Etude d'une eolienne lente: Tfc Ngho Ebey Toty

U UN NI IV VE ER RS SI IT TE E D DE E K KI IN NS SH HA AS SA AFACULTE POLYTECHNIQUE FACULTE POLYTECHNIQUE FACULTE POLYTECHNIQUE FACULTE POLYTECHNIQUE Département de Génie Mécanique B.P. 255 Kinshasa XI Charles NGHO EBEY ENDUN TOTYTOTY Charles NGHO EBEY ENDUN TOTY Travail présenté en vue de l’obtention du titre de gradué en sciences appliquées. Option : Génie Mécanique Directeur : Prof.Dr.Ir. J.P. MULANZA SAWUBA Année Académique 2005-2006 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTON SIMPLE EFFET. i EPIGRAPHE EPIGRAPHE EPIGRAPHE EPIGRAPHE … Et comment un être quelconque aurait-il subsisté, Si toi, tu ne l’avais pas voulu, ou aurait-il conservé sans avoir été appelé par toi. Tu les épargnes tous, car ils sont à toi, Maître qui aime la vie. Sagesse 11 :25-26 Jusqu’au bon moment l’homme patient tiendra bon et ensuite la joie lui sera rendue. Siracide 1 :23 A toi Dieu de l’univers, source de ma vie, inspirateur de toute bonne pensée, grâce à toi, je suis arrivé à la fin du premier cycle des études d’ingénieur civil. Seigneur que ton nom soit loué à jamais. ii DEDICACE DEDICACE DEDICACE DEDICACE A Dieu, pour son souffle de vie qu’il ne cesse de nous donner gratuitement. A notre regretté frère aîné Tonton Georges NGHO ALKAL. Toi qui a choisi les eaux du Kwilu pour nous quitter à jamais ; du sous sol du sacrécoeur où tes os se trouvent et de là où ton âme attend le jugement dernier, nous te dédions ce deuxième travail scientifique de notre vie juste pour te montrer que tu est encore inoubliable dans nos esprits. A vous mes très chers parents Georges NGHO ENDUN OMEN et Angélique OSSOBO YAKOLIME générateurs de notre vie sur cette terre des hommes. Pour votre affection, encadrement et éducation que nous avions bénéficiés. Les sacrifices que vous avez endurés afin de faire de nous ce que nous sommes devenus aujourd’hui. Que ce travail traduise une reconnaissance envers vous malgré qu’il y ait encore des marches pieds à escalader. A vous mes frères et soeurs : Papy KUZMIBILA NGHO, Geulor NGHO, Serge NGHO, Baptiste NGHO, Jean NGHO, Ida LANKOS, Dieudonné LUZOLO, Kadafi IVANI, Frida et DANIEL KIMBEKETE, KIWAYEN OMFE, Cariki MERGO, Judith BOKANGA, Quentin MUSIBONO, Jerry BONGO… que ce travail soit pour la plupart de vous, un outil d’encouragement qui vous permettra de franchir le même chemin que nous, qui est celui de grandes études. A la famille AYOL MPES OMBEL pour son assistance inconditionnelle dans tous nos problèmes académiques. A vous mesdemoiselles Esther Nabia NAKA MASTHANGA, Rebeca NGIYENGU, Chimen WANAM et à toute la famille NAKA Willy. Aux familles LUZOLO, OSSOBO, MAYELE, MUSIBONO, NGHO, KIBUNGU, MIMBU KATAS et KANGANI A vous tous qui accepte Jésus Christ comme Seigneur et Saveur, et à tous mes amis es) et connaissances. Nous dédions ce travail. Charles Ebey Endun iii AVANT PROPOS « Le hasard a un nom Le hasard est le nom que Dieu prend quand il veut rester anonyme (Albert Einstein) » Au terme de ce travail marquant la fin de notre premier cycle de des études d’ingénieur civil, Cycle au court duquel nous avons connu des moments de rire et des pleurs ; nous rendons grâce à l’éternel Dieu le maître des circonstances qui a daigné nous donner le souffle de vie et nous a doté des facultés intellectuelles pour mener ce bateau à bon port. Pour cela soyons reconnaissant à l’endroit des personnes qui nous ont prêté mains fortes pendant notre formation. Ainsi nous remercions sincèrement et profondément Papa Georges NGHO et sa femme Angélique OSSOBO pour nous avoir appris que le chemin de l’école est un passage sacré pour une vie assurée. Notre sincère reconnaissance va directement à l’endroit du Professeur Docteur Ingénieur JP. MULANZA SAWUBA pour avoir accepter de diriger ce travail malgré ses nombreuses occupations. A cet hommage nous associons nos enseignants de l’école primaire que nous n’avons plus de souvenir et à ceux du secondaire que nous citons entre autres : Gode LUKALA, Firmin MBUNGU, Bob KUMESO, Félicien KABAMBA, Innocent MBUSU LUM… Notre gratitude s’exprime aussi à l’égard de : Mes oncles et tantes maternelles : Jacques OSSOBO, Odon OSSOBO, Raoul Mayele, Hubert MAYELE, Zozo et Marie Pauline Mayele, Jean Hubert OMFE. Notre oncle paternel Louis NGHO Mes camarades et amis Taty MANGALA, Keita MANGALA TABARO, Eddy BUSANGA, , Serge MAHENZI, Papy FUNDU, Papy NSIMI, Eric MUYOLO, ISRAEL NZALA NSENGA, Michel OKENDE, Pathy BONDELE, DJAMAN PENGE AME, MITO SHAEBO,…. Que mes frères, sœurs, cousins, cousines, neveux, et nièces trouvent ici l’expression de notre reconnaissance à leur affection et soutien qu’ils n’ont cessé de nous témoigner. A tous ceux qui ont nous assisté de diverses manières mais que nous n’avions pas cité nommément sur cette page Que Dieu vous bénisse. Charles EBEY ENDUN TOTY iv TABLE DE MATIERES EPIGRAPHE EPIGRAPHE EPIGRAPHE EPIGRAPHE............................................................................................................................................................ i DEDICACE DEDICACE DEDICACE DEDICACE............................................................................................................................................................ ii AVANT PROPOS...............................................................................................................................................iii TABLE DE MATIERES................................................................................................................................... iv INTRODUCTION................................................................................................................................................ 1 1. 1. 1. 1. Enonce Enonce Enonce Enonce du problème du problème du problème du problème........................................................................................................................ 1 2. 2. 2. 2. Objectifs et Intérêt du Travail Objectifs et Intérêt du Travail Objectifs et Intérêt du Travail Objectifs et Intérêt du Travail ................................................................................................... 2 3. 3. 3. 3. Délimitation du sujet Délimitation du sujet Délimitation du sujet Délimitation du sujet ..................................................................................................................... 2 4. 4. 4. 4. Démarche Méthodologique Démarche Méthodologique Démarche Méthodologique Démarche Méthodologique.......................................................................................................... 3 5. 5. 5. 5. Subdivision du travail Subdivision du travail Subdivision du travail Subdivision du travail ................................................................................................................... 3 CHAPITRE I ......................................................................................................................................................... 4 GENERALITES SUR LE VENT..................................................................................................................... 4 I.1. I.1. I.1. I.1. Origine et définition du vent [3], [4] Origine et définition du vent [3], [4] Origine et définition du vent [3], [4] Origine et définition du vent [3], [4]........................................................................................... 4 I.2. Vitesse et direction du vent [3 I.2. Vitesse et direction du vent [3 I.2. Vitesse et direction du vent [3 I.2. Vitesse et direction du vent [3], [4], [5], [6] ], [4], [5], [6] ], [4], [5], [6] ], [4], [5], [6].............................................................................. 4 I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale [5] I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale [5] I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale [5] I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale [5] .......................................................... 6 I.4. variations de la vitesse du vent [3], [5] I.4. variations de la vitesse du vent [3], [5] I.4. variations de la vitesse du vent [3], [5] I.4. variations de la vitesse du vent [3], [5]......................................................................................... 9 I.5. choix du site pour l’implantation des éoliennes I.5. choix du site pour l’implantation des éoliennes I.5. choix du site pour l’implantation des éoliennes I.5. choix du site pour l’implantation des éoliennes [3] [5] [6] ................................................ 10 I.6. Énergie utile pour une éolienne [3] I.6. Énergie utile pour une éolienne [3] I.6. Énergie utile pour une éolienne [3] I.6. Énergie utile pour une éolienne [3]........................................................................................... 12 ÉTUDE DESCRIPTIVE DES ÉOLIENNES A AXE HORIZONTAL................................................... 14 II.1. Historique des machines éoliennes en général [6], [3] II.1. Historique des machines éoliennes en général [6], [3] II.1. Historique des machines éoliennes en général [6], [3] II.1. Historique des machines éoliennes en général [6], [3]..................................................... 14 II.2. Classification de machines éoliennes II.2. Classification de machines éoliennes II.2. Classification de machines éoliennes II.2. Classification de machines éoliennes [1] [3] [4] .................................................................... 14 II.3. Aérodynamique des éoliennes II.3. Aérodynamique des éoliennes II.3. Aérodynamique des éoliennes II.3. Aérodynamique des éoliennes [3] [8] ...................................................................................... 16 II.3.1. La Théorie de Betz pour les hélices................................................................................................. 16 II.3.2 Polaire d’une aile portante [3].......................................................................................................... 20 II.3.3. Etude Géométrique Et Aérodynamique de l’hélice [3] [8]........................................................... 24 II.3.4. Similitudes des Machines Eoliennes................................................................................................ 27 II.4. Les Aéromoteurs à Axe Horizontal II.4. Les Aéromoteurs à Axe Horizontal II.4. Les Aéromoteurs à Axe Horizontal II.4. Les Aéromoteurs à Axe Horizontal ...................................................................................... 28 II.4.1. Introduction ...................................................................................................................................... 28 II.4.2. Description sommaire du moulin à vent et éoliennes rapides....................................................... 28 II.4.3 Caractéristiques essentielles des éoliennes lentes............................................................................ 30 II.4.4 Profils et matériaux utilisés pour la fabrication des ailes d’une éolienne..................................... 31 II.4 .5 Systèmes de protection et de régulation....................................................................................... 32 CHAPITRE III .................................................................................................................................................... 36 CALCUL D’UNE EOLIENNE LENTE......................................................................................................... 36 III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques ......................................................... 36 III.1.1. Détermination du nombre des pales et calcul du diamètre de l’hélice. ...................................... 