Choix des systèmes éoliens appropriés pour les sites tunisiens

International Renewable Energy Congress
November 5-7, 2010 – Sousse, Tunisia
Choix des systèmes éoliens appropriés pour les sites tunisiens
Imen Jarraya1, Fathi Ben Amar2,3, Mustapha Elamouri2, Rachid Dhifaoui3
1
Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax,
e-mail: [email protected]
2
Institut Préparatoire aux Etudes d’Ingénieur de Sfax, Tunisie
e-mail: [email protected]
3 Unité de Recherche Réseaux et Machines Electriques. INSAT, Tunis, Tunisie
Résumé - Le choix d’une éolienne pour un site
donné est une opération très importante. Il est
conseillé de faire une étude approfondie sur les
caractéristiques de l’aérogénérateur et du site
d’implantation avant toute installation d’un parc
éolien pour bien choisir le système le mieux
adapté aux besoins énergétiques.
Nos efforts se sont principalement dirigés vers la
compréhension des caractéristiques du régime du
vent et la détermination des éléments de base
nécessaire pour le dimensionnement des systèmes
éoliens les plus adaptés aux vingt six vingt six sites
météorologiques répartis sur l’ensemble du
territoire tunisien.
annuel et qui permet au porteur de projet d'établir son
business plan. Une erreur de quelques pourcentages
dans l'évaluation du potentiel éolien peut avoir des
conséquences désastreuses sur la rentabilité future du
projet.
L'objectif de ce papier est consacré à l’étude de la
viabilité des gisements et au choix des paramètres
des systèmes éoliens les plus adaptés aux vingt six
sites météorologiques distribués sur tout le territoire
tunisien. L'évaluation du gisement du vent dans
chaque site s'effectue à partir des données du vent
fournies par l'Institut National de la Météorologie
(I.N.M.). Une étude comparative entre les sites est
réalisée pour révéler les zones les plus favorables
pour l'exploitation du vent en Tunisie.
Mots clés – Vent, Site, Système éolien, Tunisie.
2. Analyse des données réelles du vent
1. Introduction
Face aux problèmes environnementaux causés par les
émissions des gaz à effet de serre lors de
l’exploitation de ces ressources, d’autres ressources
énergétiques alternatives ont été et doivent continuer
à être développées. Parmi elles, nous pouvons citer
les
ressources
en
énergies
renouvelables
inépuisables, qui offrent la possibilité de produire de
l’électricité de plus en plus facilement et proprement,
à condition d’accepter leurs fluctuations naturelles et
parfois aléatoires.
Dans cette étude, nous nous sommes intéressés
principalement à la filière éolienne qui est considérée
comme une source prometteuse dans l'amélioration
du bilan énergétique et la préservation de
l’environnement. Dans ce cadre, la Tunisie a intégré
l’énergie éolienne parmi ses choix. En effet, la
première centrale éolienne de production d'électricité
a été réalisée en 2000 à Sidi Daoud, près d’El
Haouaria au Nord-Est du pays [1].
En réalité, la réalisation d'une centrale éolienne doit
tenir compte de la ressource du vent. Donc, l'étude du
gisement est une composante fondamentale d'un
projet éolien : c'est elle qui détermine le productible
ID116/ ©IREC2010
Le vent est une énergie propre, renouvelable et de
plus en plus économique. Mais, c’est un phénomène
variable. Cependant, la production de l’énergie
éolienne dépend de cette variation de la vitesse du
vent du site envisagé. Par conséquent, nous avons
besoin d’évaluer les caractéristiques du vent du site
pour pouvoir dimensionner un projet éolien. De
même, cette étude offre aux investisseurs de
déterminer la production prévisionnelle de la future
installation éolienne. Alors l’analyse préliminaire des
données du vent est nécessaire pour garantir le
meilleur établissement d'un parc éolien.
