Énergie éolienne 2011 Formation en météorologie

Report
2011 Formation en météorologie
"Il n'existe aucun substitut à l'énergie. L'énergie est la
condition même de toutes les autres marchandises, un
élément fondamental au même titre que l'eau, la terre et
l'air." E.F.SCHUMACHER
Énergies
renouvelables
Avantages





http://unautremondeestpossible.over-blog.com/

La production de gaz à effet de serre est
petite. Dans le cadre de la biomasse, du
biogaz et des biocarburants, la production
de CO2 est limitée et réabsorbée par la
flore.
Les risques d'accidents graves sont plus
faibles.
Le démantèlement des systèmes de
production est facile, rapide et peu coûteux.
La production de déchets est bien moindre.
Elles sont applicables aux pays en voie de
développement comme aux pays
industrialisés, et à tous les niveaux:
individuel et collectif.
Sécurité d'approvisionnement et
indépendance énergétique...
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Énergies renouvelables : désavantages
Désavantages
Certaines installations demandent de
faire des efforts d'intégration au
paysage, et peuvent comporter des
risques pour la faune environnante.
(On remarquera que cela est valable
pour les énergies non renouvelables,
souvent à bien plus grande
échelle...).
 Certaines énergies renouvelables ne
sont pas disponibles à la demande, et
impliquent donc la mise en place de
dispositifs de stockage ou de
compensation.
 La compétitivité économique est très
inégale selon les filières.

Déviation des ressources alimentaires
humaines vers l’industrie et le
transport.
 La production d'énergie renouvelable
requiert certaines conditions
géographiques, comme la régularité
du vent, un débit suffisant d'eau ou
encore la présence de marées.

3
L’énergie éolienne dans le monde
Canada
SCA-2611 Introduction à la météorologie
4
Progression au CANADA
Québec (1084950 kW, 695 éoliennes)
http://www.thewindpower.net/country_zones_fr_14_canada.php
http://www.atlaseolien.ca/fr/
5
La puissance du vent : fonction de la vitesse et
de la densité de l’air
La puissance du vent dépend
de la vitesse du vent au cube.
Il est alors important de connaître
la distribution spatiale des vents
dans le but d’une exploitation
économique de la ressource
éolienne.
1
P  E / t    AU 0 U 02
2
Helen Chadwick
http://www.iesd.dmu.ac.uk
0
0
Efficacité : loi de Betz
 = 0,56
Cette équation montre que la ressource éolienne dépend essentiellement
des variables météorologiques et de la taille des pales…
Comment ça fonctionne?

La quantité d'énergie produite par une éolienne dépend de :
 la vitesse du vent, principalement
 La surface balayée par les pales
 La densité de l’air

Les éoliennes exigent :
 un apport minimal de vent, généralement de 12 à 14 km/h, pour commencer à
tourner et à produire de l'électricité ;
 des vents de 50 à 60 km/h pour produire à pleine puissance ;
 des vents en deçà de 90 km/h ; quand le cap des 90 km/h est dépassé, il faut
interrompre la production pour éviter le bris d'équipement.
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http://www.hydroquebec.com/comprendre/eolienne/index.html
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Éléments d’une éolienne.
Le mât : tour cylindrique qui peut
dépasser 120 m de hauteur. Les
câbles électriques de
raccordement au réseau sont
situés à l'intérieur.
La nacelle est située en haut du
mât et contient la plus grande
partie de l'installation électrique :
- Le générateur, qui produit de
l'électricité grâce à la rotation
des pales.
- Le multiplicateur , qui sert à
augmenter le nombre de tours
effectués par les pales de
l'éolienne.
- Les équipements servant à
freiner les éoliennes et à
l'orienter.
Source :
http://tpe.eole.free.fr/index.html
Le rotor est constitué de plusieurs pales
(construites en matériaux composites,
polyester, époxy, fibres de verre, fibres de
carbone ou bois) de longueur environ égale aux
2/3 de celle du mât. Les alliages d'aluminium et
d'acier, trop lourds, servent uniquement aux
petites pales.
L'éolienne est reliée au réseau électrique par
des câbles souterrains.
8
Carte des vents du CANADA
http://www.windatlas.ca/fr/maps.php
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Micrométéorologie et couche limite
atmosphérique
Étude du comportement
de l’atmosphère dans le
premier kilomètre le plus
proche de la surface .
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Couche limite et énergie éolienne