36 III.1.2. Détermination de la largeur des pales et de l’angle de calage..................................................... 37 III.2. Calcul volumique III.2. Calcul volumique III.2. Calcul volumique III.2. Calcul volumique de la pale de la pale de la pale de la pale...................................................................................................... 42 III.2.1. calcul de la fatigue due à la flexion sous l’effet des rafales.......................................................... 42 III.2.2 Calcul de la fatigue due aux forces centrifuges en marche normale ........................................... 44 III.2.3 autres facteurs à prendre en considération ................................................................................... 44 III.3. Conclusion III.3. Conclusion III.3. Conclusion III.3. Conclusion......................................................................................................................................... 45 CHAPITRE IV. ................................................................................................................................................... 47 POMPAGE DE L’EAU A L’AIDE DU COUPLE POMPE A PISTION-EOLIENNE LENTE ......... 47 IV.1. Introduction IV.1. Introduction IV.1. Introduction IV.1. Introduction..................................................................................................................................... 47 IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] ................................................................ 47 IV.2.1. Généralités ....................................................................................................................................... 47 IV.2.2. Relation de base utilisée pour la connaissance des performance d’une pompe à pistions alternatifs ..................................................................................................................................................... 48 IV.3 Pompage de l’eau avec le coupl IV.3 Pompage de l’eau avec le coupl IV.3 Pompage de l’eau avec le coupl IV.3 Pompage de l’eau avec le couple éolienne lente e éolienne lente e éolienne lente e éolienne lente- -- - pompe à piston simple effet pompe à piston simple effet pompe à piston simple effet pompe à piston simple effet ... 52 IV.3.1 Introduction...................................................................................................................................... 52 IV.3.2 Etude du couple pompe- éolienne ................................................................................................... 53 v IV. 4. Conditions de fonctionnement IV. 4. Conditions de fonctionnement IV. 4. Conditions de fonctionnement IV. 4. Conditions de fonctionnement ............................................................................................... 57 CHAPITRE V...................................................................................................................................................... 47 LES EOLIENNES ET L’ENVIRONNEMENT ........................................................................................... 47 V.1. Pourquoi l’énergie éolienne V.1. Pourquoi l’énergie éolienne V.1. Pourquoi l’énergie éolienne V.1. Pourquoi l’énergie éolienne......................................................................................................... 47 V.2. Eoliennes et environnement V.2. Eoliennes et environnement V.2. Eoliennes et environnement V.2. Eoliennes et environnement....................................................................................................... 48 CONCLUSION................................................................................................................................................... 50 BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................................................. 50 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Introduction Introduction Introduction Introduction Charles Ebey Endun 1 INTRODUCTION 1. 1. 1. 1. Enonce du problème Enonce du problème Enonce du problème Enonce du problème L’eau c’est la vie dit-on. Il n’existe actuellement aucune vie humaine sans eau potable. Dans les régions où les cours d’eau sont soit assez éloignés, soit inexistantes, pour avoir accès à l’eau potable l’homme creuse des trous dans la terre ou cherche à amener l’eau de la rivière vers chez soi. Dans la majorité de cas en qui concerne les puits il arrive à des profondeurs telles qu’il est incapable de puiser. Il remédie cette difficultés en utilisant plusieurs moyens (solutions) citons entre autres l’utilisation de la machine d’Atwood, des pompes entraînées par des machines motrices (électriques et ou thermiques). Dans l’une des solutions il puise au prix d’une force si pas musculaire motrice et dans l’autre il dépense de l’énergie qui est coûteuse aux jours d’aujourd’hui. Les ingénieurs de demain que nous serons, comme nos aînés, nous avons reçu de Dieu la mission de transformer notre environnement et de mettre à la disposition de l’humanité des conditions de vie meilleures. Et cela en élaborant des théories régissant la conception des machines, leur réalisation et leur fonctionnement, et aussi les techniques de la transformation dudit environnement. Dans le souci d’essayer de donner à ceux qui ne connaissent pas ce moyen technique qui tente de résoudre le problème de pompage de l’eau et d’éclaircir à ceux qui ont déjà une information de cette technologie sur les détails de la technologie des éoliennes. Nous nous proposons d’étudier une éolienne d’entraînement d’une pompe à piston afin d’extraire un débit d’eau d’un forage vers un réservoir pour l’utilisation ou la consommation. Ainsi pour mieux conduire notre étude nous nous sommes posés des questions suivantes aux quelles nous tenterons de répondre tout au long de cette travail: Qu’est – ce qu’une machine éolienne ? ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Introduction Introduction Introduction Introduction Charles Ebey Endun 2 Comment calcule – t – on une telle machine ? Comment utilise – t – on une machine pour le pompage de l’eau. Quel est l’impact de cette machine sur l’environnement ? 2. 2. 2. 2. Objectifs et Intérêt du T Objectifs et Intérêt du T Objectifs et Intérêt du T Objectifs et Intérêt du Travail ravail ravail ravail Les machines éoliennes suppriment la force musculaire comme souligner ci haut malgré son coût d’investissement. Par rapport aux moteurs thermiques et électriques utilisés pour l’entraînement de pompes, elles utilisent l’énergie du vent qui est une énergie naturelle et gratuite. Par contre les deux autres machines citées, malgré qu’elles sont puissantes et présentent de bons rendements, elles utilisent l’une l’énergie électrique et l’autre l’énergie produit par la combustion d’un hydrocarbure qui, toutes deux sont coûteuses. D’où la nécessité de recourir à la machine éolienne. L’objectif principal de ce travail est de mettre à la disposition des techniciens, ingénieurs et le politique qui s’intéressent aux machines éoliennes, une théorie régissant la conception et le calcul de machines multipales utilisées pour le pompage de l’eau. Pour ce faire nous aurons à : Décrire la machine éolienne lente ; Monter comment lesdites machines se calcule ; Décrire les caractéristiques essentielles de la pompe de celles de l’éolienne. 3. 3. 3. 3. Délimitation du sujet Délimitation du sujet Délimitation du sujet Délimitation du sujet Pour le pompage de l’eau, on utilise plusieurs types d’éoliennes dont chacun à ses caractéristiques particulières. Nous ne saurions pas dans le laps de temps qui nous est imparti d’étudier toutes ces machines éoliennes de pompage de l’eau. De ce fait nous avons choisi un type d’éolienne : « éolienne lente multipales ». Il en est de même pour la pompe, par commodité nous avons choisi la pompe à piston simple effet. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Introduction Introduction Introduction Introduction Charles Ebey Endun 3 4. 4. 4. 4. Démarche Méthodologique Démarche Méthodologique Démarche Méthodologique Démarche Méthodologique Le résultat d’une recherche vaut ce que valent les méthodes et techniques utilisées pour aboutir à ce résultat dit-on. De ce fait en ce qui concerne les méthodes utilisées, nous avons fait recours à la recherche documentaire qui nous a amené à consulter les bibliothèques matérielles et virtuelles pour lire des documents ayant trait à notre sujet d’étude. 5. 5. 5. 5. Subdivision du travail Subdivision du travail Subdivision du travail Subdivision du travail Notre travail s’articule autour de cinq chapitres, l’introduction mis à part. il s’agit de : CHAPITRE I. GENERALITES SUR LE VENT : dans ce chapitre nous parlons de la vitesse et direction du vent, de leurs mesures avec un accent particulier sur les vitesses de vents soufflants en Afrique centrale et du choix d’un site pour l’implantation d’une éolienne. CHAPITRE II. ÉTUDE DESCRIPTIVE DES ÉOLIENNES A AXE HORIZONTAL où nous parlons de l’aérodynamique des éoliennes et nous faisons une étude sommaire des éoliennes lentes. CHAPITRE III. CALCUL D’UNE EOLIENNE LENTE, dans lequel nous exposons une méthode typique de calcul des machines éoliennes à axe horizontal. CHAPITRE IV. POMPAGE DE L’EAU A L’AIDE D’UNE EOLIENNE, ici nous donnons d’abord un bref aperçu sur la pompe à pistons et le problème de pompage de l’eau pour enfin faire une étude du couple pompe éolienne. CHAPITRE V. LES EOLIENNES ET L’ENVIRONNEMENT, dans ce chapitre nous exposons de façon succincte les impacts des éoliennes sur l’homme et son environnement (faune, flore,..). Comme tout autre rédaction une conclusion termine ce travail. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 4 CHAPITRE I GENERALITES SUR LE VENT Dans ce chapitre, il ne sera pas question de faire une étude descriptive du vent mais plutôt de donner les caractéristiques essentielles du vent. I.1. I.1. I.1. I.1. Origine et définition du vent Origine et définition du vent Origine et définition du vent Origine et définition du vent [3], [4] [3], [4] [3], [4] [3], [4] L’énergie du vent vient du soleil. Entre les deux pôles et l’équateur, le soleil réchauffe le globe terrestre de manières fort inégales. Par conséquent il y a naissance des écarts de température qui provoquent des différences de densité des masses de l’air qui se traduisent par des variations de pression atmosphérique. Ainsi il se crée un vaste mouvement des masses d’air des zones de haute pression vers les zones de basse pression. C’est ce mouvement qui constitue le phénomène général des vents à la surface de la planète. De ce qui précède, nous définissons le vent comme étant une masse d’air en mouvement qui transforme l’énergie thermique que cette masse a retiré du rayonnement solaire en énergie cinétique. Deux paramètres essentiels caractérisent le vent. Il s’agit de la vitesse du vent qui est déterminante quant à la quantité de l’énergie qu’il est susceptible de fournir ; et de la direction de son déplacement. I.2. Vite I.2. Vite I.2. Vite I.2. Vitesse et direction du vent sse et direction du vent sse et direction du vent sse et direction du vent [3], [4], [5], [3], [4], [5], [3], [4], [5], [3], [4], [5], [6] [6] [6] [6] L’orientation du vent sur les quatre coins de la terre obéit à certaines lois de la dynamique des fluides, à la force de Coriolis (forces dues à la rotation de ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 5 la terre autour de son axe), à la présence des océans et des continents et des reliefs respectifs. D’où la grande variété des vents dominants qui caractérisent les diverses régions et climats du globe terrestre, selon les latitudes et longitudes. Ajoutons à ce qui est dit au point précédent que le vent est le paramètre représentatif des mouvements de l’air. La direction et la vitesse du vent sont des grandeurs mesurables dont la connaissance est nécessaire à l’étude cinématique et dynamique des masses d’air. La direction du vent indique d’où souffle le vent et se détermine à l’aide d’une girouette ou d’une manche à air. Un « vent Sud-Ouest » signifie que l’air est en mouvement du Sud-Ouest vers le Nord-Est. La vitesse quant à elle, elle est mesurée à l’aide d’un anémomètre. La vitesse du vent s’exprime en mètre par seconde (m/s), en kilomètre par heure (km/h) ou en nœud (kt). Equivalence: 1 m/s = 3.6 km/h et 1 m/s ≈ 2 noeuds. Mesure Mesure Mesure Mesure anémométriques anémométriques anémométriques anémométriques Les mesures de la vitesse du vent se font dans le quasi totalité des cas dans les stations météorologiques en fixant l’anémomètre au sommet d’un pylône. Afin d’éviter les turbulences causées par divers obstacles (arbre, bâtiment, …) on préfère fixer l’anémomètre à 10 mètres au dessus du sol. Une fois le capteur (anémomètre) fixé, on mesure la vitesse instantanée (moyenne sur une durée de 0.5 séc.). La vitesse instantanée fluctue au gré des tourbillons générés par la turbulence de l’air et c’est pourquoi on note la vitesse maximale instantanée observée au cours de 10 minutes qui précèdent l’heure d’observation, de même que les maxima observés pendant l’heure ou la journée. Les vents sont divisés en 17 catégories en fonction de leur vitesse et des effets qu’ils génèrent sur l’Etat de la mer, suivant une échelle appelée ECHELLE DE BEAUFORT. Sur des cartes météorologiques la direction et la vitesse du vent sont représentées par des symboles appropriés. Le tableau ci dessous donne les 17 catégories du vent en échelle de Beaufort. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 6 Tableau I.1. : Les 17 catégories du vent Vitesse du vent Degré Beaufort Noeuds m/s Description générale Pression sur la surface plane p= 0.13 v 2 [daN/m 2 ] 0 1 0/0,4 Calme 1 1/3 0,5/1,5 Très légère brise 0,13 (1m/s) 2 4/6 1,6/3,4 Très légère brise 0,8 (2,5m/s) 3 7/10 3,5/5,5 Petite brise 3,2 (5m/s) 4 11/16 5,5/8 Jolie brise 6,4 (7m/s) 5 17/21 8,1/10,9 Bonne brise 13 (10m/s) 6 22/27 11,4/13,9 Vent frais 22 (13m/s) 7 28/33 14,1/16,9 Grand frais 33 (16m/s) 8 34/40 17,4/20,4 Coup de vent 52 (20m/s) 9 41/47 20,5/23,9 Fort coup de vent 69 (23m/s) 10 48/55 24,4/28 Tempête 95 (27m/s) 11 56/63 28,4/32,5 Violence tempête 117 (30m/s) 12 64/73 32,6/35,9 Ouragan 160 (35m/s) 13 72/80 36,9/40,4 208 (40m/s) 14 81/89 40,1/45,4 265 (45m/s) 15 90/99 45,1/50 325 (50m/s) 16 100/108 50,1/54 365 (54m/s) 17 109/118 54,1/60 cyclone 470 (60m/s) I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale I.3. Vitesse des vents soufflants en Afrique Centrale [5] [5] [5] [5] L’Afrique Centrale appartient ou fait partie de la zone subtropicale. Elle compte 7 pays dont quelques uns sont situés au nord et d’autres au sud de l’équateur. L’équateur thermique se situant au nord de l’équateur géographique, la majorité des pays de l’Afrique centrale subissent de ce fait, un climat de type tropical et équatorial modifié par l’influence de la proximité des mers et de l’océan Indien. En ce qui concerne les gisements éoliens et les possibilités d’implantation des éoliennes ; parlons de la République Démocratique du Congo, ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 7 notre pays. Selon l’acte du symposium international sur l’énergie éolienne tenue à Nouakchott en Mauritanie au mois de Janvier 2003. Au Congo Kinshasa aucune éolienne pour la production de l’électricité n’est recensée, ni d’éolienne pour le pompage de l’eau. Cependant, des projets éoliens sont prévus dans les villes d’Inongo, de Kenge, de Mbandaka et de Lukalaba. Les caractéristiques du vent au Congo Kinshasa sont telles que la vitesse du vent est d’environ 5 m/s (10 nœuds) en saison sèche ; dans les plateaux de Kundelungu dans la province de Katanga. Avec le graben de Tanganyika dans la province de nord et Sud Kivu, autour des lacs Mukamba, lukalaba dans La province orientale, les vents sont réguliers et instantanés : 13,4 m/s (alizés d’Est). Malgré cela, le potentiel éolien doit être évalué de manière précise. Pour les autres pays de la zone (Afrique centrale), nous avons résumés les caractéristiques dans le tableau ci-dessus : ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 8 Tableau I.2. Vitesse du vent et gisements éoliens d’Afrique centrale Pays Vitesse du vent Sites Existences de gisements éoliens Togo et Bénin Oui mais pas intéressant (au Togo il existe quelques éoliennes pour le pompage de l’eau. Lesquelles appartiennent aux privés). Burundi 5,5 m/s à une hauteur de 12m au dessus du sol Plaine d’Imbo Le long du Lac Tanganyika Il existe des éoliennes océaniques de pompage de l’eau sur la plaine d’Imbo. RCA 5 m/s Région de Bonar Pas d’équipement installé. Ruanda 2,8 m/s 2,9 m/s 2,5 m/s Butare Gisenyi Kigali Il existe une éolienne au sommet du mont Karisimbi pour le fonctionnement d’une antenne émettrice radiotélévision Il existe aussi une éolienne de pompage Congo Brazzaville 2,5 m/s Zone de Lonfonlakari Couloir du fleuve Congo Pas d’équipement installé. Cameroun Il existe des projets éoliens envisageables dans le cadre de la libération du secteur d’énergie. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 9 I.4. variations de la vitesse du vent I.4. variations de la vitesse du vent I.4. variations de la vitesse du vent I.4. variations de la vitesse du vent [3], [3], [3], [3], [5] [5] [5] [5] a) Variation cyclique. La vitesse et la direction du vent varient au cours de l’année, variation due par le fait que la position des aires cycloniques et anticycloniques est liée à la position du soleil par rapport à l’équateur. b) Variation journalière. Les vents subissent des fluctuations journalières qui sont dues à des effets convectifs qui s’expliquent par l’échauffement du sol qui est plus rapide que celui des mers. Hormis les variations journalières, nous retiendrons que dans les laps de temps la direction du vent peut varier de 20° et la vitesse de 3 m/s et même davantage. c) Variation de la vitesse du vent en fonction de l’altitude par rapport du sol. La vitesse du vent diminue au voisinage du sol. Une diminution due au freinage de l’air par les obstacles de toute sorte (bâtiments, végétation…). La variation de la vitesse du vent en fonction de l’altitude est donnée par l’expression suivante : n H H V V | | ¹ | \ | = 0 0 (I. 1) V 0 : vitesse observée à la hauteur H 0 V : vitesse observée à la hauteur H H 0 pris égale à 10m et 0,1≤ n≤ 0,4 Comme l’énergie susceptible d’être captée est proportionnelle au cube de la vitesse, on a que le rapport des énergies disponibles à H mètres au dessus du sol est : 20 . 1 3 30 . 0 3 0 0 p p n avec H H E E n | | ¹ | \ | = (I. 2) ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 10 I II I.5. .5. .5. .5. choix du site pour l’implantation des éoliennes choix du site pour l’implantation des éoliennes choix du site pour l’implantation des éoliennes choix du site pour l’implantation des éoliennes [3] [5] [6] Pour que une éolienne produise il faut vérifier : Le vent : les études du vent sont indispensables pour des projets de grandes éoliennes, elles sont cependant beaucoup plus chères et longues pour un projet de petite éolienne. Carte du vent : la carte du vent donne une extrapolation incertaine. Souvent on utilise l’intuition qui en général est un bon indicateur du potentiel éolien. Si nous pensons qu’il y a du vent, c’est probable vrai. Une autre critère ou paramètre utile et pertinent est de savoir s’il y a d’autres éoliennes dans le secteur ou des moulins à vent y étaient installés. On considère pour qu’un emplacement soit exploitable qu’il faudrait disposer d’une vitesse annuelle de 4m/s. Pour le choix du site, l’étude prend compte des paramètres suivants : obstacle, relief et l’effet du sol et voisins. Figures I.1. : Sites d’implantation des éoliennes Nous voyons que les collines situées près des côtes constituent des bons sites lorsqu’elles sont dénudées et à pente douce et progressive. Mais par contre les collines et les falaises de forte pente, constituent des sites moins ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 11 favorables à cause de la turbulence qu’elles engendrent. Il faudra ajouter dans la liste des bons sites les pitons aigus et isolés. Ainsi pour le choix du site on peut mener des études théoriques pour déterminer les distributions des vitesses sur le site choisi : a) Au dessus des collines présentant une ligne de crête continue, nous avons l’expression : ψ θ = | | ¹ | \ | − sin 2 r a r U (I. 3. a) b) Au dessus des collines de forme circulaire, nous avons l’expression : ψ θ = | | ¹ | \ | − 2 3 2 sin 2 1 r a r U (I. 3. b) c) Au sommet, la distribution des vitesses à la verticale est donnée par : Selon (a) on a : | | ¹ | \ | − = 2 2 1 y a U V (I. 3. c) Selon (b) on a : | | ¹ | \ | − = 3 3 2 1 y a V (I. 3. d) Les expressions (I. 3) se rapportent à la figure ci dessous Figures I.3. : Distribution de vitesses sur un site d’implantation d’éolienne Dans les formules (I. 3) nous avons : a : rayon du cercle générateur (ou de la sphère génératrice cas b) a Ψ 3 Ψ 2 Ψ 1 y ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 12 Ψ : La cote de la ligne de courant y : hauteur au dessus du centre de cercle générateur (sphère génératrice cas b) V : vitesse de l’air à l’altitude y θ : l’angle polaire r : rayon vecteur I.6. Énergie utile pour une éolienne I.6. Énergie utile pour une éolienne I.6. Énergie utile pour une éolienne I.6. Énergie utile pour une éolienne [3] [3] [3] [3] Une éolienne est un aéromoteur, pour tous les aéromoteurs il existe une certaine valeur de vitesse de vent en dessous de laquelle un aéromoteur ne fonctionne pas. Notons la valeur de ladite vitesse par V M . Les vents (vitesse du vent) de forte intensité sont dangereux pour les éoliennes mais on contourne ce danger en dotant les machines de dispositifs de régulation qui permet de maintenir la vitesse constante pendant le fonctionnement. Appelons V N (vitesse nominale) la valeur de la vitesse avec laquelle l’éolienne doit fonctionner. Avec ce vent l’éolienne fournie une puissance constante et égale à la puissance maximale. La puissance nominale susceptible d’être débitée par un aéromoteur en fonctionnement permanent. Pour avoir l’énergie susceptible d’être produite par une éolienne en un lieu donné, après prélèvement d’une série des vitesses moyennes, on trace la courbe ( ) 3 V f T = . L’air déterminée par cette courbe et l’horizontale de la vitesse nominale du vent et celle de la vitesse en deçà de laquelle l’éolienne ne fonctionne pas, correspond à l’énergie théoriquement utilisable par une éolienne. La figure ci- dessous illustre bien ce que nous venons de dire : ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Chapitre I. Généralités sur le vent Charles Ebey Endun 13 t énergie utilisable Noter que les V de l’axe vertical sont des V 3 Figure I.3. : Energie utilisable par un éolienne La valeur de cette air est exprimée en KW/h. L’énergie récupérable ou susceptible d’être produite en un lieu s’obtient en multipliant l’aire obtenue ci haut par un coefficient qui tient compte du rendement de la machine appelé « coefficient d’utilisation rapporté à la vitesse moyenne », notée u K et donné par l’expression suivante : ( ) T V dt v T T V K T T N u 3 3 1 2 3 3 2 ∫ + − = (I. 5) Avec : v : vitesse instantanée V : vitesse moyenne V N : vitesse nominale de la machine T 1 : durée pendant laquelle la vitesse du vent est supérieure à la vitesse de vent maximale V M susceptible d’être supporté par la machine sans dommage. T 2 : durée pendant laquelle la vitesse du vent est supérieure à la vitesse nominale de vent V N, vitesse pour laquelle l’éolienne a été calculée pour fournir sa pleine puissance. T 3 : le temps pendant lequel la vitesse du vent est suffisante pour que l’éolienne produise l’énergie. La connaissance de K u est fatale car elle permet d’obtenir l’énergie susceptible d’être fournie en des lieux où il existe seulement des anémomètres totalisateurs. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 14 CHAPITRE II ÉTUDE DESCRIPTIVE DES ÉOLIENNES A AXE HORIZONTAL II.1. Historique des machines éoliennes en général II.1. Historique des machines éoliennes en général II.1. Historique des machines éoliennes en général II.1. Historique des machines éoliennes en général [6], [3] [6], [3] [6], [3] [6], [3] Le vent a été utilisé très tôt pour la propulsion d’embarcations à voiles. Ce fut première utilisation. Dès le V ème siècle avant J.-C., on pouvait trouver des panémones (éoliennes à axe vertical) dans les îles grecques. Mais c’est en Perse que le premier moulin à vent a été fabriqué en 134 avant J.-C. Ces premières éoliennes étaient utilisées essentiellement pour l’irrigation. Au fil des siècles, l’éolienne continue une lente évolution et ce n’est qu’au XIII ème siècle qu’apparurent les éoliennes à axe horizontal. L’idée de l’aérogénérateur date de 1802 quand un physicien anglais, Lord Kelvin, associa une génératrice d’électricité à un moteur éolien. Et dès 1850 les premiers aérogénérateurs virent le jours. Cette nouvelle application a connu un certain succès et 1920 on comptait 300 constructeurs d’aérogénérateurs. C’est à ce moment là que les éoliennes commencèrent à se développer. II.2. Classification de machines éoliennes II.2. Classification de machines éoliennes II.2. Classification de machines éoliennes II.2. Classification de machines éoliennes [1] [3] [4] Les machines éoliennes sont classées selon la position de leurs hélices (capteurs d’énergie). On distingue : Les machines à capteur à axe horizontal appelées aussi éolienne à axe horizontal ; Les machines à capteur à axe vertical appelées aussi éoliennes à axe vertical. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 15 1- Les capteurs à axe horizontal Les capteurs à axe horizontal sont les machines actuellement les plus répandues car leur rendement est supérieur à celui de toutes les autres machines. Elles comportent généralement des hélices à deux ou trois pales. Dans cette catégorie on peut distinguer les capteurs éoliens dont l’hélice est en amont par rapport au vent, « hélice au vent », et ceux dont l’hélice est en aval par rapport au vent, « hélice sous le vent ». Les moulins hollandais : ils se caractérisent par un assez bon coefficient de puissance de la machine pour des vitesses voisines de 2 à 3 m/s. Les moulins américains : ils peuvent comporter de 12 à 30 pales. Ces éoliennes fonctionnent bien jusqu’à un vent de 7 à 8 m/s, au-delà il faut prévoir un dispositif d’arrêt. Les éoliennes rapides : la puissance de ces capteurs est très étendue, de quelques dizaines de watts à quelques mégawatts. Les coefficients de moment et de puissance sont optimaux pour des valeurs comprises entre 6 et 10. 2- Les capteurs à axe vertical Pour ces capteurs, l’axe de rotation est vertical et perpendiculaire à la direction du vent. Les principaux capteurs à axe vertical sont le rotor de SAVONIUS, le rotor de DARRIEUS et le capteur à ailes battantes. Il existe également les machines à traînée différentielle comme le moulinet, les machines à écran et les machines à clapets battants. Le rotor de Savonius : Il est constitué de deux demi cylindres dont les axes sont décalés l’un par rapport à l’autre. Il est caractérisé par un grand couple de démarrage, il fonctionne à des vitesses de vent faible, voisines de 2 à 3 m/s. Le rotor de Darrieus : le principe repose sur l’effet de portance d’un profil soumis à l’action d’un vent relatif. Il existe quatre sortes de rotors de Darrieus : le rotor cylindrique, le rotor tronconique, le rotor à variation cyclique et le rotor parabolique. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 16 II.3. Aérodynamique des éoliennes II.3. Aérodynamique des éoliennes II.3. Aérodynamique des éoliennes II.3. Aérodynamique des éoliennes [3] [8] Nous pouvons définir l’aérodynamique comme étant l’étude des comportements dynamiques des objets (solide ou point matériel) se mouvant dans l’air. II.3.1. La Théorie de Betz pour les hélices Considérons une colonne d’air de longueur dl , de section S et de masse volumique ρ animé d’une vitesse V comme le montre la figure ci-dessous. Fig. 2.1 Supposons que ladite colonne représente la quantité d’air qui traverse la surface S pendant un laps de temps dt et déterminons la puissance disponible due à un vent à travers S. Ainsi on a : V S Q V S mV T E C ρ ρ 2 1 2 1 2 1 3 2 2 = = = = (II.1) La théorie de Betz que nous allons développer dans les lignes qui vont suivre ne s’applique que essentiellement aux machines à axe horizontal. Dans les machines à axe vertical cette théorie trouve son usage dans le calcul de rendement et de la puissance maximale. Considérons une hélice d’éolienne qui tourne, placée dans un air animé d’une certaine vitesse 1 V en amont et 2 V en aval. Sur une vienne de vent, on notera : V : vitesse du vent au niveau de l’éolienne V 1 : vitesse du vent avant l’éolienne V 2 : vitesse du vent après prélèvement de l énergie par l’éolienne dl S ρ V r ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 17 2 1 1 Fig. II.2. Veine de vent a traversée de l’aéromoteur La production d’énergie se fait par prélèvement d’énergie cinétique à la traversée de l’aéromoteur. On suppose que l’air est incompressible, ce qui permet d’écrire la conservation du débit volumique : SV V S V S = = 2 2 1 1 (II. 2.) Le théorème d’Euler (variation de la quantité de mouvement de la vienne de vent entre l’amont et l’aval de l’hélice) permet d’écrire que la force F se exerçant sur les pales de l’aéromoteur est donnée par l’expression : ( ) ( ) 2 1 2 1 V V Q S V V V S F − = − = ρ ρ (II. 3.) De la formule (II.1) nous déduisons que la puissance mécanique fournie à l’aéromoteur s’écrit : ( ) V F V V V S P = − = 2 1 2 ρ (II. 4.) Par application du théorème de l’énergie cinétique qui stipule que la variation de l’énergie cinétique est égale à la puissance. Nous avons : ( )V V V S T T T 2 2 2 1 2 1 2 1 − = − = ∆ ρ ( ) 2 1 2 V V SV P − = = ρ ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 18 ( ) ( ) 2 1 2 2 2 1 2 1 V V V V V − = − ⇒ 2 1 2 2 2 1 2 1 V V V V V − − = ⇒ ( )( ) − − + = ⇒ 2 1 2 1 2 1 2 1 V V V V V V V 2 2 1 V V V + = (II. 5.) En définitive nous trouvons en remplaçant V par son expression dans les formules (II. 3.) et (II. 4.) : ( ) 2 2 2 1 2 1 V V S F − = ρ (II. 5.a.) Et ( )( ) 2 1 2 2 2 1 4 1 V V V V S P + − = ρ (II. 5. b.) Calculons la variation de la puissance par rapport à la vitesse du vent après le prélèvement de l’énergie par l’éolienne en supposant constante la vitesse du vent avant l’éolienne. De ce fait nous pouvons écrire : ( ) ( )| ¹ | \ | + − = 2 1 2 2 2 1 2 2 4 1 V V V V S dV d dV dP ρ ( ) 2 2 2 1 2 1 3 2 4 1 V V V V S − − = ρ Calculons le maximum de la fonction ( ) 2 V f P = . Ainsi nous obtenons : 0 3 2 0 2 2 2 1 2 1 2 = − − ⇒ = V V V V dV dP 2 2 2 2 2 2 16 12 4 V V V = + = ∆ ¹ ´ ¦ − = ± = 2 2 2 2 1 3 2 4 2 V V V V V ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 19 De la figure (II.2.) 1 V et 2 V ont le même sens ; la réponse 2 1 V V − = n’a pas de sens, elle est à rejeter. Par conséquent 2 1 3V V = correspond à un maximum de la puissance P. En remplaçant 3 1 2 V V = dans l’expression de la formule (II.5.b) on trouve la puissance maximum donnée par l’expression ci après : 3 1 max 27 8 SV P ρ = (II.6.) Qui est la formule de Betz pour 3 25 , 1 m kg = ρ . A l’état initial, l’énergie cinétique qui traverse l’éolienne par seconde vaut : 2 0 1 0 2 1 n V V S T ρ = En remplaçant 3 1 2 V V = ; valeur de 2 V pour max ; ; P dans l’expression (II.5) on a : 3 2 1 V V = , il s’en suit que : 3 1 2 1 0 3 1 2 1 V S V S T ρ ρ = = Maintenant exprimons la formule (II. 6 ) en fonction de 0 T ; ainsi fait nous avons : | ¹ | \ | = | ¹ | \ | = 3 1 1 3 1 max 2 1 9 8 3 1 9 8 V S V S P ρ ρ (II. 7) CONCLUSION La formule de Betz est plus utilisée sous la forme de l’expression de la formule (II. 7). De cette formule nous interprétons en disant que la puissance d’éolienne est le 9 8 de l’énergie cinétique de la masse d’air de la traverse par seconde (la vitesse du vent est le paramètre essentiel de cette énergie). La théorie des aéromoteurs stipule que la puissance réellement développée par un aéromoteur ne dépasse pas 60% ou 70% de celle calculée par la formule. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 20 A N Μ A α ፳ ι α Ι II.3.2 Polaire d’une aile portante [3] 1. Approche conceptuel Pour mieux comprendre une technique, une science, Il faudra maîtriser son vocabulaire. De ce fait, considérons la figure ci-dessous représentant un profil de l’aile dans un vent de vitesse. Figures II.3 La corde AB est appelée corde de référence du profil. La grandeur « I » est la profondeur du profil. La corde AMB est l’extrados du profil. La corde ANB est l’intrados du profil. On appelle bord d’attaque les points du profil les plus éloignés du point B où se trouve le bord de fluide. Le milieu des segments perpendiculaires à la corde de référence MN est appelé squelette du profil ou ligne moyenne. L’angle formé par la corde du profil et la direction de la vitesse relative est l’angle d’incidence du profil et est noté « i » sur la figure. L’angle que fait la direction de la vitesse relative et la direction de la portance et est noté α sur la figure. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 21 2. Classification des profils des ailes Selon la forme de l’aile, nous avons : Profil Extrados Intrados Biconcave Convexe Convexe Plans convexes Convexe Plan Creux Convexe Concave A double courbure Concave vers la queue Concave vers la queue En plus de la classification donnée dans le tableau ci-dessus on classe aussi les profils des ailes selon l’épaisseur en faisant usage de la formule ci après : I h reference de corde profil du imale epaisseur e = = max (II.8) Et on conclut comme suit : e <6%, profil mince 6%<e<12%, profil semi épais e>12%, profil épais 3. Action aérodynamique sur une aile Considérons une aile en mouvement dans l’air. On appelle coefficient de pression locale le paramètre donné par la formule suivante : 2 0 0 0 2 1 V p p K p ρ − = (II.9) Avec p : pression statique à la paroi au pied de la perpendiculaire au profil. 0 0 0 , , V p ρ sont la pression, masse volumique et vitesse à l’infini. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 22 V Fz F Fx X y Définition : On appelle résistance de l’air donné par la formule ci-dessous, l’action de l’air sur un corps. Il est à noter qu’elle est inclinée d’un certain angle par rapport à la direction de la vitesse. 