Système IoT de Surveillance Énergie Éolienne - Mémoire

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Mémoire de Projet de Fin d’Études
Pour l’obtention du Diplôme Universitaire de Technologie
Filière : « Génie Electrique et Systèmes Industriels »
Sous le thème :
Réalisé par :
EL-HAJJI Fatima zahra
CHRIF Imane
EL ABASSI Salma
Soutenu le 15 Avril 2025 devant le jury composé de :
Pr. ACHOUR Yasmine. Président/Examinateur
.Pr. BENLAFKIH Abdessamd Président/Examinateur.
Pr. TAYEBI Abderrahim Encadrant.
Ecole Supérieure de Technologie
- Kénitra
Système IoT de Surveillance et de Gestion de l'Énergie
Éolienne

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Année Universitaire : 2024/2025
Remerciements :
Avant tout , nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à, notre encadrant M . TAYEBI
Abderrahim, pour son accompagnement, ses conseils précieux et sa disponibilité tout au
long de ce projet. Son expertise et son soutien nous ont permis d’avancer avec plus de
confiance et de mieux comprendre les différents aspects techniques abordés.
Nous remercions également l’ensemble des enseignants et du personnel de l’École
Supérieure de Technologie de Kénitra, qui ont contribué à notre formation et nous ont
apporté les connaissances nécessaires à la réalisation de ce travail.
Enfin, un grand merci à nos familles et à nos amis pour leur soutien et leurs encouragements
tout au long de ce projet. Leur présence et leur motivation ont été une aide précieuse.

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Sommaire :
Remerciements : .................................................................................................................................... 1
Sommaire : ............................................................................................................................................. 2
Liste des figures : ................................................................................................................................... 4
Introduction générale :.......................................................................................................................... 7
❖ Chapitre 1 : Généralités sur l'énergie éolienne : ......................................................................... 8
Introduction du chapitre : .................................................................................................................... 8
1.1. Historique : ............................................................................................................................. 8
1.2. Fonctionnement de l'éolienne et conversion de l'énergie : ..................................................... 8
1.2.1. L'énergie contenue dans le vent: ............................................................................................ 9
1.2.2. Récupération et conversion de l'énergie : ............................................................................ 10
1.2.3. Transmission de l'énergie au générateur : ............................................................................ 10
1.2.4. Conversion et distribution de l'électricité : .......................................................................... 11
1.3. Types d'éoliennes : principe et fonctionnement : ........................................................................ 11
1.3.1. Éoliennes à axe horizontal : ................................................................................................. 12
1.3.2. Éoliennes à axe vertical : ..................................................................................................... 12
1.3.3. Comparaison entre Éoliennes à Axe Horizontal et Vertical :............................................... 13
1.4. Avantages et défis de l'énergie éolienne : ................................................................................... 13
1.4.1. Avantages de l’énergie éolienne : ........................................................................................ 13
1.4.2. Inconvénients de l’énergie éolienne : .................................................................................. 14
1.5. L’énergie éolienne dans le Maroc : ............................................................................................. 15
Conclusion du chapitre : .................................................................................................................... 16
Chapitre 2 : Composants et Systèmes Utilisés : ............................................................................... 17
Introduction du chapitre : .................................................................................................................. 17
A - Système IoT et Supervision : .................................................................................................... 17
A.1. Présentation de l’IoT : ........................................................................................................... 17
A.2. Composants IoT Utilisés : ..................................................................................................... 19
A.3. Principaux avantages de l'IoT dans la gestion intelligente de l'énergie : ............................... 27
A.4. Les solutions IoT les plus populaires pour la gestion de l'énergie : ....................................... 28
A.5. L'avenir de l'utilisation des solutions IoT dans la gestion de l'énergie : ................................ 29
B - Système de Production et Stockage d’Énergie : ..................................................................... 29
B-1 : générateur DC 5V : ............................................................................................................... 29