2.1. Situation géographique de la Tunisie
La Tunisie, avec une surface de 164 150 km2, est le
plus petit pays du grand Maghreb. Elle se situe entre
l’altitude 32° et 38° Nord de l’Afrique et les
longitudes 7° et 12° Est. Il s'ouvre largement sur la
Méditerranée avec 1298 km de côtes, délimité à
l'Ouest par l'Algérie et au sud par la Libye. La
Tunisie est un pays plat dans son ensemble, à
l'exception du Nord-Ouest et l'Ouest qui sont les
zones montagneuses (figure 1). Par ces principaux
reliefs et sa position géographique, la Tunisie subit
162
l'influence
méditerranéenne
ainsi
que
le
continentalisme qui apparaît dès que l'on s'éloigne de
la côte. Quand au Sud, il est sous l’effet de la Sahara
qui se manifeste par la chaleur et la sécheresse en
été. On note alors que le climat de la Tunisie, confère
une variabilité particulière [2].
P
1 n 3
Vi f (Vi )
2 i 1
(W / m2 ) .
(3)
avec: ρ est la densité de l'air, égale à 1,225 Kg/
pour une température de 15°C et une
pression de 1013 mb.
D’après la limite de Betz, la densité de puissance du
vent devient égale à 59% de la puissance
récupérable :
PBetz 
16
P
27
(W / m 2 )
(4)
De même, le potentiel éolien disponible Ed dans le
site étudié, par unité de surface et pendant un an, est
exprimé à la limite de Betz par :
E d  8.76 PBetz
(kWh / m 2 / an )
(5)
2.3. Distributions météorologiques
Figure 1. Relief de la Tunisie.
2.2. Méthodologie utilisée
Pour révéler les bons lieux d’implantation des éoliens
en Tunisie, il est nécessaire d’évaluer les
caractéristiques du vent (vitesse moyenne, densité de
puissance et énergie disponible) dans les 26 sites
météorologiques répartis sur tout le territoire
tunisien. L'analyse du vent est effectuée à l’aide de la
méthode expérimentale météorologique [1-4]
utililisant les tableaux de mesure de l’I.N.M
indiquant les fréquences cumulées Fc(V) des vitesses
du vent « supérieures ou égales » aux vitesses
classées V, la fréquence d’occurrence f(V) est
définie par la relation suivante :
f (V )  Fc (V )  Fc (V  1)
(1)
La vitesse moyenne Vm du vent est définie par:
n
Vm  Vi f (Vi )
(m / s )
(2)
i 1
avec: Vi est la vitesse du vent classé.
f(Vi) est la fréquence d’occurrence.
n est le nombre d’observations.
La densité de puissance varie considérablement selon
les lieux et les jours. Elle dépend de la vitesse et de la
fréquence du vent. La puissance récupérable du vent,
par unité de surface balayée par les pâles de
l'éolienne, est donnée par l’expression suivante :
ID116/ ©IREC2010
A partir des données météorologiques tri-horaires
fournies par l'Institut National de la Météorologie
(I.N.M.) sous forme des tableaux à 16 directions et
pour une période de cinq ans (2004-2009), nous
traçons les histogrammes de la fréquence et de
l’énergie des vitesses classées du vent (toutes
directions confondues) pour les vingt six sites
tunisiens (figure 2). Les mesures sont prises à une
hauteur standard de 11 m par rapport à la terre et en
rase campagne. Ainsi nous pouvons déterminer les
régions les plus favorables pour l'exploitation du vent
en Tunisie.
L’analyse des résultats de la figure 2 montre que la
distribution statistique de l’énergie éolienne
disponible est, en raison de la variation avec le cube
de la vitesse, décalée vers les valeurs élevées de la
vitesse du vent : ce qui explique que, pour un site
donné, la vitesse la plus fréquente contribue très
faiblement à l’énergie totale et est toujours inférieure
à la vitesse la plus énergétique ; alors qu'à l'opposé la
fréquence de la vitesse la plus fréquente est toujours
supérieure à la fréquence de la vitesse la plus
énergétique.
2.4. Analyse des caractéristiques du vent
Le tableau 1 donne les résultats numériques des
caractéristiques du vent (vitesse moyenne Vm, densité
de puissance P et énergie disponible Ed).
A la hauteur 11 m au dessus du sol, la vitesse
moyenne annuelle du vent en Tunisie est modeste.
Elle varie entre un minimum de 2.09 m/s (à
Kairouan) et un maximum de 5.45 m/s (à Thala). En
général, il faut une moyenne dépassant 4 m/s pour
justifier l'implantation d'une éolienne (carte 1).