2 2 1 V C F r ρ = (II.10) ρ : masse volumique de l’air r C : coefficient aérodynamique, il est sans dimension S : surface caractéristique du corps, produit de la longueur de la corde par la largeur de l’hélice Figure II.4. Considérons une aile comme dessiné sera la figure (II.4). Prenons un système d’axes dont l’un des axes est parallèle à la direction de la vitesse relative et son origine se trouve sur cette direction. Etudions la force dans ce système d’axes : z F x F F z x + = z F est appelé portance et x F traînée Nous avons par la suite S V C F x x 2 2 1 ρ = (II.11. a) S V C F z y 2 2 1 ρ = (II.11. b) y S V C x S V C F z x 2 2 2 1 2 1 ρ ρ + = ⇒ ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 23 [ ] 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 z x r C C S V S V C F + | ¹ | \ | = | ¹ | \ | = ρ ρ 2 2 2 z x r C C C + = (II.12) z C : Coefficient aérodynamique de portance x C : Coefficient aérodynamique de traînée Avec la même logique, nous pouvons définir le moment aérodynamique de la résistance de l’air par rapport au bord d’attaque. On a : I S V C M m 2 2 1 ρ = (II.13) Ainsi on détermine la position du centre de pression par rapport au bord d’attaque par le quotient de m C par z C 4. Polaire d’une aile Une polaire est une représentation graphique des coefficients x C et z C . x C et z C sont fonction de l’angle d’incidence i. on distingue dans la théorie deux types de polaires à savoir : a) Polaire de Litienthale En plus du système d’axes qui définit x C et z C , considérons un deuxième système d’axes formé de la normale à la corde du profil et de tangente à cette corde. Suivant ce nouveau système d’axes la résistance de l’air a pour expression : a) suivant la normale : ( ) i C i C SV F x w n sin cos 2 1 2 + = ρ (II.14 a.) b) suivant la tangente : ( ) i C i C SV F z x t sin cos 2 1 2 − = ρ (II.14. b.) Posons : ¹ ´ ¦ − = + = ) ( sin cos ) ( sin cos b i C i C C a i C i C C z x t x z n (II.15) ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 24 T O1 O On a : n n C SV F 2 2 1 ρ = et t t C SV F 2 2 1 ρ = (II.16) De (II.15.b) [ ] i C C C i x n z sin 1 cos − = (i) (i) dans (II.15.a) [ ] i C i C C C C C z x n z x t sin sin 1 − − = ⇒ (II.17) Pour des valeurs des i on trace ( ) n t C f C = , la courbe obtenue s’appelle polaire Litienthal et est utilisée pour la détermination des expressions des profils. b) Polaire d’Eiffel La polaire d’Eiffel est la représentation graphique de la fonction ( ) x z C f C = . On appelle finesse le paramètre θ tg C C f x z = = II.3.3. Etude Géométrique Et Aérodynamique de l’hélice [3] [8] 1. Géométrie de l’hélice Figures II.5. Considérons les figures ci-dessus représentant la vue de face d’une hélice à axe vertical et une coupe de la pale gauche. Pour toutes les hélices, les caractéristiques géométriques essentielles à relever sont les suivantes : Axe de l’hélice : l’axe de rotation de l’hélice, sur la figure c’est l’axe 1 OO Diamètre de l’hélice : on appelle rayon de l’hélice ( R ), la distance qui sépare l’axe de l’hélice de la pale la plus éloignée de l’axe de l’hélice. Sur la ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 25 figure ce point est noté T. ainsi le diamètre du cercle de rayon R balayé par les pales est appelé diamètre de l’hélice. Axe de la pale : c’est l’axe longitudinal autour duquel on peut varier l’angle d’inclinaison de la pale par rapport au plan de rotation de l’hélice. Profil d’une pale : sur les figures, ils sont représentés par les sections hachurées, situées à une distance r de l’axe de l’hélice, qui représentent les sections de la pale par le cylindre dont le centre est sur l’axe de l’hélice. Angle de calage d’un profil : sur la figure, il est noté α et représente inclinaison de la corde du profil par rapport au plan de rotation de l’hélice. Pas de l’hélice : on appelle « Pas » d’une section de l’hélice, la distance H dont l’hélice peut avancer pour un tour de rotation dans l’air. 2. Aérodynamique de la Pale Dans ce paragraphe nous allons donner les expressions des efforts dus au vent, et qui sollicitent une pale dont nous connaissons l’angle de calage α. Soit une hélice de profil à la distance r de l’axe représentée ci-dessous : Figure II.6. Cette figure n’est rien d’autre que la figure II.3 incliné d’un angle α (angle de calage). De ladite figure nous pouvons écrire U V W + = r avec V : vitesse du vent et U=2πrN=ωr où N est la vitesse de rotation de l’hélice autour de son axe. X Z V dRz dRx dR U V W ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 26 Admettons que l’air arrive sur l’aile suivant la direction de W. Les angles I et (i+α) sont des angles opposés par le sommet donc ils sont égaux. De ce fait l’angle d’incidence i vaut : α α − = ⇒ + = I i i I avec I :angle entre W et le plan de rotation de l’hélice. Force et moment aérodynamiques Sous l’action du vent et en exploitant les relations établies au chapitre premier nous pouvons écrire : z x z x R R F F F + = + = Suivant la direction de W on a : I R I R F x z sin cos + = Avec S W C R x x 2 2 1 ρ = et S W C R z z 2 2 1 ρ = Sous forme différentielle, on a : ds W C dR x x 2 2 1 ρ = et ds W C dR z z 2 2 1 ρ = Pour W= constante. Cela implique que : [ ]ds I C I C W dF z x cos sin 2 1 2 + = ρ (II. 18) Avec le même logique nous calculons le moment aérodynamique. On a : dM=r projection dR suivant la direction de W ; qui peut s’écrire aussi comme ( ) [ ] m N ds I C I C r W dM x z . cos sin 2 1 2 − = ρ (II.19) Si on prend Vcotg I =U on trouve ( )( ) [ ] W k I C I C I g gI V dP x z cos sin cot 1 cot 2 1 2 3 − + = ρ (II. 20) Les valeurs de C x et C z qui sont dans les relations établies ci haut sont à relever sur la polaire relative où profil utilisé. Poussée Et Couple Moteur La connaissance de ces deux paramètres (poussée axiale du vent sur l’hélice et le couple moteur produit) est indispensable pour la détermination de la puissance fournie par le vent à l’hélice. Nous obtenons les deux paramètres énumérés ci haut grâces aux expressions suivantes : ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 27 ∑ = = V F V dF P . . : Poussée axiale ω M P u = : Puissance utile c'est-à-dire celle recueillie sur l’arbre de l’éolienne V F M P P u . ω η = = Rendement II.3.4. Similitudes des Machines Eoliennes Dans la technologie des éoliennes on applique très souvent la similitude entre les maquettes géométriquement et cinématiquement semblables au prototype que l’on veut réaliser. Les deux machines sont semblables si et seulement si : 1) Les rapports de la vitesse du vent à l’amont et de la vitesse du vent en aval sont égaux : 22 21 12 11 V V V V = V 11 : vitesse en amont du prototype V 12 : vitesse en amont de la maquette V 21 : vitesse en aval du prototype V 22 : vitesse en aval de la maquette 2) Les angles d’inclinaison aux extrémités des pales et les vitesses spécifiques λ 0 doivent être identiques pour la maquette et le prototype. 3) Les profils de deux machines doivent être homologue. Si l’indice 1 désigne le prototype et 2 la maquette on a : 1 2 1 1 1 2 2 = × V V r r ω ω et 1 2 1 2 R R r r = 4) Les angles de calage α et les angles d’incidence « i » sont égaux. Les rendements sont égaux. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 28 II II II II.4. Les Aéromoteurs à Axe .4. Les Aéromoteurs à Axe .4. Les Aéromoteurs à Axe .4. Les Aéromoteurs à Axe Horizonta Horizonta Horizonta Horizontal ll l II.4.1. Introduction Dans ce chapitre, nous n’allons pas faire une description complète de toutes les machines éoliennes à axes horizontales mais plutôt une description sommaire de ces machines avec un accès particulier sur les éoliennes lentes. Parmi les machines à axes horizontaux nous pouvons citées : les moulins à vent, les éoliennes lentes et les éoliennes rapides. II.4.2. Description sommaire du moulin à vent et éoliennes rapides Signalons que hormis les 3 types de machines à axe horizontal, il existe aussi d’autres types d’éolienne à axe horizontal. Le tableau ci-dessous donne une description du moulin à vent et des éoliennes rapides. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 29 Les caractéristiques essentielles Ailes Machines Classification longueur largeur mètre Vitesse de rotation Vitesse spécifique λ 0 Vitesse du vent Puissance C p Moulin à vent Deux types : Moulin à toit tournant Moulin à cage tournante 5 à 15m 1/5 de longueur 10 à 40 tr/min 2 à 3 Peuvent atteindre 7m/s Peuvent atteindre 47KW 0,3 Rapides Peuvent atteindre 50 m Peuvent atteindre 1340 tr/min 6 >5m/s Peuvent atteindre 500KW 0,4 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 30 II.4.3 Caractéristiques essentielles des éoliennes lentes Les éoliennes lentes sont adaptées au vent de faible vitesse et démarre à vide pour des vitesses de vents compris entre 2 et 3 m/s. Après des essais sur un modèle il est établi des relations suivantes D V D V N 19 60 1 0 = = = π λ C p =0,3 soit à une captation effective d’énergie égale à 50% de la limite de Betz. Pour ρ=1,27kg/m 3 on a P max =0,15D 2 V 2 (KW) A partir de ces relations on peut construire le tableau ci-dessous Vitesse de rotation en tr/min Puissance en KW Vitesse du vent V=5m/s V=7m/s V=5m/s V=7m/s Diamètre de la roue en mm 1m 95 133 0,018 0,05 2 47,5 66,5 0,073 0,40 3 31,9 44,5 0,165 0,45 4 23,8 33,2 0,295 0,81 5 19 26,6 0,46 1,26 Si λ 0 ≠1 on multiplie la vitesse de rotation indiquée au tableau par λ 0 correspondant à la machine. Nous voyons que les puissances indiquées dans le tableau sont très faibles. La raison des faibles puissances obtenues est que les éoliennes lentes utilisent des faibles vitesses de rotation et que les roues sont pesantes. Vues des faibles vitesses de démarrage, les éoliennes lentes sont appropriées aux régions dont la vitesse du vent est d’ordre de 4 à 5m/s et servent pour le pompage de l’eau. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 31 II.4.4 Profils et matériaux utilisés pour la fabrication des ailes d’une éolienne A chaque type des aéromoteurs correspondent ses profils des ailes. Dans toute généralité en aérodynamique, en ce qui concerne les ailes, les profils utilisés sont les suivantes : Dans le cas particulier des éoliennes lentes, on utilise des profils minces légèrement concaves qui sont fixées sur une membrane métallique circulaire constituant le squelette de la roue mobile. Les matériaux utilisés pour la réalisation des pales sont variés et ont bénéficié de nombreux progrès, particulièrement ceux dus aux pales d’hélicoptère. Contrairement à ce que l’on croit fréquemment, ce n’est pas dans le domaine de l’aérodynamique que réside la difficulté mais bien dans celui de la construction et de la résistance des matériaux. En effet, c’est dans le mode de réalisation des pales qu’il y a le plus à faire pour augmenter la sécurité de marche. Les matériaux utilisés pour la réalisation des pales sont donc essentiels et doivent répondre à plusieurs exigences : ils doivent être assez légers, résistants à la fatigue mécanique, à l’érosion et à la corrosion, et de mise en oeuvre ou d’usinage simple. On rencontre plusieurs types de matériaux : le bois : il est simple, léger, facile à travailler et il résiste bien à la fatigue mais il est sensible à l’érosion, peut se déformer et est réservé pour des pales assez petites. le lamellé-collé : c’est un matériau composite constitué d’un empilement de lamelles de bois collées ensemble. Il est possible de réaliser des pales jusqu’à 5 à 6 m de longueur ayant une bonne tenue en fatigue. les alliages d’aluminium pour des pales allant principalement jusqu’à 20 m de longueur. les matériaux composites : leur intérêt est de permettre la réalisation de toutes les formes et dimensions, ainsi que d’obtenir les caractéristiques ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 32 mécaniques exactes recherchées : pale vrillée, corde évolutive, changement de profil. II.4 .5 Systèmes de protection et de régulation Quel que soit le type d’aéromoteur, il est nécessaire pour éviter sa destruction lorsque les vents sont trop violents qu’il soit équipé d’un système permettant de diminuer les contraintes mécaniques sur la machine. Les systèmes peuvent agir de façons différentes et plus ou moins fines avec un degré d’automatisme nul ou intégral. II.4.5.1. Système de freinage manuel C’est le moyen le plus simple de préserver une machine de la destruction. Lorsque le vent atteint une certaine force un opérateur immobilise la machine soit à l’aide d’un frein, soit en plaçant l’hélice parallèle au vent (mise en drapeau), soit en modifiant le calage des pales pour obtenir un couple moteur nul (système le plus efficace). II.4.5.2. Système de freinage automatique Les deux moyens cités précédemment peuvent être automatiques par action du vent sur une « palette » de