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B.2. Mini pales d'éolienne verticale : ............................................................................................ 30
B.3. Module de charge TP4065 : ................................................................................................... 31
B.4. batterie WZS 18650(Lithium-Ion) : ....................................................................................... 32
C - Système d’Affichage et de Contrôle : ...................................................................................... 32
C-1 : Afficheur LCD 1602 : ........................................................................................................... 32
C-2 : Protocole I2C: ...................................................................................................................... 33
C-3 : Arduino Uno : ....................................................................................................................... 34
Conclusion du chapitre : .................................................................................................................... 37
Chapitre 3 : Réalisation Pratique et Tests Expérimentaux : ........................................................... 38
Introduction du chapitre : .................................................................................................................. 38
3.1. Schéma de montage global : ................................................................................................ 38
3.1.1. Présentation du schéma : ..................................................................................................... 38
3.1.2. Explication des connexions principales :............................................................................. 39
3.2. Tests et validation des composants et sous-systèmes : ......................................................... 40
3.2.1. Test des Cartes de Contrôle (ESP32 et Arduino UNO) : ..................................................... 40
3.2.3. Test de l’affichage LCD : .................................................................................................... 48
3.2.4. Test d’éolienne :................................................................................................................... 51
3.2.5. Test de module de chargeTP4056 + Batterie : ..................................................................... 53
3.3. Réalisation du Montage Global : ......................................................................................... 55
3.3.1. Assemblage du Système Complet : ................................................................................. 55
3.3.2. Connexion des composants à la carte Arduino : .............................................................. 57
3.3.3. Présentation et Explication du Code Arduino : ................................................................ 58
3.3.4. Présentation et Explication du Code ESP32 : .................................................................. 60
3.3.5. Présentation de montage final : ........................................................................................ 62
3.3.6. Présentation des résultats : ............................................................................................... 64
3.4. Problèmes et Limites du Système : ...................................................................................... 67
3.5. Améliorations du Système : ........................................................................................................ 68
3.5. Conclusion de chapitre : ....................................................................................................... 69
Conclusion générale : .......................................................................................................................... 70
Références : .......................................................................................................................................... 71

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Liste des figures :
Figure 1 : Composants d'une éolienne .................................................................................................... 9
Figure 2:Chaîne de transmission de la puissance .................................................................................. 11
Figure 3 : Eolienne horizontale .............................................................................................................. 12
Figure 4: Eolienne vercale ................................................................................................................... 12
Figure 5 : Parc eolien du Khalladi .......................................................................................................... 15
Figure 6 : Réparon des capacités des parcs éoliens au maroc .......................................................... 16
Figure 7 : Les quatre étapes clés de l'Internet des Objets ..................................................................... 18
Figure 8 : ACS712 ................................................................................................................................... 19
Figure 9 : capteur de tension ................................................................................................................. 20
Figure 10 : ESP 32 .................................................................................................................................. 22
Figure 11 : Points forts de la carte ESP32 .............................................................................................. 22
Figure 12 : Schéma de brochage ESP32 ................................................................................................. 24
Figure 13 : générateur DC 5V................................................................................................................. 30
Figure 14 : Mini pales d'éolienne vercale ........................................................................................... 30
Figure 15 : TP4056 ................................................................................................................................. 31
Figure 16 : baerie WZS 18650 ............................................................................................................. 32
Figure 17 : Acheur LCD 1602 .............................................................................................................. 32
Figure 18 : Arduino et LCD 1602 ............................................................................................................ 33
Figure 19 : LCD +I2C ............................................................................................................................... 33
Figure 20 : Arduino Uno ........................................................................................................................ 34
Figure 21 : Composants de l'Arduino uno ............................................................................................. 35
Figure 22 : IDE Arduino .......................................................................................................................... 36
Figure 23 : Schema de montage global sans eolienne sous Fritzing ..................................................... 39
Figure 24 : Code Arduino 1 de test des microcontrolleurs .................................................................... 41
Figure 25 : Resultats 1 de test des microcontrolleurs ........................................................................... 42
Figure 26 : montage 2 de test des microcontrolleurs ............................................................................ 43
Figure 27 : Code 2 de test des microcontrolleurs .................................................................................. 43
Figure 28 : Code 3 de test des microcontrolleurs .................................................................................. 43
Figure 29 : Resultats 2 de test des microcontrolleurs ........................................................................... 44
Figure 30 : montage de test capteur de tension ................................................................................... 45