Ce cours intitulé le « Système de conversion d'énergie éolienne », on présentera un survol sur les systèmes de conversion éoliens de manière générale ; puis, l’évolution des éoliennes durant les dernières décennies. Ensuite, un rappel théorique sur les différents types d’aérogénérateurs sera donné. Une description détaillée de l’aérogénérateur à axe horizontal qui est l'objet de notre étude, de la technologie de son fonctionnement, des méthodes de sa régulation, ainsi que sa protection mécanique seront présentées. Aussi, les différents types de machines électriques utilisées dans les systèmes éoliens, leurs avantages et leurs inconvénients seront exposés et discutés.
Le cours est scindé en un ensemble d’unités d’apprentissage qui vous permettent d’acquérir des compétences en manière de comprendre les sources de l’énergie renouvelable. Ce cours concerné l’énergie éolienne. L’énergie éolienne est l’énergie tirée du vent au moyen d’un dispositif aérogénérateur comme une éolienne ou un moulin à vent. Une éolienne est un dispositif qui transforme une partie de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique disponible sur un arbre de transmission puis en énergie électrique par l'intermédiaire d'une génératrice. L'énergie éolienne est une énergie renouvelable ; c’est-à-dire non dégradée. De plus, c'est une énergie verte qui ne produit aucun rejet atmosphérique ni déchet radioactif.
Le cours est scindé en cinq unités d'apprentissages, chaque unité d'apprentissage est traitée à travers des séquences pédagogiques permettant l'assimilation des concepts prévus, cette assimilation est consolidée par des activités d'apprentissages où ces notions sont mises en œuvre, c’est une des forces de ce cours.
Cette unité donne un historique sur l’énergie renouvelable, les différents types de production d’énergie renouvelable, la modélisation de la première énergie de vent. La ressource éolienne provient du déplacement des masses d’air qui est dû indirectement à l’ensoleillement de la terre. Par le réchauffement de certaines zones de la planète et le refroidissement d’autres, une différence de pression est créée et les masses d’air sont en perpétuel déplacement.
- Les systèmes de conversion éolienne
Définition de l'énergie éolienne, l’énergie éolienne est l’énergie tirée du vent au moyen d’un dispositif aérogénérateur comme une éolienne ou un moulin à vent, les avantages et inconvénients de l’énergie éolienne, application des éoliennes, les différents types d’éoliennes, les principaux composants des aérogénérateurs a axe horizontal, et Bilan des forces sur une pale.
- Conversion de l’énergie du vent
Dans cette partie nous avons présentées les différentes parties de conversion de l’énergie du vent avec des activités d'apprentissage qui vous permettent l'assimilation des différents concepts. Premièrement la Conversion de l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique, et présentée la vitesse spécifique ou normalisée (Tip-Speed-Ratio), et présente la Cœfficient de puissance, et la loi de Betz détermine qu’une éolienne ne pourra jamais convertir en énergie mécanique plus de 16/27 (ou 59%) de l’énergie cinétique contenue dans le vent. Et après la production d’énergie mécanique et la Caractéristique d’une éolienne en fonction de la vitesse du vent.
- Modélisation et simulation du système mécanique de l’éolien
Dans cette partie nous avons présentées la conversion électrodynamique. Le système de conversion de l’énergie éolienne est un système complexe à cause de la multiplicité des domaines existants, à savoir, le domaine aérodynamique, mécanique, et électrique. Et les facteurs déterminant la puissance mécanique, comme la vitesse du vent, la dimension, et la forme de la turbine. Puis on à faire la Modélisation de la turbine, Les variables d’entrée et sortie de la turbine éolienne peuvent se résumer comme suit :
- La vitesse du vent qui détermine l’énergie primaire à l’admission de la turbine.
- Les quantités spécifiques de la machine, résultantes particulièrement de la géométrie du rotor et la surface balayée par les pales de la turbine.
- La vitesse de la turbine, l’inclinaison des pales, et l’angle de calage.
Les quantités de sortie de la turbine sont la puissance ou le couple qui peuvent être contrôlées en variant les quantités d’entrée précédentes.
- Topologies des systèmes éoliens
L’application la plus fréquente des turbines éoliennes est aujourd’hui la production d’électricité. Pour cela, l’utilisation d’une machine électrique est indispensable. Il existe sur le marché plusieurs types de machines électriques qui peuvent jouer le rôle de génératrice dans un système aérogénérateur qui demande des caractéristiques très spécifiques. Le cahier des charges pour une génératrice éolienne varie selon le type et les dimensions géométriques de la voilure. Certaines machines typiquement utilisées dans les constructions éoliennes sont succinctement décrites dans ce paragraphe en tenant compte de leurs spécificités.