Profil du vent

Les profils nocturnes
sont importants
 Les jets nocturnes >
des vents forts
pendant la nuit
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Choix du terrain
Port-Saint-Louis-du-Rhône
AFP/GERARD JULIEN
Parque Mourisca en Espagne
Classe A : terrain idéal : plat,
peut de turbulence et de et
variation de densité
Classe B : terrain complexe
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Les éoliennes modernes atteignent des
hauteurs de 200 m
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Exploitation en milieu marin
L’énergie éolienne a la
capacité de fournir entre
10 à 15% des futurs
besoins mondiaux en
énergie.
Exploiter en milieu marin
semble être un moyen
écologique, simple, et
relativement peu coûteux
de produire de l’énergie,
mais l’établissement de
parcs d’éoliennes au large
des côtes (offshore)
nécessite des études de
longue date sur la force et
la direction des vents et
surtout, sur leur
persistance dans le temps
Lignes : température de l’océan en °C
Couleurs : vitesse du vent en nœuds
14
Exploitation en milieu marin
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La variation de l’intensité du vent à la
verticale : fatigue des éoliennes
Turbulence
 Cisaillement du vent

Destruction des pales par excès
de vent
Solution : L’arrêt des éoliennes en cas de vent fort
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Pertes par turbulence
La modélisation de la couche limite
permet de faire des études sur
l’impact de la turbulence sur le
rendement des éoliennes.
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Qui a dit ceci?





Mahatma Gandhi,
1930
Jean Charest, le plan
Nord, 2010
Thomas Edison,
1931
Albert Einstein,
1955
George Bush, 1997
«Nous sommes comme des fermiers, creusant
des puits au tour de la maison à la recherche de
pétrole, au lieu d’utiliser les ressources
énergétiques illimitées de la nature : le soleil, le
vents et les marées.
…
J’espère que ne soit pas nécessaire d’atteindre
l’épuisement du pétrole et du charbon pour le
faire…»
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Discussion
L'énergie éolienne pourra-t-elle se substituer aux énergies polluantes ?

L'éolien est une énergie en forte augmentation, mais elle ne pourra pas
fournir à elle seule la totalité de la production, le vent étant une
ressource trop aléatoire. A moins de parvenir à stocker l'énergie de
manière efficace en grande quantité, l'utilisation des éoliennes ne peut
s'envisager seule.

On pourrait éventuellement coupler cette énergie avec celle issue du
soleil, afin de produire de l'électricité grâce aux éoliennes lorsqu'il y a du
vent et grâce aux panneaux solaires lorsque le soleil brille. En général, le
vent souffle quand il n'y a pas de soleil et inversement.

On peut aussi envisager l'utilisation des centrales hydrauliques et des
énergies renouvelables émergentes, comme la biomasse.
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Discussion
L'énergie éolienne pourra-t-elle se substituer aux énergies polluantes ?

L'énergie éolienne n'est donc pas une solution envisageable seule, mais
couplée avec d'autres énergies, elle peut être une solution efficace. De
plus, le développement très rapide de l'industrie éolienne devrait
diminuer le nombre d'éoliennes, car les éoliennes installées seront de
grande puissance.

Peut-être un jour y aura-t-il des éoliennes dans le courant jet (Jet-stream)
où les vents soufflent à plus de 300 km/h, comme dans la nouvelle "Le
souffle d‘Éole", de Danielle Martinigol et Alain Grousset, extraite du livre
Graines de futur
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