163
Tala
180
160
160
160
140
10
15
Vitesse du vent (m/s)
20
20
20
0
5
10
15
Vitesse du vent (m/s)
80
60
100
80
60
0
10
12
14
Vitesse du vent (m/s)
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
Vitesse du vent (m/s)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
120
100
80
60
180
160
6
8
10
12
Vitesse du vent (m/s)
14
16
18
100
80
60
0
20
Kasserine
120
10
15
20
Vitesse du vent (m/s)
Sfax
25
30
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vitesse du vent (m/s)
10
11
12
13
14
120
100
80
60
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
50
4
6
8
Vitesse du vent (m/s)
10
12
0
2
4
6
50
14
16
2
4
6
8
Vitesse du vent (m/s)
10
12
10
15
20
Vitesse du vent (m/s)
25
30
32
160
140
Tabarka
120
100
80
60
40
20
0
2
4
6
8
10
Vitesse du vent (m/s)
12
14
0
16
0
2
4
6
8
10
12
Vitesse du vent (m/s)
14
16
18
20
Zaghouan
250
200
Remada
80
60
2
4
6
8
10
Vitesse du vent (m/s)
12
14
1
2
3
4
0
5
6
7
8
Vitesse du vent (m/s)
9
10
11
12
2
4
6
8
10
Vitesse du vent (m/s)
150
100
100
2
4
6
8
Vitesse du vent (m/s)
10
12
15
150
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Vitesse du vent (m/s)
Vitesse du vent (m/s)
8
9
10
11
12
Elkef
300
Medenine
250
200
150
100
0
18
Kelibia
200
14
50
10
16
50
0
250
150
14
250
Medenine
Sidi Bouzid
12
Kelibia
Siliana
200
0
13
200
5
0
300
300
0
100
16
50
0
Zaghouan
150
50
0
250
100
0
14
5
Siliana
50
0
0
Tabarka
100
18
Mahdia
150
Béja
Elkef
200
150
100
50
0
5
10
Vitesse du vent (m/s)
15
0
0
2
4
6
8
Vitesse du vent (m/s)
10
12
14
Kairouan
350
350
300
300
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
Béja
250
200
150
100
50
0
12
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
100
60
0
300
250
Jendouba
150
0
8
10
Vitesse du vent (m/s)
300
200
80
180
Sidi Bouzid
250
100
20
120
0
Jendouba
300
18
Tunis
140
20
0
14
16
60
0
50
2
14
80
20
200
100
20
200
Mahdia
Gabès
0
8
10
12
Vitesse du vent (m/s)
100
40
250
200
0
6
120
40
Gabès
250
150
4
160
Tataouine
140
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
0
18
Gafsa
120
Remada
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
100
16
180
160
150
14
20
2
200
180
Sfax
8
10
12
Vitesse du vent (m/s)
140
140
0
32
200
200
6
40
0
Tataouine
250
4
160
Nabeul
20
5
2
Gafsa
40
0
0
Tunis
140
20
4
0
20
160
40
2
18
200
20
0
16
180
40
0
14
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
Bizerte
140
0
22
180
Kasserine
160
20
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
Bizerte
180
18
60
20
8
16
80
40
6
10
12
14
Vitesse du vent (m/s)
100
20
4
8
120
20
2
6
140
40
0
4
160
40
0
2
180
Monastir
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
100
60
Nabeul
140
120
80
20
0
200
160
Jerba
120
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
0
25
100
40
Monastir
140
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
20
180
160
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
60
40
Jerba
180
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
80
40
0
25
100
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
5
60
120
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
20
80
Tozeur
120
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
100
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
40
Elborma
140
120
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
60
0
Kebili
140
80
Tozeur
180
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
Tala
100
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
f (‰) ; E (kwh/m²/an)
120
0
Elborma
Kebili
140
Fréquence d’occurrence
Kairouan
250
200
150
100
Energie disponible de Betz
50
0
2
4
6
Vitesse du vent (m/s)
8
10
12
0
0
1
2
3
4
5
6
Vitesse du vent (m/s)
7
8
9
10
Figure 2. Distributions de la fréquence et de l'énergie des vitesses classées du vent
pour différents sites à 11 m de hauteur en rase campagne.
