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Etude et conception d'un système de régulation automatique de la fréquence et de la tension de sortie d'une hydrolienne en fonction de la vitesse de la roue (cas du projet d'électrification décentralisée de la ferme Benjin Agriculture).

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par Eric KABANSHI
Universite de Lubumbashi - Ingénieur Civil Electromecanicien 2007
  

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INTRODUCTION GENERALE

L'énergie électrique est un des facteurs les plus importants dans l'amélioration de la qualité de vie de nos contemporains et de surcroît du développement économique et social d'un pays.

En effet, notre pays, la République Démocratique du Congo étant en phase de reconstruction présente un taux de desserte national en électricité de 5,7(soit environ 6 ménages sur 100) [1]. On attribue ce faible taux au manque d'électrification du monde rural, où vit 70% de la population avec pour conséquence, la destruction de l'environnement en utilisant le bois de chauffage, et pour pouvoir contribuer a ce développement d'une manière aussi seine nous nous somme tournés vers la production d'une énergie électrique viable par les sources d'énergies renouvelables, dont l'hydrolienne pour les milieux ruraux défavorisés.

D'où l'intitulé de notre sujet de mémoire « conception d'un système de régulation automatique de la fréquence de la tension de sortie d'une hydrolienne » (cas du projet d'électrification décentralisée de la ferme Benjin Agriculture).

La Commission Nationale de l'Energie (CNE) envisageait déjà en 2001 électrifier cinquante villages Congolais grâce au procédé « Hydrolienne », constitué principalement d'un flotteur, d'un rotor et d'un stabilisateur, le mode de fonctionnement de l'hydrolienne est d'une simplicité enfantine[2].

Il s'agit d'un hydro-générateur flottant sur une rivière à un point où la vitesse du courant est au moins égale à un mettre par second, le courant fait tourner une roue qui produit de l'électricité dans les zones où il n'y en a jamais eu.

Lorsque la hauteur de l'eau augmente ou diminuer, le flotteur oblige l'hydrolienne à se déplacer verticalement ; le rotor est toujours en rotation.

Notre étude vise essentiellement ;

· A permettre l'électrification rurale décentralisée des villages et alentour des grandes villes actuellement dans le noir. Jusqu'ici les populations utilisaient le bois pour se procurer un peu de lumière. Le projet d'électrification entre dans le cadre d'un programme de développement visant à augmenter l'accès des populations à l'électricité. Ainsi, plusieurs rivières pourront être utilisées dans la région.

· A participer à la préservation de l'environnement en réduisant la consommation du feu de bois tout en améliorant ainsi la qualité de la vie.

· A fournir de l'énergie électrique de manière permanente et fiable à faible coût tout en facilitant la gestion de celle-ci puisqu' elle devait se faire localement.

· A promouvoir les entreprises permettant la production locale des hydroliennes, notamment par l'Atelier Central Panda, ACP en seigle.

· A réguler la puissance électrique (fréquence) de distribution autonome que fournirait l'hydrolienne de la ferme Benjin Agriculture.

Notre travail viens en fait compléter un premier qui consistait à la conception et au dimensionnement d'une hydrolienne que produirait l'Atelier Central de Panda de la Gecamines pour le bénéfice des milieux ruraux décentralisés dont le ferme Benjin Agriculture, quant à nous, nous nous étendrons sur l'étude et la conception d'un système de régulation de fréquence d'une hydrolienne en fonction de la vitesse d'entraînement de la roue, en effet dans nos hypothèses nous considérerons l'hydrolienne « hydro générateur flottant » comme une roue hydraulique pour lequel le poids propre est pris à sa juste valeur calculée, le courant d'eau de la rivière Kiswishi ne s'écoulerait que dans un seul sens et qui au niveau du contact avec les pales de la roue produirait des cavitations qui certes, seront négligeable dans les calculs du fait qu'inférieurs à 10m/s[3]. Le régulateur de vitesse que nous concevrons sera à faible poids par rapport au poids global de l'hydrolienne, et l'eau de la rivière sera prise comme tel sans tenir compte de ses métaux lourds, sable, branches mortes.

Le travail que nous présentons outre l'introduction générale et la conclusion sera subdivisé en cinq chapitres dont ;

Le premier concerne la présentation de la ferme Benjin Agriculture et son besoin énergétiques, le second s'étendra sur l'état de l'art et la situation de l'hydrolienne dans le contexte des énergies renouvelables, le troisième quant a lui traitera des généralités de la régulation automatique et électronique de puissance ainsi que quelques exemples des régulateurs, le quatrième chapitre fera un état de l'art sur la problématique de ce travaille en présentant l'hydrolienne dimensionnées pour la ferme Benjin Agriculture, les paramètres d'entrés (vitesse d'écoulement) ainsi que les paramètres de sortie (fréquence du réseau, tension de sortie) et enfin le cinquième chapitre, étant même le noeuds du travail traitera de l'étude et la conception du système de régulation de la fréquence et de la tension sortie en fonction de la vitesse de la roue d'une hydrolienne .

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