commande. La palette annexe est parallèle et solidaire du plan de rotation de l’hélice. Lorsque la pression du vent sur cette palette, proportionnelle au carré de la vitesse et à la surface de la palette, k S.V 2 , k ∼ 0,9 , atteint un certain seuil, elle peut entraîner la commande d’un frein ou la mise en drapeau. Ce dispositif peut être associé à un ressort qui replace l’hélice dans sa position normale lorsque l’action du vent sur la palette annexe a cessé. Ces systèmes ne peuvent être utilisés qu’avec des aéromoteurs dont la vitesse de rotation n’a pas à être constante. D’autre part ils présentent l’inconvénient majeur ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 33 d’interrompre le fonctionnement de l’aéromoteur au-delà d’une certaine vitesse de vent. II.4.5.3. Système de régulation par frein aérodynamique centrifuge Les pales principales sont fixes (calage constant). La régulation comporte 2 palettes P 1 et P 2 articulées en O 1 et O 2 sur un support normal à l’axe des pales principales. Ces palettes ont leur partie avant un peu plus longue et plus lourde que la partie arrière. Elles sont maintenues à la position repos par les tiges t 1 et t 2 et les ressorts tarés x 1 et x 2 . Jusqu’à une certaine fréquence de rotation n 0 (c’est-à-dire la vitesse de vent correspondante V 0 ), les palettes restent concentriques. En formant un volant d’inertie, elles tendent à maintenir la fréquence de rotation stable lorsque la vitesse du vent varie pendant de bref instants (petites rafales). Les pales ayant un calage fixe, la fréquence de rotation augmente avec la vitesse du vent. Lorsque cette vitesse dépasse V 0 , la fréquence de rotation dépasse n 0 , la force centrifuge et la pression de l’air sur les palettes deviennent prépondérantes. Les palettes P 1 et P 2 pivotent autour de O 1 et O 2 et prennent la position correspondant au freinage (voir figure ci-dessous). La vitesse diminue alors et l’action des ressorts x 1 et x 2 redevient prépondérante, ramenant les palettes à leur position initiale. Si le vent est toujours supérieur à V 0 le processus recommence. En fait, le mouvement réel ne présente que de faibles variations de position autour d’une position d’équilibre. En fonctionnement, les palettes semblent conserver une position d’équilibre fixe. Mais la vitesse de rotation n’est pas très stable pour toute la plage d’utilisation de vitesse du vent. En plus de ce système de régulation, un frein peut permettre d’immobiliser la machine en cas de tempête, d’arrêt urgent ou de non utilisation. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 34 II.4.5.4. Régulation par variation du calage des pales La régulation consiste à conserver une fréquence de rotation constante de l’hélice pour toute une gamme de vitesses de vent. Cette régulation est obtenue en faisant varier l’angle de calage α , et par suite l’angle d’incidence i qui est l’angle entre la direction de la vitesse du vent relatif et l’axe de la pale. Régulation par mise en drapeau Principe : la pale est orientée en incidence légèrement négative et le profil ne porte plus. Avantage : limiter les contraintes sur les pales par fort vent. Les machines qui utilisent ce système exigent d’être freinées pour un vent supérieur ou égal à 36 m/s. Régulation par décrochage aérodynamique Principe : on provoque une diminution de α , ce qui entraîne une augmentation de l’angle d’incidence i de sorte que la traînée de la pale augmente considérablement tandis que sa portance diminue (le système charge la machine et il est source de phénomènes de fatigue). Le système garantit une bonne régulation pour des vents inférieurs ou égaux à 60 m/s. Régulation par asservissement du calage Les 2 systèmes précédents peuvent fonctionner par commande directe du calage, un vérin hydraulique dans l’arbre porte hélice creux par exemple. Le vérin modifie le calage des pales en fonction de la vitesse de rotation du rotor. Ce système, plus souple mais techniquement plus complexe, est réservé aux grandes machines. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 35 II.4.5.5. Freinage mécanique Les dispositifs de commande sont également nombreux : frein à main, frein à air comprimé, frein électromécanique ou électromagnétique : le frein est inséré au plus près du disque éolien lorsqu’il y a une ligne d’arbre avec multiplicateur incorporé ; il agit de façon progressive pour réduire les contraintes élevées apparaissant lors d’un freinage brutal sur une roue de plus grande inertie. Le freinage d’une machine constitue un élément de sécurité si important que, bien souvent, on conjugue diverses solutions qui participe à la limitation en vitesse de rotation puis à l’arrêt. II.4.5.6 L’éclipsage Il s’agit d’effacer plus ou moins soit le disque éolien soit la totalité du système. Soit on efface totalement ou partiellement le rotor soit l’ensemble du pylône et de la machine peut être ramené à terre grâce à un vérin hydraulique. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre II II I. . . . Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Etude des éoliennes à axe horizontal Charles Ebey Endun 36 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 36 CHAPITRE III CALCUL D’UNE EOLIENNE LENTE Toutes les machines éoliennes à axe horizontal ont les mêmes principes de calcul. Dans ce chapitre nous ne donnerons que certaines méthodes de calcul de ces éoliennes. Quand on parle d’une éolienne, on voit d’abord l’hélice et par conséquent les pales. Le calcul dont il est question dans ce chapitre consistera à la détermination : Des efforts aérodynamique sollicitant les pales, Calcul de la largeur des pales et longueur des pales (diamètre de l’hélice), Au choix du profil des pales, A la détermination du nombre des pales, au calage des pâles, Et enfin du dimensionnement de la pâle de vue résistance de matériau. III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1 Détermination des sollicitations aérodynamiques III.1.1. Détermination du nombre des pales et calcul du diamètre de l’hélice. Nous savons que le paramètre essentiel pour l’installation d’une éolienne est la vitesse locale de vents. Notons par λ 0 la vitesse spécifique de l’éolienne. Le tableau ci-dessous donne le nombre des pales à adopter en fonction de λ 0. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 37 Tableau III.1. Le nombre de pales en fonction de λ 0 Vitesse spécifique Nombre de pales 5≤ λ 0 ≤8 2 à 3 1 8 à 24 2 6 à 12 3 3 à 6 4 2 à 4 ≥5 2 à 3 En ce qui concerne le diamètre de hélice, on utilise les formules ci-dessous dans lesquelles D est le diamètre de l’hélice. Pour une éolienne lente et moulin à vent 3 2 . 15 . 0 V D P = (III.1.a) Pour une éolienne rapide 3 2 . 20 . 0 V D P = (III.1.b) III.1.2. Détermination de la largeur des pales et de l’angle de calage Dans la littérature il existe plusieurs théories développées pour le calcul de la largeur et de l’angle de calage. La quasi-totalité de ces théories font intervenir les tourbillons liés aux pales et les tourbillons libres qui s’en détachent. Gourières cités dans notre bibliographie précise que les résultats obtenus par les différentes théories sont très voisins. De ce fait dans cette rédaction nous ne développerons que la théorie simplifiée, et nous recommandons aux lecteurs qui voudront avoir les informations plus poussées sur le reste des théories de consulter les documents énumérés dans notre bibliographie. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 38 III.1.2.1. LA THÉORIE SIMPLIFIEE 1. Calcul de la largeur des pales 1. A. Evaluation de la largeur dans les conditions optimales de fonctionnement Nous savons d’une part que : ( ) 2 1 2 1 V V S F − = ρ Et d’autre part 2 2 1 V V V + = et 3 1 2 V V = pour P max De ce fait 2 1 2 1 2 1 2 1 5 4 8 9 1 2 1 3 2 1 V S V S V V S F ρ ρ ρ = = | ¹ | \ | − = On sait aussi que 3 1 V V = pour P max . De ce fait 2 V S F ρ = Sous la forme différentielle nous avons : ds V dF 2 ρ = Or rdr dS r S π π 2 2 = ⇒ = D’où rdr V dF 2 2πρ = (III.2) 1. B. Evaluation de la largeur en fonction de la poussée axiale sur les profils compris entre r et r+dr Considérons la figure ci-dessous Notons par ω, la vitesse de rotation de l’hélice. Soit U, la vitesse linéaire (tangentielle) de l’hélice. Dans le secteur r et r+dr, elle vaut U=rω. Figure III.1. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 39 Soit W la vitesse relative du vent, on a le triangle qui nous amène d’écrire la relation De cette figure nous établissons que : U V W U W V − = ⇒ + = Ainsi pour un élément de l’aile de rayon r, selon la formule (II.11), sous la forme différentielle les efforts aérodynamiques auxquels cette aile est soumise s’écrivent ldr W C dR z z 2 2 1 ρ = ldr W C dR x x 2 2 1 ρ = Notons par ε l’angle que fait R et R z . Ainsi la résultante des efforts aérodynamique à pour expression ε cos z dR dR = Et l : la corde du profil à la distance r De la figure ci dessus nous pouvons écrire I V W sin = Ainsi on aura : ε ρ ε ρ d ldr I V C ldr W C dR z z z 2 2 2 sin 2 1 cos 2 1 = = D’une part si p est le nombre des pâles, et la projection de dR sur la direction de l’axe de rotation pour les profils compris entre r et r+dr donne une poussée axiale dont la valeur est égale à : ( ) ldr I I V C dR z z ε ε ρ cos cos sin 2 1 2 2 − = (III.3) En égalant l’expression de la formule (III.2) et celle de la formule (III.3) nous avons : U r W r V r I ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 40 ( ) ( ) ε ε π ε ε ρ πρ cos sin cos 4 cos cos sin 2 1 2 2 2 2 2 I I pl C r ldr I I V C rdr V z z − = − = Sachant que ( ) ε ε ε sin sin cos cos cos I I I + = − Nous aurons : + = + = I tg ItgI pl C I I pl C r z z sin sin 1 cos sin sin sin cos cos 4 2 ε ε ε ε π tgI tg I tgI r pl C tgI tgI tg pl C I r z z ε π ε π + = ⇒ + = 1 sin 4 1 sin 4 Sachant que I tgI I cos sin = tgI tg I tg r pl C z ε π + = 1 cos 4 2 (III.4) D’une part dans le paragraphe (II.3.1) nous avions montré que 1 3 2 V V = et d’autre part dans ce paragraphe on a donné la relation en V et l’angle d’incidence VcotgI=U qui peut s’écrire aussi : V r V U gI V ω = = cot En remplaçant V par 1 3 2 V dans l’expression ci-dessus on a : λ ω 2 3 2 3 cot 1 = = V r gI (III.5.a) D’où 1 . V r ω λ = (III.5.b) Avec λ : vitesse spécifique (III.5.a) dans (III.4) | ¹ | \ | + + = ⇒ ε λ λ λ π tg r pl C z 3 2 1 9 4 9 16 2 (III.5) ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 41 Nous savons que z x Z x C C dR dR tg = = ε . Lorsque nous sommes dans les conditions normales d’utilisation ε est petit, par conséquent ε tg est négligeable. De ce fait nous avons : 9 4 9 16 2 + = λ λ r pl C z (III.5) Définition : Sachant que par définition λ est la vitesse spécifique de l’air à la distance r de l’axe de rotation. Nous définissons pour ce fait 0 λ comme étant la vitesse de l’air à l’extrémité de la pale (vitesse à la distance R de l’axe de rotation). Les deux vitesses définies ci haut sont liées par la relation suivante : R r 0 λ λ = (III.6) En fonction de 0 λ , pl C z a pour expression : 9 4 9 16 2 2 2 0 0 + = R r R pl C z λ λ π (III.7) 1. C. Principes de calcul de la largeur de la pale On calcul d’abord la vitesse spécifique et le diamètre de l’éolienne. Ensuite on passe au calcul de l’angle d’inclinaison I par la formule R r I g 0 3 2 3 2 cot λ λ = = . On fixe au par après l’angle de calageα , et on calcul l’angle d’incidence par la formule α − = I i . On détermine la valeur de C z à l’aide de la polaire du profil. Avec la formule (III.7), on calcule « l » la largeur de la pale à la distance « r » ( R r ≤ ≤ 0 ). ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 42 1. D. Rendement aérodynamique théorique de l’élément Soit un élément de pale compris entre les distances r et r+dr. On appelle rendement aérodynamique le rendement défini par l’expression suivante : v u v t u dF V dF U dF V dM dP dP . . . . 