiliser avec parcimonie, en évitant de la gaspiller. Mais l’homme ne pourra pas se passer d’elle. C’est pourquoi, il doit obligatoirement développer les moyens de substitution déjà existants et en chercher de nouveaux. Ces moyens de substitution dont on parle, ce sont bien sûr les « énergies renouvelables ». Parmi celles-ci, l'énergie éolienne apparaît clairement en bonne place, non pas en remplacement des sources conventionnelles, mais comme énergie d'appoint. Cette énergie offre deux grands avantages, puisqu'elle est totalement propre et renouvelable. A-PRESENTATION Dans le cadre d’une étude de faisabilité d’un projet éolien, les données de vent ont été collectées à Touba. Les mesures sont effectuées par pas de 1 min du 06/09/2016 au 01/10/2017. L’objectif de ce projet est d’évaluer le potentiel éolien et d’étudier la faisabilité de l’exploitation du potentiel pour la production d’électricité à l’aide d’aérogénérateurs adaptés. Le traitement des données seront faits à l’aide de Microsoft Excel, Matlab ou Wasp. En utilisant les données de vent mesurées, 1. Calculer le taux de couverture des données ; 2. Calculer la vitesse moyenne sur la période de mesure ; 3. Déterminer la variation journalière de la vitesse moyenne de vent; 4. Tracer sur la même figure la distribution de Weibull et la distribution réelle 5. Tracer la rose de vent dans 12 secteurs, quel est la direction dominante de vent ; 6. Calculer l’énergie produite par l’éolienne en annexe 7. Déterminer la puissance disponible dans le vent (1 à 20 m/s) avec les pales de l’éolienne donnée en annexe. 8. Calculer le coefficient de puissance correspondant à chaque vitesse de vent ; 9. Tracer sur la même figure la courbe du coefficient de puissance de l’éolienne 10. Déterminer l’énergie produite par l’éolienne, sur la période de mesures ; 11. Calculer le facteur de capacité ou d’utilisation moyenne de l’aérogénérateur ; 3 M1GEER 2019/2020 12. Le site est-il propice à l’installation des éoliennes pour la production d’électricité avec cette éolienne ? Argumenter vos propos. 4 M1GEER 2019/2020 B- TRAVAIL A FAIRE 1. Calcul du taux de couverture des données Le taux de couverture des données sur la période de mesure est 98% 2. Calcul de la vitesse moyenne sur la période de mesure Moi sep oct nov déc. jan fév. s mar avr mai juin juil. aout sep oct 5,2 4,43 4,44 3,45 2,88 2,22 1,62 . Vite 2,2 2,4 2,9 3,9 4,04 4,7 4,7 sse (m/ s) La vitesse moyenne sur la période de mesure est égale à 3.75m /s 3. Déterminons la variation journalière de la vitesse moyenne de vent 5 M1GEER 2019/2020 4. Tracé de la distribution de Weibull et de la distribution réelle 6 M1GEER 2019/2020 5. Tracé de la rose de vent dans 12 secteurs La direction dominante du vent correspond au secteur 11. 6. Calcul de l’énergie produite par l’éolienne en annexe En faisant des projections on a : Vitesse 1 2 3,5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 (m/s) Energie 0 0 50 110 160 225 280 315 330 290 255 190 140 90 60 40 25 (kWh/an) 18 19 20 12 6 0 L’énergie produite par l’éolienne est égale à 2578 kWh/an. 7 M1GEER 2019/2020 7. Déterminons la puissance disponible dans le vent (1 à 20 m/s) avec les pales de l’éolienne donnée en annexe. Vitesse 1 2 3,5 4 5 6 7 8 9 10 0,004 0,03 0,18 0,27 0,53 0,92 1,45 2,17 3,09 4,24 (m/s) Puissance disponible (kW) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 5,64 7,33 9,32 11,64 14,3 17,37 20,84 24,73 29,09 33,92 8. Calculons le coefficient de puissance correspondant à chaque vitesse de vent Vitesse (m/s) Puissance récupérable (kW) Coefficient de puissance (%) 1 0 0 2 0 0 3,5 0,05 27,78 4 0,09 33,33 5 0,12 22,64 6 0,2 21,74 7 0,3 20,6 8 0,4 18,43 9 0,5 16,18 10 0,63 14,86 11 0,75 13,3 12 0,82 11,19 13 0,9 9,66 14 0,91 7,81 15 0,93 6,50 16 0,95 5,50 17 0,95 4,56 18 0,95 3,84 8 M1GEER 2019/2020 19 0,95 3,27 20 0,95 2,80 9. Courbe du coefficient de puissance de l’éolienne Courbe du coefficient de puissance de l’éolienne 10. Déterminons l’énergie produite par l’éolienne, sur la période de mesures La puissance moyenne récupérable est 𝑃𝑚𝑜𝑦 =0,57 kW donc l’énergie moyenne produite par l’éolienne est : 𝐸𝑚𝑜𝑦 = 0,57 × 24 × 365,25 = 5 𝑘𝑊ℎ/𝑎𝑛 1000 11. Calcul du facteur de capacité ou d’utilisation moyenne de l’aérogénérateur On a : Cf = Pmoy Pn = 0,57 1 = 0,57 12. En se basant sur les données du site et sur les caractéristiques de l’éolienne on peut dire que le site est propice à l’installation des éoliennes pour la production d’électricité avec cette éolienne. En effet, la vitesse correspondant à celle de la direction dominante de vent est 9 M1GEER 2019/2020 égale à la vitesse nominale de vent et de plus on peut également dire que la puissance de sortie est relativement stable (près de la limite de conception de l'éolienne) avec un facteur de capacité assez élevé. CONCLUSION Dans ce travail, nous nous somme intéressés à l’évaluation du potentiel éolien et l’étude de la faisabilité de l’exploitation du potentiel pour la production d’électricité à l’aide d’aérogénérateurs adaptés. Cependant pour faire cette étude il faudrait les données du site et les caractéristiques de l’éolienne. 10