La puissance et l’énergie éolienne annuelle
disponible, par unité de surface, sont aussi évaluées
pour les vingt six sites synoptiques. Les résultats
obtenus sont rassemblés dans le tableau 1. De même,
il a été possible de déterminer une cartographie de
l’énergie éolienne annuelle disponible pour
l’ensemble du territoire (carte 2). Cette carte, comme
cela été prévisible, comporte des analogies
importantes avec la carte de la répartition
géographique de la vitesse moyenne annuelle du
vent. La répartition spatiale de l’énergie éolienne à
l’échelle de la Tunisie indique très clairement que
certaines régions sont beaucoup plus favorables que
d’autres à l’utilisation de l’énergie éolienne.
ID116/ ©IREC2010
L'analyse du tableau 1 nous a permis de classer ces
sites en quatre groupes [6] :
- Un premier groupe d’excellent potentiel éolien,
désigné par (A) dont l'énergie est supérieure à
1000 kWh/m2/an. Il est formé de 2 sites Thala et
Kebili. Il couvre 20.49% de l'énergie totale
disponible dans les vingt six sites. La vitesse
moyenne du vent dépasse 5m/s. Ce groupe
présente la zone la plus énergétique et la plus
prometteuse pour l'exploitation de l’énergie
éolienne.
- Un deuxième groupe de bon potentiel éolien,
désigné par (B), dont l’énergie varie de 600 à
1000 kWh/m2/an. Il comprend huit sites
(Elborma, Tozeur, Jerba, Monastir, Nabeul,
164
Gafsa, Bizerte et Kasserine) et compte pour
45.5% de l’énergie totale. La vitesse moyenne
annuelle est comprise entre 4 et 5 m/s
- Un troisièmes groupe de moyen potentiel éolien,
désigné par (C), intéresse huit sites (Tunis,
Tabarka, Sfax, Tataouine, Remada, Zaghouan,
Gabès et Mahdia) et couvre seulement 23.1% de
l’énergie totale. Son énergie du vent est
comprise entre 200 et 600 kWh/m2/an. La
vitesse moyenne annuelle est comprise entre 3 et
4 m/s.
- Un quatrième groupe de faible potentiel éolien,
désigné par (D), intéresse aussi huit sites (Silian,
Kelibia, Jendouba, Sidi Bouzid, Medenine,
Elkef, Béja et Kairouan) et couvre seulement
10.91% de l’énergie totale. Son énergie du vent
est inférieure à 200 kWh/m2/an. La vitesse
moyenne annuelle est inférieure à 3m/s.
Vm
(m/s)
P
(W/m2)
E
(kWh/m2/an)
5.45
152.00
1331.45
5.08
135.11
1183.53
El Borma
4.73
77.93
682.65
Tozeur
4.66
82.22
720.24
Jerba
4.64
77.77
681.24
4.29
65.80
576.37
4.36
63.19
553.53
Gafsa
4.27
54.45
476.97
Bizerte
4.12
67.29
589.46
Kasserine
4.11
75.40
660.47
Tunis
3.65
42.40
371.45
Tabarka
3.66
52.11
456.52
Sfax
3.62
35.69
312.68
3.50
43.67
382.54
3.43
38.15
334.22
Zaghouan
3.31
37.19
325.80
Gabes
3.15
26.64
233.39
Mahdia
3.10
25.46
223.06
Siliana
2.74
20.87
182.84
Kelibia
2.44
15.04
131.75
Jendouba
2.63
19.12
167.53
2.66
21.00
184.00
2.70
20.46
179.25
El Kef
2.58
17.74
155.37
Beja
2.42
16.59
145.29
Kairouan
2.09
10.24
89.74
Sites
Thala
Kebili
Groupes
A
Monastir
Nabeul
B
Tataouine
Remada
C
Sidi Bouzid
Mednine
D
Tableau 1. Caractéristiques du vent pour différents sites à 11 m de hauteur en rase campagne.
