CONCLUSION
Dans ce chapitre, nous avons présenté les
modèles mathématiques utilisés pour les calcules de la
puissance produite par une éolienne donné, ainsi que les
quantités d'eau que pourrait fournir par une éolienne
couplé a une pompe.
EVALUATION DES PERFORMANCES D'UN SYSTEME
D'EOLIEN
IV
CHAPITRE
INTRODUCTION
La connaissance des performances réelle d'un
système de pompage au fil du vent en termes de la quantité d'eau
pompée, s'avère difficile.
Le présent du chapitre est porte sur la
détermination de la puissance éolienne utilisable en fonction des
limites de fonctionnement des aérogénérateurs et
consacré à l'application de pompage mécanique et
l'étude des performances de système (éolienne multipale +
la pompe à piston), la puissance éolienne et le débit
fournis par le système, en utilisant le logiciel MATLAB.
I. SYSTEME SIMULE
Le système simulé est le suivant : une
éolienne lente entraînant une pompe à piston.
Pour illustrer cette modélisation il a
été donc procédé des différents
éoliennes lentes où les caractéristiques sont
portées dans le tableau IV.1 ont été testés (par
simulation) sur 02 sites algériens, à savoir le site Tlemcen et
d'Adrar.
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Site
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Eolienne
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Pompe à piston
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Vitesses (m/s)
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Tlemcen
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Diamètre : 5m.
Puissance nominale : 2000 Watt.
Vitesse de démarrage : 1m/s.
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Hauteur manométrique totale (HMT) : 5m.
Rendement totale de la pompe : 0,95.
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Vd=1 m/s
Vn=8 m/s
Vm=20 m/s
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Adrar
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Diamètre : 5m.
Puissance nominale : 2700 Watt.
Vitesse de démarrage : 3m/s.
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Hauteur manométrique totale (HMT) :5m.
Rendement totale de la pompe : 0,95.
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Vd=3 m/s
Vn=10 m/s
Vm=20 m/s
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Tableau IV.
1 : Caractéristiques des éoliennes
choisis.
II. SIMULATION
On s'intéresse à la détermination de la
quantité d'eau pompé quotidiennement ; une estimation des
puissances fournies par les aérogénérateurs sur les deux
sites (Tlemcen et Adrar) est représentée dans la figure (IV.1),
(l'organigramme est donné dans l'Annexe A).
Une éolienne est caractérisée par sa
courbe de puissance qui donne la variation de puissance disponible en fonction
de la vitesse du vent.
On remarque que les aérogénérateurs de
2000 et 2700 W présentent des résultats pratiquement identiques
ce qui mérite réflexion compte tenu des différences de
coût.
Figure IV.
1 : Variation de la puissance fournie par chaque
aérogénérateur de la vitesse de vent.
On remarque, d'après la figure (IV.1), que les
caractéristiques de l'éolien (Pn, Vn,
Vd et Vm) ont une influence très importante sur la
puissance utile délivrée par l'éolien et donc sur la
quantité journalière d'eau pompée par le
système.
Figure IV. 2 :
Variation de la puissance éolienne produite en
fonction de la hauteur.
Le site de Tlemcen offre un potentiel
énergétique éolien assez faible et ne peut être
rentable que pour des systèmes de petites puissances.
La Figure (IV.2), montrent que la puissance moyenne produite
par l'éolienne sera plus important lorsque ce dernier est
installé à une hauteur plus grande. A 15 mètres d'altitude
par exemple, la puissance moyenne annuelle produite à Adrar étant
de 2016 W, et elle atteint 2272 W à 30m de hauteur ce qui fait augmenter
le facteur de puissance de 0,74 à 0,84 (Voir Figure IV.3) ; De
même, sur le site de Tlemcen dont la vitesse moyenne annuelle est
inférieure de celle d'Adrar, la puissance fournie par l'éolienne
est égal à 576,6 à 30m d'altitude et un facteur de
puissance de 0,28.
Figure IV.
3 : Variation du facteur de puissance en fonction de la
hauteur.
Estimation du débit
moyen
Pour la simulation des débits fournis par notre
système, une estimation du rendement global est indispensable.
Dans le système de pompage par éolienne de
pompage, ce dernier est directement connecté à la pompe ; la
pompe utilisée est une pompe à piston.
Figure IV. 4 :
Variation du débit en fonction de la vitesse du
vent.
D'après la courbe on remarque que le débit varie
linéairement avec la vitesse du vent suivant
l'équation (III.22).
La figure (IV.4) montre que pour la région Adrar, le
débit moyen fourni est de 0.045 m3/s pour une hauteur
manométrique de 5 mètre.
Et pour la région de Tlemcen où les vitesses du
vent sont faibles, le débit moyen fourni est de 0.031 m3/s
pour une hauteur manométrique de 5 mètre.
Figure IV.
5: Variation de la puissance hydraulique en fonction de la
vitesse du vent.
La figure (IV.5) est une courbe caractéristique de la
pompe éolienne, cette courbe montre les variations de la puissance
hydraulique fournie en fonction de la vitesse du vent.
On peut remarquer que la puissance hydraulique a diminue par
rapport à la puissance éolienne et ça peut être
expliqué par la loi de Betz qui dit qu'une éolienne ne peut
convertir que 59% de l'énergie cinétique du vent.
Figure IV. 6:
Variation du débit moyen fourni avec la hauteur
manométrique totale.
L'analyse des courbes de la Figure (IV.6) nous permet de
reconnaître un rapport entre le débit d'eau pompé et la
hauteur manométrique. A titre exemple, installé cet
éolienne installée sur une hauteur de 20 et 70 mètres en
site de Tlemcen, le débit moyen fourni par cet éolienne est 3,687
10-4 m3/s et 1,05 10-4
m3/s respectivement donc pour une hauteur manométrique totale
20m est plus importante. Et pour la même installation sur le site
d'Adrar, le débit fourni est 28,91 10-4 m3/s pour
une hauteur manométrique de 20 m et 8,26 10-4 m3/s
pour une hauteur manométrique de 70m. Ce qui nous permet de
déduire ce qui suit :
- Lorsqu'on pompe à des faibles profondeurs, les
débits moyens sont plus importants que ceux obtenues à des
grandes profondeurs.
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