Etude et modélisation de la partie aérodynamique d’une éolienne sur MATLAB



Licence Sciences et Techniques

Département de Physique

Filière : Mécanique Energétique

Etude et modélisation de la partie aérodynamique d’une éolienne sur MATLAB

Année Universitaire : 2021/2020

PFE ME N° :………..

M

Dirigé par :

ü Pr. Amine El Fathi

Projet de fin d’études

Projet réalisé par :

ü NAIMA MSSAAF

ü LAMIAE NOUIGUI

ü

Soutenu le : 12Juillet 2021 

Devant les membres de jury :

ü Pr. Amine El Fathi

ü Pr. Mohamed ElBojaddaini

ü Pr.Allati Abderrahim

Dédicace

Je dédie ce modeste travail comme un témoignage d’affection, de respect, d’admiration :

A toute personne qui de près ou de loin nous a fait part des renseignements nécessaires à notre stage et à notre rapport.

A nos très chers parents pour leurs soutiens, affection et amour, leurs confiance et patiences et pour leurs sacrifices infinis, nous le dédions aussi à toute notre famille pour laquelle nous exprimons notre amour et nos respects les plus

Dévoués.

Tous nos amis et collègues et particulièrement les plus intimes en témoignage des moments inoubliables, des sentiments purs, et des liens solides qui nous unissent.

A nos professeurs, pour leurs efforts afin de nous assurer une formation solide.

Et enfin, à tous ceux qui nous ont soutenues et qui nous soutiennent encore que ce travail soit une déclaration divine de notre profonde estimation et gratitude.

Remerciement

Nous tenons avant tout à remercier Dieu le tout puissant de nous avoir donné la force et la volonté pour achever ce modeste travail.

Avant d’entamer ce rapport, nous profitons de l’occasion pour remercier tout d’abord notre encadrent ELFATHI AMINE non seulement pour la qualité de son encadrement mais aussi pour sa disponibilité.

Ce travail ne serait pas ce qu’il est sans leur présence, leur disponibilité, leur générosité, leur enthousiasme et leurs précieux conseils qui nous permettront de travailler dans les meilleures conditions.

Nous adressons nos remerciements aux tout personnes qui nous a aidés de prés ou de loin dans la réalisation de ce projet

Figure 1 : Moulin à tour(en étoile) 5

Figure 2 : Eolienne Américaine 5

Figure 3 : Evolution de puissance en fonction de la taille de l’éolienne 6

Figure 4 : Effet du vent su un corps creux 6

Figure 5 : rotor de Savonius 6

Figure 6 : Structure de Darrieus Figure 7 : Rotor de Darrieus 8

Figure 8 : Les éoliennes à axe horizontal amont et aval 9

Figure 9 : Structure de l’éolienne à vitesse fixe. 11

Figure 10 : Structure de l’éolienne à Vitesse variable 11

Figure 11 : Composantes principales d'une éolienne 12

Figure 12 : Différentes parties de l’éolienne 14

Figure 13 : Conversion de l’énergie cinétique du vent. 15

Figure 14 : Colonne d’air incidente sur le rotor 15

Figure 15 : Caractéristique Puissance-Vitesse d’une éolienne 17

Figure 16 : Pales d'une turbine éolienne 24

Figure 17 : Modèle des pales de la turbine éolienne 26

Figure 18: Courbes de 𝐶𝑝 en fonction de λ et β. 27

Figure 19:Puissance générée en fonction de la vitesse de rotation de la turbine et de la vitesse du vent (β=0°). 28

Figure 20 : Partie mécanique du système éolien. 28

Figure 21 : Modèle global de la turbine éolienne 29

Figure 22: Schéma bloc d'un correcteur PID 34

Figure 23 : Action proportionnel 35

Figure 24 : Action intégrale 35

Figure 25 : Action dérivée 36

Figure 26 : Régulateur PI 37

Figure 27 : Asservissement par régulateur PD 38

Figure 29 : Vue globale du modèle de la turbine éolienne 40

Figure 30 : Sous-système de la turbine éolienne 40

Figure 31 : Schéma bloc de la commande de la vitesse mécanique 42

Figure 32 : Schéma fonctionnel du contrôle de vitesse 42

Figure 33 : Schéma bloc de la commande avec un correcteur PI 44

Figure 34 : Profil de vent 45

Figure 35 : Coefficient de puissance 45

Figure 36 : Puissance de la turbine éolienne 46

Figure 37 : Vitesse de rotation de la turbine 46

Tables