Donc, les zones les plus intéressantes pour
l’exploitation de l’énergie éolienne ressortent
clairement : il s’agit du Nord-Est de la Tunisie, de
l’ouest et du Sud (carte 5). Par contre, les zones où la
vitesse moyenne annuelle du vent est inférieure à
4m/s, comme les régions situées à l'intérieur du pays,
au Nord-Ouest et Sud-Est, sont beaucoup moins
favorables à l’utilisation de l’énergie éolienne qu'à
ID116/ ©IREC2010
l'Ouest et le Nord-Est. Cela veut dire que, dans la
région de Jandouba, pour récupérer une énergie
globale identique à celle que l’on peut escompter à
Bizerte, il faudra utiliser une éolienne de surface au
vent plus importante et/ou situé sur un pylône plus
élevé ; le coût de l’installation sera en conséquence
beaucoup plus grand.
165
Nous notons qu’une variation de 25% de la vitesse
moyenne annuelle du vent d’un site à l’autre, ce qui
n’est pas exceptionnel, entraîne une variation
d’énergie éolienne d’un facteur 2 (à titre d’exemple
voir les caractéristiques des sites Kasserine et
Kebili).
3. Adaptation site-système éolien
3.1. Energie éolienne utilisable
La courbe typique d'une turbine éolienne est définie
par la figure 1. En raison du mode de fonctionnement
des systèmes éoliens, l’énergie récupérable à la sortie
d’un système éolien ne représente qu’une portion de
l’énergie disponible Ed dans le vent.
P
Pn
Vd
Carte 1. Vitesse moyenne annuelle du vent à 11 m
de hauteur en rase campagne.
Vn
Vc
V
Figure 3. Courbe de puissance idéale de la turbine
éolienne.
L’énergie éolienne utilisable Eu varie à la fois avec
les valeurs des vitesses caractéristiques de la machine
(vitesse de démarrage Vd, vitesse nominale Vn et
vitesse de coupure Vc), c'est-à-dire avec le type
d’éolienne considéré, et avec le lieu d’implantation
par l’intermédiaire de la distribution de fréquence du
vent f(V). Elle est définie, par unité de surface et
pendant une année, comme suit :
c
 n

E u  4.38   V i 3 f (V i ) V n3  f (V i ) 
i n
 i d

(6)
Les valeurs des vitesses caractéristiques d’une
éolienne varient selon le type et la taille des machines
éoliennes. Elles doivent être adaptées en fonction des
caractéristiques du vent du site d’implantation. Nous
étudions, pour les 26 stations météorologiques
réparties sur l’ensemble du territoire tunisien, le
temps de fonctionnement Tf et le rapport énergétique
Eu/Ed pour trois types d'éoliennes définis par le
couple (Vd, Vn).
Pratiquement, il est intéressant d'implanter l’éolienne
éloignée de tout obstacle et suffisamment haute pour
capter le maximum d'énergie [8]. C'est pourquoi nous
avons choisi dans notre étude une hauteur de 30 m au
dessus du sol pour le mât des systèmes éoliens.
Carte 2. Energie éolienne annuelle disponible
à 11 m de hauteur en rase campagne.
ID116/ ©IREC2010
166
3.2. Correction de hauteur sur les mesures du
vent
La théorie de Von Karman a montré que, pour un
écoulement à flux constant et pour des conditions de
neutralité atmosphérique, le profil de la vitesse du
vent est logarithmique et de la forme [6, 7] :
V (h ) 
U*
 h 
Log 
 pour h  Z 0
k
 Z0 
Si l’on rapporte la vitesse mesurée (à 11 m) à la
hauteur 30 m, nous obtenons un facteur correctif C
tel que :
11
Z0
V (11 m )
C 

 0.8345
V (30m ) Log 30
Z0
Log
(7)
avec : V(h) est la vitesse moyenne de l’écoulement à
l’altitude h.
U* est la vitesse de friction ou de frottement.
k est la constante de Von Karman (k=0.4).
Z0 est la longueur de rugosité.
(8)
3.3. Application aux sites météorologiques
tunisiens
L’objectif de ce paragraphe est et de fournir une aide
pour choisir judicieusement le système éolien le
mieux adapté au site d’implantation retenu [6].
