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TP ENERGIE n1 :
ETUDE D'UNE CHAINE ENERGETIQUE
DIMENSIONNEMENT D'UNE MINI EOLIENNE
Septembre Octobre Novembre Dcembre Janvier
Rapport au programme : 1.1 Energie et puissance
Bilan nergtique - Chane nergtique
Rendement (efficacit)
1.2 Conversion d'nergie
Production de l'nergie lectrique
Conversion de l'nergie lectrique
Stockage de l'nergie
PRESENTATION
La socit "TOUTPARNET" installe dans la rgion Nord-Pas de
Calais
dveloppe une multitude de services par internet.
Leur dernier projet est d'implanter en plusieurs lieux de la
rgion, des
stations mtorologiques qui fourniraient aux abonns, en temps
rel,
toutes les informations concernant les conditions
climatiques.
PROBLEMATIQUE
Technicien conception dans cette socit, vous avez en charge de
choisir
la source d'nergie lectrique ncessaire l'auto-alimentation de
la
station.
Aprs une tude comparative des dures de production du
photovoltaque et de l'olien dans la
rgion, vous tudierez la chaine nergtique afin de dimensionner au
mieux le dispositif retenu.
C1 : Sapproprier C2 : Analyser C3 : Raliser C4 : Valider
C5 : Communiquer
C6 : Etre automne et faire
preuve dinitiative
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APPROPRIATION
1. En vous aidant des tableaux fournis en annexe, justifier le
choix de l'olien. A quelle grandeur physique fait-on rfrence en
multipliant la puissance produite par la dure
de production annuelle ?
2. Quel est le souci pos par l'intermittence de la production ?
Comment pallier cela ?
3. La solution retenue pour ce problme d'intermittence, est
d'utiliser des batteries d'accumulateurs. Celles-ci devront :
Etre fonctionnelles hiver comme t ;
Accepter un nombre maximal de charges et de dcharges ;
Occuper le volume le plus faible possible.
Pour quelle technologie opter ?
Les batteries d'accumulateurs devront dlivrer 48V continu.
Combien d'lments faut-il
associer en srie pour cela ?
4. La station mtorologique sera constitue :
Les instruments de mesure proprement dits (anmomtre, baromtre,
pluviomtre, thermomtre ...) consommant une puissance lectrique
nominale de 250W ;
Une unit de supervision, associe une camra de surveillance
consommant une puissance lectrique nominale de 350W ;
Une unit de transmission-rception des informations et commandes
consommant une puissance lectrique nominale de 120W ;
Le chargeur et les batteries consommeront une puissance maximale
de 300W.
Dterminer la puissance lectrique ncessaire au fonctionnement de
la station. L'olienne
devra-t-elle fournir cette mme puissance ? Justifier votre
rponse.
5. Quel dispositif est ncessaire pour alimenter l'ensemble de
l'appareillage lectrique en courant alternatif en l'absence de
vent, et donc partir des batteries ?
Ce dispositif tant quasi idal (rendement unitaire), estimer le
volume minimal de batterie
ncessaire pour faire fonctionner le dispositif complet pendant 4
heures.
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3. Reprsenter la chane nergtique complte du systme, la grandeur
d'entrpuissance fournie par le
chacun des constituants de l'installation
La puissance dlivre par le vent tant donne par
S : Surface balaye par les ples mesurant 3m de diamtre dans
notre cas (en m
v : vitesse du vent en m.s-1
Quels sont les mesures et/ou les calculs
nergtique, en indiquant
transformation, et les rendements des
1. Effectuez les essais permettant de relever la puissance
mcanique dveloppe en fonction de la vitesse du vent.
Dressez un tableau de mesures, donnant en fonction de la vitesse
du vent, la puissance
mcanique dveloppe et l'inclinaison optimale des ples.
2. A partir du schma permettant l'tude de la chane nergtique,
lancer la simulation (cliquer "show probe's value during
simulation" dans les blocs de mesure et "run free" dans
simulation
control) puis modifier le rapp
1500tr.min-1
.
Effectuez les essais permettant de rpondre la problmatique,
c'est dire chiffrer la
puissance mcanique ncessaire,
1. Donner la vitesse du vent partir de laquelle l'olien dveloppe
sa puissance mcanique nominale.
Que faire, si la vitesse du vent est infrieure ce seuil pendant
plus de 4 heures ?
2. Donner le rendement global de l'installation, et la puissance
mcanique nfonctionnement de l'appareillage complet
Ci-dessous, sont fournies
NHEOLIS. Proposer, en argumentant, un choix d'olienne.
Frdric
Reprsenter la chane nergtique complte du systme, la grandeur
d'entr
vent, la grandeur de sortie tant la puissance lectrique
fournie
hacun des constituants de l'installation.
La puissance dlivre par le vent tant donne par la relation de
Betz :
Pvent = 0,363.S.v3
S : Surface balaye par les ples mesurant 3m de diamtre dans
notre cas (en m
1, la vitesse de rfrence sera choisie 10m.s
les mesures et/ou les calculs effectuer pour complter
nergtique, en indiquant toutes les puissances intermdiaires qui
rsultent d'une
transformation, et les rendements des diffrents
convertisseurs.
REALISER
Effectuez les essais permettant de relever la puissance mcanique
dveloppe en fonction de
Dressez un tableau de mesures, donnant en fonction de la vitesse
du vent, la puissance
et l'inclinaison optimale des ples.
schma permettant l'tude de la chane nergtique, lancer la
simulation (cliquer
"show probe's value during simulation" dans les blocs de mesure
et "run free" dans simulation
control) puis modifier le rapport de la gear box pour obtenir
une vitesse de rotation de
Effectuez les essais permettant de rpondre la problmatique,
c'est dire chiffrer la
puissance mcanique ncessaire, puis complter la chane
nergtique
VALIDER, COMMUNIQUER
ner la vitesse du vent partir de laquelle l'olien dveloppe sa
puissance mcanique
Que faire, si la vitesse du vent est infrieure ce seuil pendant
plus de 4 heures ?
Donner le rendement global de l'installation, et la puissance
mcanique n
fonctionnement de l'appareillage complet.
les caractristiques de quelques modles d'olienne fabrique
par
. Proposer, en argumentant, un choix d'olienne.
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Reprsenter la chane nergtique complte du systme, la grandeur
d'entre tant la
la puissance lectrique fournie
:
S : Surface balaye par les ples mesurant 3m de diamtre dans
notre cas (en m2) ;
, la vitesse de rfrence sera choisie 10m.s1 ;
pour complter la chane
toutes les puissances intermdiaires qui rsultent d'une
Effectuez les essais permettant de relever la puissance mcanique
dveloppe en fonction de
Dressez un tableau de mesures, donnant en fonction de la vitesse
du vent, la puissance
schma permettant l'tude de la chane nergtique, lancer la
simulation (cliquer
"show probe's value during simulation" dans les blocs de mesure
et "run free" dans simulation
ort de la gear box pour obtenir une vitesse de rotation de
Effectuez les essais permettant de rpondre la problmatique,
c'est dire chiffrer la
complter la chane nergtique.
ner la vitesse du vent partir de laquelle l'olien dveloppe sa
puissance mcanique
Que faire, si la vitesse du vent est infrieure ce seuil pendant
plus de 4 heures ?
Donner le rendement global de l'installation, et la puissance
mcanique ncessaire pour le
modles d'olienne fabrique par
V
W/kWh
kWhW