2.4 Distribution de Weibull
Le vent varie en permanence. Afin de déterminer les
caractéristiques du vent pour un site d'exploitation, il est primordial
d'effectuer des mesures météorologiques sur une longue
période de temps. Mais cette opération demande du temps et un
coût élevé, donc nous avons recours à des
modélisations et des analyses statistiques pour estimer et
évaluer les ressources du vent [Wais, 2017].
Le paramètre de Weibull est le plus utilisé dans
la littérature pour caractériser le vent, il estime la
distribution annuelle de la fréquence de la vitesse du vent sur un site.
Il s'agit d'une méthode statistique simple qui présente une bonne
concordance avec les données expérimentales et qui permet de
déduire les paramètres du vent à plusieurs hauteurs [Al
Zohbi et al., 2015]. Il consiste à calculer deux
paramètres : le facteur d'échelle (c) et le facteur de
forme (k) s'exprimant sous la forme :
??-??
??(??) = (?? ??) (?? ??(-(?? ??
??) )
??)
v : détermine la vitesse du vent (m/s)
k : détermine la forme de la distribution du vent c :
détermine la qualité du vent (m/s)
Al Zohbi [2014], a appliqué plusieurs méthodes
pour la distribution de Weibull. Le Tableau 1 résume les valeurs de
k et de c obtenues par les méthodes les plus
favorables. Le facteur d'échelle c est proportionnel à
la vitesse du vent. Le vent est constant lorsque la valeur de k est
forte, et est variable lorsque k possède une faible valeur.
Alors d'après les valeurs de k, Marjayoun, Klaiaat, Faqra et
Daher El Baidar sont les sites les moins fluctuants et Daher El Baidar est le
site le plus venteux.
20
Tableau 1 : Les paramètres de Weibull
calculés pour les stations de mesure du vent (m/s)
au Liban
|
Station
|
V (m/s)
|
k
|
c (m/s)
|
|
Abde
|
2,6
|
1,37
|
2,86
|
|
Bayssour
|
3,4
|
1,53
|
3,78
|
|
Beyrouth
|
2,8
|
1,43
|
3,11
|
|
Daher El Baidar
|
5,4
|
1,95
|
6,07
|
|
Faqra
|
2,4
|
1,74
|
2,7
|
|
Hermel
|
3,1
|
1,5
|
3,44
|
|
Klaiaat
|
4,26
|
1,72
|
4,79
|
|
Les Cèdres
|
3,9
|
1,58
|
4,38
|
|
Marjayoun
|
5,3
|
1,77
|
5,96
|
|
Qaraoun
|
3,93
|
1,63
|
4,37
|
|
Rayak
|
3,6
|
1,61
|
4
|
|
Tripoli
|
2
|
1,09
|
2,13
|
|
Tyr
|
3
|
1,48
|
3,33
|
|
Zahle
|
2,6
|
1,36
|
2,89
|
Source : Zohbi, 2014
La rugosité d'une surface (les villes, les
forêts, etc.) affecte l'activité du vent [Abdelaziz et
al., 2012]. Pour obtenir un meilleur rendement, il est
préférable que la turbine soit le plus loin possible du sol [Lu
et al., 2002], il est donc nécessaire de prévoir la
vitesse du vent à plusieurs hauteurs. Par exemple pour un
aérogénérateur de 50 m, l'estimation de la vitesse du vent
doit être à la même hauteur.
La loi logarithmique est une des méthodes
d'extrapolation de la vitesse des vents, l'équation s'exprime par :
|
V2 = V?? X
|
??n(????
????)
??n(??2
????)
|
Z0 : est la rugosité
Z1 : est la hauteur dont la vitesse moyenne est connue
Z2 : la hauteur vers laquelle V1 sera extrapolée V1 : est
la vitesse à la hauteur Z1
21
Le Tableau 2 regroupe les vitesses moyennes à 30 m, 50
m et 100 m calculées par Zohbi [2014], nous pouvons constater que la
vitesse du vent augmente avec l'altitude [Soulouknga et al., 2016].
Tableau 2 : La vitesse moyenne du vent (m/s)
calculée à 30 m, 50 m et 100 m par la loi
logarithmique
|
Station
|
Altitude 10 m
|
Altitude 30 m
|
Altitude 50 m
|
Altitude 100
|
|
Abde
|
2,6
|
3,8
|
4,4
|
5,2
|
|
Bayssour
|
3,4
|
4,8
|
5,5
|
6,4
|
|
Beyrouth
|
2,8
|
4,2
|
4,8
|
5,6
|
|
Dahr El
|
5,4
|
7,4
|
8,3
|
9,5
|
|
Baidar
|
|
|
|
|
|
Faqra
|
2,4
|
3,3
|
3,7
|
4,2
|
|
Hermel
|
3,1
|
4,5
|
5,2
|
6,1
|
|
Klaiaat
|
4,2
|
6,2
|
7,1
|
8,4
|
|
Les Cèdres
|
3,9
|
5,3
|
6,0
|
6,9
|
|
Marjayoun
|
5,3
|
7,8
|
9,0
|
10,6
|
|
Qaraoun
|
3,8
|
5,6
|
6,5
|
7,6
|
|
Rayak
|
3,6
|
5,3
|
6,1
|
7,1
|
|
Tripoli
|
2,0
|
3,4
|
4,1
|
5,0
|
|
Tyr
|
3,0
|
4,4
|
5,1
|
6,0
|
|
Zahle
|
2,6
|
3,8
|
4,4
|
5,1
|
Source : Zohbi, 2014
L'étude des conditions venteuses du Liban favorise les
sites de Marjayoun (sud), Klaiaat (nord), Daher El Baidar (station de col). Il
faut éviter à la fois les vents calmes et les vents forts qui
pourraient endommager les machines. La localisation et la dispersion entre les
éoliennes dépendent de la direction du vent, d'où
l'importance de connaitre le vent dominant [Zohbi, 2014].
La vitesse du vent est un facteur primordial au
développement de l'énergie éolienne mais il n'est pas le
seul. La planification d'un projet éolien est une approche
multicritère, qui doit répondre à des normes
environnementales, sociales et économiques.
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