Le tableau 2 donne, pour les 26 stations
météorologiques réparties sur l’ensemble du territoire
tunisien, les pourcentages annuels du temps de
fonctionnement Tf (Vd≤V≤Vc) et du rapport
énergétique Eu/Ed pour trois types d'éoliennes définis
par le couple (Vd, Vn). La vitesse de coupure Vc est
prise constante égale à 25 m/s.
Dans les stations météorologiques tunisiennes, les
mesures des vitesses du vent sont effectuées à 11 m
de hauteur au-dessus du sol. Ces stations sont
souvent situées dans les aéroports et ayant une
rugosité du type rase campagne (Z0= 0.07m). Donc,
pour pouvoir transposer les données dont on dispose
(à 11 m) à la hauteur qui nous intéresse, il est
nécessaire de corriger les mesures du vent.
Type 1
Vd=4m/s, Vn=12m/s
Stations
Vm
Ed
Tf
Eu/Ed
Thala
5.45
3851.76
77.68
69.13
Kebili
5.08
3461.69
70.58
70.15
El Borma
4.73
1987.05
80.63
88.07
Tozeur
4.66
2111.87
75.74
89.83
Jerba
4.64
1979.07
78.17
88.18
Monastir
4.29
1685.43
72.69
91.18
Nabeul
4.36
1629.35
76.66
90.16
Gafsa
4.27
1401.1
78.94
93.60
Bizerte
4.12
1727.17
64.48
89.56
Kasserine
4.11
1848.92
67.44
75.90
Tunis
3.65
1094.36
64.91
96.04
Tabarka
3.66
1346.18
63.41
88.12
Sfax
3.62
915.39
65.06
96.85
Tataouine
3.50
1120.3
59.31
93.28
Remada
3.43
980.16
60.87
93.32
Zaghouan
3.31
959.13
55.96
91.76
Gabes
3.15
694.05
60.26
97.13
Mahdia
3.10
656.00
54.90
97.73
Siliana
2.74
540.64
45.01
95.03
Kelibia
2.44
394.52
43.79
97.02
Jendouba
2.63
492.87
43.36
96.13
Sidi Bouzid
2.66
541.70
46.07
95.49
Mednine
2.70
534.93
50.10
95.28
El Kef
2.58
461.15
43.27
94.49
Beja
2.42
431.77
39.47
95.05
Kairouan
2.09
267.91
32.45
94.53
Type 2
Vd=5m/s, Vn=14m/s
Tf
Eu/Ed
66.64
79.04
57.17
81.48
65.36
91.06
60.62
93.59
61.66
91.21
58.29
93.08
59.76
91.10
59.08
94.01
51.56
92.51
49.59
80.80
46.53
92.54
44.08
88.01
47.20
91.75
44.76
92.39
40.24
89.85
38.74
89.28
40.24
88.34
37.87
89.42
27.94
85.75
24.98
80.86
28.48
86.54
30.13
86.57
30.67
83.65
25.31
82.55
23.84
83.94
16.93
75.07
Type 3
Vd=6m/s, Vn=16m/s
Tf
Eu/Ed
55.56
85.38
47.30
88.62
49.73
88.58
46.08
91.36
47.26
89.06
43.75
89.51
40.69
85.49
39.63
84.76
40.12
90.84
34.75
80.29
31.71
84.16
29.50
84.20
31.10
80.35
30.95
85.82
27.82
82.78
25.01
81.61
23.67
72.64
22.83
74.10
16.30
72.06
12.68
59.94
16.66
70.93
18.52
72.77
17.90
68.03
13.69
66.52
12.67
67.41
8.01
52.85
Tableau 2. Pourcentages annuels du temps de fonctionnement Tf et du rapport énergétique Eu/Ed
pour trois types d'éoliennes définis par le couple (V d, Vn).
ID116/ ©IREC2010
167
L'analyse du tableau 4 montre que:
- Le pourcentage du temps du fonctionnement
d’un système éolien décroît pour l’ensemble des
régions lorsque la vitesse du démarrage Vd
augmente et ceci d’autant plus qu’il s’agit des
stations peu ventées.
