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simulation physique pour l'énergie éolienne



  1. #1
    GuillaumeL

    simulation physique pour l'énergie éolienne


    ------

    Bonjour,

    j'aimerais connaitre vos avis concernant l'utilisation de la simulation physique plutôt que la simulation numérique dans le cadre de l'étude de l'énergie éolienne.

    Similitude, turbulence, sillage, évaluation du potentiel éolien, distribution de weibull, rose des vents, climatologie sont les mots-clés.

    Merci pour vos contributions

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    BertrandR

    Re : simulation physique pour l'énergie éolienne

    Citation Envoyé par GuillaumeL
    Bonjour,

    j'aimerais connaitre vos avis concernant l'utilisation de la simulation physique plutôt que la simulation numérique dans le cadre de l'étude de l'énergie éolienne.

    Similitude, turbulence, sillage, évaluation du potentiel éolien, distribution de weibull, rose des vents, climatologie sont les mots-clés.

    Merci pour vos contributions
    Bonjour,

    Cherches tu des infos plutôt dans le domaine de la simulation du comportement d'une éolienne ou plutôt la simulation des écoulements sur une zone géographique en vue d'estimer le potentiel éolien en un point donné ?

    Le sujet est très vaste il faudrait que tu définisses un peu mieux ce que tu recherches.

    A+

  4. #3
    GuillaumeL

    Re : simulation physique pour l'énergie éolienne

    Citation Envoyé par BertrandR
    Bonjour,

    Cherches tu des infos plutôt dans le domaine de la simulation du comportement d'une éolienne ou plutôt la simulation des écoulements sur une zone géographique en vue d'estimer le potentiel éolien en un point donné ?

    Le sujet est très vaste il faudrait que tu définisses un peu mieux ce que tu recherches.

    A+
    En l'occurence je recherche dans les deux domaines que vous évoquez.

    Pour la simulation du comportement d'une éolienne, trois études me paraissent possibles : celle des turbulences au niveau d'une éolienne pour des questions de fatigue du matériau, étude d'aérodynamisme et enfin étude du sillage d'une éolienne.

    Pour l'évaluation du potentiel éolien, c'est un petit peu plus flou. On peut utiliser une maquette pour représenter un site et observer ce qui se passe.

    A+

  5. #4
    BertrandR

    Re : simulation physique pour l'énergie éolienne

    Citation Envoyé par GuillaumeL
    En l'occurence je recherche dans les deux domaines que vous évoquez.

    Pour la simulation du comportement d'une éolienne, trois études me paraissent possibles : celle des turbulences au niveau d'une éolienne pour des questions de fatigue du matériau, étude d'aérodynamisme et enfin étude du sillage d'une éolienne.

    Pour l'évaluation du potentiel éolien, c'est un petit peu plus flou. On peut utiliser une maquette pour représenter un site et observer ce qui se passe.

    A+
    Pour la simulation physique du comportement d'une éolienne on réalise généralement les mesures en vrai grandeur avec des jauges de contrainte et des accéléromètres placés en plusieurs endroits de la structure comme les pales par exemple. La difficulté consiste à mettre en corrélation ces mesures avec les mesures de vent correspondantes. Il est impossible de mesurer la vitesse de vent traversant l'hélice à un instant donné, d'abord parce que l'écoulement est perturbé par l'hélice et ensuite parce que cette vitesse n'est pas identique en tout point du disque du fait de la turbulence. Pour la mesure physique de la vitesse du vent au voisinage de l'hélice on utilise le laser et l'effet doppler.
    Pour les problèmes de fatigue on ne cherche pas à établir de corrélation entre mesure d'extensiométrie et mesure de vitesse de vent on cherche plutôt à établir des relations statistiques entre les 2 : par exemple une vitesse moyenne de vent et un niveau de turbulence donné sont comparés avec un niveau et une amplitude de contrainte mécanique en un point d'une pale.

    Ces mesures physiques sont souvent utilisées pour valider et calibrer les logiciels de simulation aéroélastique qui sont devenus très sophistiqués. La turbulence est modélisée dans l'espace, les phénomènes aérodynamiques non-linéaire comme le décrochage sont pris en compte, les mouvements de flexion des pales et du mât sont reproduits etc...

    Le sillage d'une hélice est également bien modélisé par le calcul numérique. Vu la taille des machines actuelles l'utilisation des souffleries est hors de question, seules les maquettes à échelle réduite sont possibles. La visualisation du sillage est aussi souvent obtenue avec des fumigènes.

    Les laboratoires impliqués dans ce genre d'étude sont :
    USA NREL (National Renewable Energie Laboratory)
    Danemark Riso
    Pays Bas ECN
    Une recherche sur internet avec ces mots clés devrait te donner des résultats.



    Pour le potentiel éolien la simulation physique à l'aide d'une maquette n'est généralement pas utilisée pour plusieurs raisons :
    1 - l'évaluation du potentiel éolien demande une grande précision d'évaluation des vitesses de vent, une erreur de 0.5 m/s peut se traduire par une erreur de > 10 % sur la production d'électricité ce qui change complètement la rentabilité du projet.
    2- le changement d'échelle provoque des erreurs relativement importantes,
    3- pour éviter les effets de bord il faut couvrir une zone importante et donc réaliser une grande maquette ce qui coûte cher et prend du temps,
    4- il faut connaître les conditions aux limites, c'est à dire avoir des relevés de vitesse de vent sur le pourtour de la zone de manière à reproduire physiquement à échelle réduite ces vitesses.

    En résumé la simulation physique serait coûteuse, demanderait du temps et ne donnerait pas des résultats très précis.
    La simulation numérique est certainement plus intéressante à cet égard mais on retrouve le problème des conditions aux limites.
    La méthode la plus largement utilisée actuellement c'est le bon vieux mât de mesure sur le site même d'implantation des éoliennes avec une campagne de mesure d'un an. Ces mesures peuvent être améliorées par des corrélations avec les stations météo locales pour lesquelles on peut obtenir des relevés de vitesse et de direction de vent sur plusieurs années.

    A+

  6. A voir en vidéo sur Futura

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