1 = = = ω η Avec ¦ ¦ ¹ ¦ ¦ ´ ¦ = + = − = V U I g et I dR I dR dF I dR I dR dF x z v x z u cot sin cos cos sin Nous avons : I g I dR I dR dF I dR I dR x z v x z cot sin cos cos sin + = − = η (III.8) III.2. Cal III.2. Cal III.2. Cal III.2. Calcul volumique de la pale cul volumique de la pale cul volumique de la pale cul volumique de la pale Dans le paragraphe précédant, nous avons calculé la largeur de la pale. Maintenant nous allons donner à la pale un volume avec lequel elle doit être capable de résister aux diverses sollicitations auxquelles elle soumise. Parmi ces sollicitations nous pouvons citer entre autres : les forces centrifuges, le moment de flexion dû aux changement d’intensité et de la direction du vent et aussi les effort gyroscopiques. Le calcul volumique dont il est question ici consiste à faire un calcul du point de vue résistance des matériaux et élément de machine (organes de machine) afin que les dimensions à donner à la pale soient les plus économiques possibles mais permettant un fonctionnement sans problème de la pale. III.2.1. calcul de la fatigue due à la flexion sous l’effet des rafales On appelle rafale un coup de vent violent et momentané (souvent accompagné de précipitations). Au cours des ces coups de vent on assiste à un accroissement temporairement importante de l’intensité de la vitesse du vent et aussi à des changement ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 43 horizontaux et extrêmement rapide de sa direction. Ces deux facteurs font qu’au niveau des pales on puisse avoir une augmentation supplémentaire des contraintes. D’où la fatigue due à la flexion. De par la résistance des matériaux, dimensionner en flexion revient à calculer la contrainte de flexion 5noté dans le cadre de notre rédaction f ℜ ) et la comparer à une contrainte de flexion admissible. De ce fait, considérons le profil d’une pale représenté sur la figure ci-dessous : Figure III.2. Où « I x » est le moment d’inertie géométrique de la section nette d’abscisse x par rapport à l’axe longitudinal au profil. Et « v » est la distance de cet axe à la fibre la plus éprouvée. Par définition la contrainte de flexion est le rapport entre le produit du moment de flexion par la distance qui sépare la fibre la plus comprimée à l’axe moyenne et le moment d’inertie de la section droite. Dans le cas présent la fatigue due à la flexion dans la section « x » a comme valeur : x f I v M. = ℜ (III.9) En ce qui concerne le calcul du moment de flexion, on calcul d’abord l’effort aérodynamique qui s’exerce perpendiculairement à la corde de la pale par l’expression donnée dans le paragraphe (II.3.2) que nous rappelons 2 1 2 1 IW C F n n ρ = et ainsi le moment fléchissant maximal dan la section X, dû aux forces aérodynamiques qui s’exerce entre extrémité de la pale et la section située à une distance X de l’axe s’élève est ( ) ∫ − = R x n x adr f r x dM max (III.10) ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 44 Note : Dans le cas où l’éolienne est arrêté et qu’un vent de tempête sollicite l’éolienne, les pales sont soumises à une flexion sont similaires à ce que nous venons d’expliquer ci haut. En utilisant les mêmes expressions dans lesquelles on remplace f n par 2 2 1 IV C f x n ρ = , V : vitesse du vent et C n par C x =2cosα, le coefficient de traînée de la pale placée perpendiculairement du vent. III.2.2 Calcul de la fatigue due aux forces centrifuges en marche normale Dans le cas des éoliennes la contrainte due aux forces centrifuges correspond à un effort de traction et est négligeable face à la contrainte de flexion. La contrainte due aux efforts de pesanteur est elle aussi négligeable face à la contrainte de flexion. Mais néanmoins on calcule la contrainte due aux forces centrifuges par l’expression suivante : x c c S F R = Avec rdr S dF c 2 ω ρ = (III.11) III.2.3 autres facteurs à prendre en considération 1) Effet gyroscopique Les efforts gyroscopiques au niveau des pales sont une des conséquences de changements de direction du vent qui entraînent de changements d’orientation de l’axe de l’éolienne. Les effets gyroscopiques font naître des contraintes dans la pale ; lesquelles qui s’ajoutent à celles du moment fléchissant dû aux forces aérodynamiques. Ladite contrainte est calculée par la formule ci-dessous : x g I v i R ω 0 1 2 Ω = (III.12) Dans laquelle : ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 45 1 i : est le moment d’inertie mécanique par rapport à l’axe longitudinal de la section x du tronçon de la pale compris entre l’extrémité R et l’abscisse x. ω : est la vitesse de rotation de l’éolienne. x I : est le moment d’inertie géométrique de la section nette d’abscisse x par rapport à l’axe neutre longitudinal du profil. v : est la distance entre l’axe et la fibre la plus éprouvée. ω 0 1 2 Ω i : est le moment de flexion supplémentaire. Ω : est la vitesse d’orientation de l’éolienne, 0 Ω est la vitesse d’orientation de l’éolienne en fonction de la vitesse de rotation et du temps : t ω cos 0 Ω = Ω . 2) les vibrations Dans toutes les machines où on trouve des pièces en mouvement, il existe des vibrations. Dans le cas particulier des éoliennes une des causes de vibrations est d’une part la dissymétrie axiale due au fait que l’axe ne peut pas être dirigé exactement dans la direction des vents. Et d’autres part, les pales sont des structures élastiques. On ferra des calculs de telle sorte qu’en fonctionnement le phénomène de résonance soit évité. De ce fait il faudra que les fréquences de vibrations des pales, et celles du pylône ne soient ni égales, ni multiples entier de la fréquence de rotation. III.3. Conclusion III.3. Conclusion III.3. Conclusion III.3. Conclusion Dans les paragraphes ci haut nous venons de montrer que le calcul d’une éolienne commence par l’évaluation des forces aérodynamique après quoi il faut passer au calcul volumétrique de la pale. Signalons que la démarche de dimensionnement ne se limite pas là. Après que les deux étapes développées ci haut sont finies on passe à l’évaluation des efforts s’exerçant sur l’ensemble de l’installation. Parmi lesquels citons à titre indicatif : ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre I Chapitre I Chapitre I Chapitre III II II II. . . . Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Calcul d’une éolienne lente Charles Ebey Endun 46 La poussé axiale : connaissant les profils et la largeur de pales, on évalue la poussée en marche normale par la formule ci-dessous : onde par mètre en vitesse la est V ou balayée surface de m Newton V p sec : 4 . 0 2 2 = Moment de tangage : il est utile dévaluer le moment de tangage car il intervient dans le calcul de l’arbre de l’éolienne. Le moment de tangage est causé par la répartition inégale des vitesses du vent. Moment d’orientation : il est utile dans le cas où un appareil d’orientation est prévu. Ce moment est propre pour chaque installation. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe à pist à pist à pist à piston on on on - -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 47 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 47 CHAPITRE IV. POMPAGE DE L’EAU A L’AIDE DU COUPLE POMPE A PISTION-EOLIENNE LENTE IV.1. Introduction IV.1. Introduction IV.1. Introduction IV.1. Introduction L’utilisation des éoliennes pour le pompage n’est pas nouvelle, il faudra faire un bon choix des caractéristiques du coté éolienne et du coté pompe afin d’avoir un débit de fluide (d’eau) requis à la conduite de refoulement. Ce qui revient à dire que le choix de la pompe à utiliser reste primordial car le débit de l’eau à pomper est fonction des caractéristiques géométriques et mécaniques de la pompe. Ainsi pour notre étude nous avons choisi la pompe à piston simple effet parce que : Elle fonctionne à des pressions allant même à 30MPa ; Bien que coûteuse, elle est une pompe la plus performante et offre un meilleur rendement par rapport aux autres pompes volumétriques ; Sa tenue mécanique exige des mouvements à vitesse lente ce qui va mieux avec les faibles vitesses de l’éolienne lente. IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2. Bref aperçu d’une pompe à pistons [9] [10] [11] IV.2.1. Généralités On appelle pompe toute machine destinée à faire circuler le liquide au prix d’une puissance. Elle transforme l’énergie mécanique en énergie fluidique ou hydraulique. Les pompes à piston font partie des pompes dites pompes volumétriques car leur débit théorique est proportionnelle à la vitesse de rotation de l’arbre d’entrée. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 48 Toutes les pompes à pistons ont le même principe de fonctionnement : les pistons sont animés d’un mouvement de va et vient qui assure l’ouverture du clapet d’aspiration pendant phase d’aspiration et celui de refoulement pendant la phase de refoulement. Ces pompes sont quelques fois appelées « pompes alternatives » à cause du mouvement alternatif des pistons. Dans la pratique il existe deux types de montage des pistons dans le carter de la pompe à pistons. Il s’agit du montage axial et du montage radial IV.2.2. Relation de base utilisée pour la connaissance des performance d’une pompe à pistions alternatifs A. Débit de liquide On appelle débit de liquide la quantité de liquide qui s’écoule en un point en un temps donné. fuites de débit jeu les travers à passe qui débit q q q refoulé débit q asapiré débit q théorique débit q r v a v f v r v a v th : : : : : , , , , , − = B. Cinématique de la pompe à pistons alternatifs Nous ne ferrons pas ici une étude assez poussée sur la cinématique des machines à pistons alternatifs mais plutôt donner des relations de base pour l’étude de la pompe à pistons alternatifs. ( ) ( ) piston du course c pistion du moyenne vitesse N c s rad pompe la de angulaire vitesse N tr arbre l de rotation de vitesse N piston du imale vitesse r u manivelle la de rayon r p : : 30 . : 30 min ' : max : : max = = × = ω π ω ω (IV.1) ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 49 C. Dynamique de la pompe à pistons 1. Puissance mécanique arbre l à couple C mécanique puissance C P m m m ' : : .ω = (IV.2) 2. Surpression dans la pompe ( ) . : : . arg pésanteur de force g et liquide du volumique masse avec g P H pompe dans e ch de pertes P P P P P effectif m effectif théorique réel aspiration t refoulemen effectif ρ ρ ∆ = + ∆ = ∆ ∆ − ∆ = ∆ (IV.3) 3. Performances moyennes (régime stationnaire) Pompe monocylindrique théorique a : alésage c : course z : nombre d’effet N : vitesse de rotation r c pistion du tion a A avec N c A q réfoulé débit q Q q Q p p a v a v v th v r v r 2 sec : 4 . 60 . . : . 2 . , , . , = = = = = = π η η (IV.4) Puissance hydraulique utile g u H H H P q H g q P t refoulemen aspiration m eff r v m r v u . 2 . . . 2 , , + + = ∆ = = ρ (IV.5) ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 50 Pompe monocylindrique réelle global rendement P piston du tête sur poussée la à ant correspond couple C C P pompe la dans e ch de pertes P P P glissement de facteur s ue volumétriq rendement q q m H m H v g th m i th th th ref v th v r v v : arg : 1 : , , η η η µ η η η η × × = ∆ = = ∆ − ∆ = ∆ ∆ = = − = (IV.6) D. Pompe à piston monocylindrique dans les conditions dynamique Dans les conditions dynamiques le débit et la pression sont pulsatoires D.1. Détermination de l’énergie absorbée par une pompe La pompe pour mieux jouer son rôle doit être capable de vaincre la dénivellation entre le point d’aspiration et celui de refoulement d’où g h ∆ ; ensuite elle doit mettre en mouvement en d’autres termes accélérer la colonne de fluide dans les conduites d’où i h ∆ ; et enfin elle doit vaincre la résistance hydraulique des circuits associés d’où f h ∆ . De ce fait nous avons : f i g tot f i g m P P P P avons nous e conséquenc de voie par h h h H ∆ + ∆ + ∆ = ∆ ∆ + ∆ + ∆ = D φ p u r i u r e d φ Conduite d’aspiration Piston Figure 4.1 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 51 La continuité entre l’aspiration et le refoulement donne : c c p p v u A u A q = = L’indice « p » signifie pompe et « c » la conduite. 