- La quantité d'énergie utilisable croît fortement
avec la machine du type 1 au type 3 et croît
pour le type 2 pour les régions les plus ventées
en Tunisie (sites du groupe A); puis elle croît
faiblement du type 1 au type 2 et varie
légèrement pour le type 3 pour les régions
ventées (sites du groupe B); puis elle décroît du
type 1 au type 3 et décroît faiblement pour le
type 2 pour les régions moyennement ventées
(sites du groupe C) et enfin elle décroît
fortement du type 1 au type 3 et décroît pour le
type 2 pour les régions faiblement ventées (sites
du groupe D).
- La comparaison simultanée des pourcentages du
temps de fonctionnement et du rapport
énergétique montre la nécessité de choisir le
couple (Vd, Vn) en fonction du site
d'implantation. En effet, il faut réaliser un
compromis entre une récupération maximale
d'énergie et un temps de production élevé. Un
compromis satisfaisant serait obtenu en
choisissant :
 (Vd, Vn) = (4m/s, 16m/s) pour les sites très
ventés (groupe A).
 (Vd, Vn) = (4m/s, 14m/s) pour les sites ventés
(groupe B).
 (Vd, Vn) = (4m/s, 12m/s) pour les sites
moyennement et faiblement ventés (groupes
C et D).
Toutes ces constatations sont valables pour une
hauteur de 30 m et une rugosité de rase campagne ;
elles seront à reconsidérer pour des hauteurs et des
rugosités différentes.
4. Conclusion
Ce travail permet également d'éviter les mauvaises
implantations d’éoliennes qui peuvent avoir des
conséquences néfastes sur la production d’énergie.
5. References
[1] F. Ben Amar, M. Elamouri, and R. Dhifaoui, "Energy
assessment of the first wind farm of Sidi Daoud,
Tunisia", Renewable Energy , vol. 33, 2008, p. 2311–
2321.
[2] M. Elamouri, and F. Ben Amar, "Wind Energy
Potentiel in Tunisia", Renewable Energy, vol. 33,
2008, p. 758–768.
[3] T. J. Chang, Y. T. Wu, H. Hsu, C. Chu, and C. Liao,
"Assessment of wind characteristics and wind turbine
characteristics in Taiwan", Renewable Energy, vol 28,
2003, p. 851-871.
[4] J.Coriton, "Energie éolienne et conversion en
chaleur", Bibliographical study. CSTB EN-CLI
82.9.R 1982.
[5] B. Pierre, " Analyse prédictive et comparative de la
production énergétique d’une centrale éolienne
autonome en site éloigné a l’aide du logicielle
d’analyse de projet en énergies renouvelables
RETSCREEN International" , Mémoire de Recherche,
Université du Québec à Rimouski, 2007, Canada.
[6] I. Jarraya, "Développement d'un outil d'aide à la
décision pour l'exploitation des systèmes éolien
adaptés aux sites tunisiens", Mémoire de Mastère,
Université de Sfax à l'ENIS, 2010, Tunisie.
[7] N. K. Merzouk, M. Merzouk, et B. Benyoucef, "Pofil
vertical de la vitesse du vent dans la basse couche
limite atmosphérique", 13ème Journées Internationales
de Thermique. Albi, France du 28 au 30 Août 2007.
[8] S. Yahaya, "Dynamique de la couche limite de surface
semi aride : Approche des caractéristiques turbulentes
par anémométrie à coupelles et effet des traitements
du surface du sol", Thèse de Doctorat, Université
Paris 7, 2004, Paris, France.
Ce travail présente une approche pratique d'aide pour
l’exploitation des systèmes éoliens adaptés aux sites
tunisiens. Après l'évaluation des caractéristiques du
vent des vingt six sites météorologiques répartis sur
le territoire tunisien, nous avons estimé le temps de
fonctionnement et l’énergie que pourra fournir un
système éolien donné sur les sites tunisiens. Cette
estimation qui a été effectuée pour trois types de
machines et pour une hauteur de 30 m au-dessus du
sol donne un choix des systèmes éoliens les mieux
adaptés pour les sites météorologique tunisiens, en
tenant compte des impératifs de la rentabilité
énergétique et de la fiabilité du système.
Cette estimation pourra être effectuée pour d'autres
types de machines et plusieurs hauteurs au-dessus du
sol et elle constitue un outil d'aide à la décision aux
choix du système éolien approprié.
ID116/ ©IREC2010
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