4 4 2 2 d D A p π π = = et 4 2 d A c π = , d : diamètre conduite p c p c p c u d D u u A A u 2 | ¹ | \ | = ⇒ = Avec u c : vitesse du fluide dans la conduite u p : vitesse du piston g u A A d fl h p c p f 2 4 2 2 | | ¹ | \ | = ∆ (IV.7.a) p c p c c a A A g l a g l h | | ¹ | \ | = = ∆ (IV.7.b) 1 2 Z Z h g − = ∆ (IV.7.c) NB : si le mouvement du piston est assimilé à un mouvement harmonique simple, nous aurons un déplacement instantané du piston. t r x p ω sin = t r u p ω ω sin = et 2 2 2 max r u p ω = ( ) max max max 2 2 2 max max 2 4 v tot c p c p g f c g tot q gH P g r A A d fl r A A g l h h h h H ρ ω ω = ∆ ⇒ | | ¹ | \ | + | | ¹ | \ | + ∆ = ∆ + ∆ + ∆ = (IV.8) Il est à noter que à l’aspiration H tot,max correspond à la dépression général par le piston c'est-à-dire celle qui entraîne le risque apparition de la cavitation. La condition la plus défavorable pour l’apparition de la cavitation (sans pour autant tenir compte des pertes de charge). ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 52 ( ) r A A g l h h t g P c p i g v a 2 max ω ρ | | ¹ | \ | = ∆ = ∆ + − (IV.9) Avec t v : tension de vapeur du liquide à la température d’aspiration La cavitation apparaît à l’aspiration si nous avons ( ) lg h Z t g P a v a ∆ = + − ρ (IV.10) IV.3 Pompage de l’eau avec le coup IV.3 Pompage de l’eau avec le coup IV.3 Pompage de l’eau avec le coup IV.3 Pompage de l’eau avec le coupl ll le éolienne lente e éolienne lente e éolienne lente e éolienne lente- -- - pompe à piston simple effet pompe à piston simple effet pompe à piston simple effet pompe à piston simple effet IV.3.1 Introduction Dans la pratique, avant de mettre en place un dispositif de pompage utilisant le couple pompe- éolienne, on procède à une étude préliminaire. Cette étude consiste en premier lieu (dans le cas d’un puit ou d’un forage) à faire des essais de pompage pour enfin tracer une courbe de Y représentant l’altitude entre le niveau statique de la nappe et le niveau de l’eau dans le puit en pompage (l’axe des Y est dirigé vers le bas) ; en fonction du débit Q. En d’autres termes Y=f(Q). En second lieu, on fait une étude des besoins c'est-à-dire évaluer les débits demandés. Une fois les débits demandés par les consommateurs de l’eau sont connus, nous pourrions avec l’essais de pompage déterminer à tout instant le rabattement Y. Par voie de conséquence les paramètres suivants peuvent aussi être déterminer ; il s’agit de : Les pertes de charge dans la conduite d’aspiration ; La puissance développée par la pompe pour extraire un débit Q ; L’énergie nécessaire au pompage Une fois l’essai de pompage et l’évaluation des débits demandés sont faits, on passe à la détermination du diamètre de l’éolienne. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 53 IV.3.2 Etude du couple pompe- éolienne IV.3.2.1 Transformation du mouvement de rotation de l’éolienne au mouvement de va et vient Nous savons d’une part que les machines à pitons sont dans la quasi- totalité sont les machines alternatives et d’autre part l’éolienne a un mouvement de rotation. Pour les accoupler, nous devons transformer le mouvement de rotation de l’éolienne en mouvement de translation de la tige du piston de la pompe. Pour ce faire, le mécanisme le plus utilisé est le système bielle manivelle. Dans ce cas particulier, le système bielle manivelle utilisée est celui représenté sur la figure (4.2) pompe bielle axe de l'éolienne tige de commande du piston galet glissière Figure 4.2. Couple pompe éolienne ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 54 FONCTIONNEMENT On fixe une roue dentée sur l’axe de l’éolienne. Cette dernière entraîne une autre roue dentée plus grande qu’elle sur laquelle s’articule la bielle qui attaque la tige du piston. L’extrémité de la tige du piston est contrainte de se mouvoir sur un cercle de centre situé sur une articulation secondaire grâce à un bras mobile. La tige du piston qui travaille seulement en traction à la montée et à la descente oscille à des amplitudes trop faibles et négligeables. D’où son mouvement est rectiligne. IV.3.2.2 Les améliorations pouvant être apportées au système choisi 1. Vitesse de démarrage Le choix du système de transformation du mouvement de rotation de l’éolienne au mouvement de translation du piston a de l’influence sur la vitesse de démarrage de l’éolienne car pour une installation de ces genres pour démarrer, elle doit vaincre le couple résistant. Dans le cas présent ce couple est donné par l’expression ci dessous. ( ) tot p H gA P kr C ρ + = 1 (IV.11) Où P : poids de la tige de commande H tot : hauteur manométrique totale A p : section du piston ρ : masse volumique de l’eau r : rayon du cercle décrit par le maneton de la bielle bielle la actionne qui roue la de dent de nombre éolienne l de arbre l sur montée roue la de dent de nombre n n k ' ' 2 1 = = La partie tot p H gA P ρ + représente la force verticale qu’il faut vaincre pour de l’eau que nous notons par F. * ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 55 Etude de la formule (IV.11) On sait que F kr C . 1 = Pour réduire 1 C , nous pouvons agir sur ces trois paramètres. Soient = ′ ' vasp q débit extrait et c : course (*) 2 2 1 ' r q A A r C A q vast p p p vasp ′ = ⇒ = × × = ′ (*) dans (IV.11) | | ¹ | \ | + = ⇒ 2 ' 1 H q g rP k C vasp ρ (IV.12) ( ) r f C te Cons q si vasp = = ′ ⇒ 1 ' , tan Ainsi pour vaincre C 1 c'est-à-dire la diminuer il faut diminuer r par conséquent augmenter A p ce qui peut entraîner l’augmentation du prix de la pompe à acheter. Reprenant l’expression | | ¹ | \ | ′ + = 2 ' 1 H q g rP k C vasp ρ nous pouvons réduire encore C 1 en jouant sur k. Si k diminue, la vitesse de rotation de la manivelle diminue aussi. Or le débit aspiré est aussi fonction de la vitesse de rotation. Par voie de conséquence il y aura diminution de ' vasp q . D’où nous pouvons conclure que la réduction r ou k a de l’influence sur la vitesse de démarrage. Pour palier au problème du couple résistant nous prendrons dans la pratique le rapport k 1 inférieur à cinq. Et pour chaque éolienne nous prendrons deux courses ; la petite course avec une pompe de grand diamètre ; pour les faibles profondeurs et la plus grande avec pompe de faible diamètre, pour les grandes profondeurs. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 56 2. Régularisation du couple résistant Le couple résistant C 1 présente un autre problème celui d’être irrégulier par le fait que la pompe absorbe l’énergie fournie par l’éolienne que pendant la remontée du piston. La descente du piston se fait sans l’effet du poids propres. Par le fait que C 1 a de l’influence sur la vitesse de démarrage ; nous nous trouvons dans l’obligation de le régulariser. Pour ce faire, dans le cas du couple éolienne- pompe à piston simple effet on utilise le contrepoids ou un ressort. point fixe axe de l'éolienne sesns de l'action du ressort sur la tige de commande plaque de fixation du ressort figure 4.3. système utilisant le ressort A la remontée du piston, le ressort exerce sur la tige une force F 1 dirigée vers le haut. A ces instants là la force verticale qu’il faut pour remonter de l’eau vaut 1 F H gA P F tot p − + = ρ ( ) 1 1 F H gA P kr C tot p − + = ⇒ ρ A la descente du piston, F 1 devient un effet résistant et peut être supérieure au poids propre de l’équipage mobile. A ces instants on a : ( ) P F kr C − = 1 2 Le mouvement sera régulier si 2 1 C C = P F F H gA P tot p − = − + ⇒ 1 1 ρ ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 57 2 1 tot p H gA P F ρ + = ⇒ 4 2 ' max tot vap tot H q k g H g kr C ρ ρ = = ⇒ (IV.13) Toutes les expressions de C sont établies pour une course du piston Dans le cas d’utilisation d’un dispositif à contre poids et levier qui développe une force F 1 ou un dispositif à un ressort on a : kx F = 1 , x : allongement du ressort IV. 4. Conditions de fonctionnement IV. 4. Conditions de fonctionnement IV. 4. Conditions de fonctionnement IV. 4. Conditions de fonctionnement 1. Vitesse du vent nécessaire au démarrage Sachant que ω r C P = , pour C r : couple résistant et ω : vitesse de rotation On peut écrire N q gH P C ap v tot r π ρ ω 2 ' , = = pour une course. Dans le cas d’utilisation des engrenages, il faut tenir compte de k. Pour N tours la manivelle, on peut écrire H kq g C erf v r ' , 2π ρ = Or N H q g C kNq q asp v r ref v asp v π ω ρ 2 , ' , , = ⇒ = De cette expression nous pouvons tirer N par conséquent déterminer la vitesse de rotation. On peut aussi utiliser des graphiques (courbe de variation du couple moteur en fonction de la vitesse de rotation pour diverses vitesses de vent V 1 , V 2 , V 3 . ces courbes dont il est question ont des allures parabolique 2. Vitesse de rotation en pompage Elle se détermine graphiquement à l’aide de diagramme puissance vitesse qui sont de courbes de variation de la puissance développée par l’éolienne en fonction de sa vitesse de rotation pour diverses valeurs de la vitesse du vent. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre IV. IV. IV. IV. Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau Pompage de l’eau à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a pist à l’aide du couple pompe a piston on on on- -- - éolienne lente éolienne lente éolienne lente éolienne lente Charles Ebey Endun 58 En effet, on trace la droite de puissance de puissance p r C N p η π . . 2 = ′ . Les abscisses de l’intersection de la droite de puissance avec les courbes puissance vitesse sont les vitesses de rotation en pompage. Avec le même diagramme on peut déterminer le couple de démarrage. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement Charles Ebey Endun 47 CHAPITRE V LES EOLIENNES ET L’ENVIRONNEMENT V.1. Pourquoi l’énergie éolienne V.1. Pourquoi l’énergie éolienne V.1. Pourquoi l’énergie éolienne V.1. Pourquoi l’énergie éolienne Le recours à l’énergie éolienne est justifié par les quatre raisons ci- dessous : Les réserves d’énergie sont limitées : les réserves prouvées sont le pétrole (40 ans), gaz (60 ans) et le charbon (200 ans). L’énergie rime souvent avec pollution aujourd’hui voire avec catastrophes écologiques. L’extraction, le transport, le raffinage éventuel ; l’utilisation de l’énergie sont à l’origine de 80% de nuisance environnementale de la planète. L’énergie rime avec la géopolitique. Les ressources énergétiques sont inégalement reparties. C’est vraiment le cas pour la République Démocratique du Congo (les villes les plus touchées par cet aspect sont à titre indicatif : la ville d’Inongo, de Kenge, de Mbandaka et de Lukalaba.). L’énergie rime avec crise : en 30 ans trois crises majeurs de l’énergie seront déclarées suite à : Une faible diversification des ressources d’approvisionnement (dépendance). Insécurité des approvisionnements (dépendance des embarquer et du cour du dollar). ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement Charles Ebey Endun 48 V.2. Eoliennes et environnement V.2. Eoliennes et environnement V.2. Eoliennes et environnement V.2. Eoliennes et environnement En ce qui lie les éoliennes et environnement, il y a trois axes à considérer : Les impacts sur le paysage ; Les impacts sonores ; Et les impacts sur la faune. 1) Les règles paysagères Pour éviter les perturbations sur le paysage il faudra : Assurer une harmonie et un équilibre visuel (choix des éoliennes, type de tour, couleur et implantation) ; Limiter le parc aux seules éoliennes cas d’une installation de production d’électricité ; Minimiser le chemin d’accès. 2) Les impacts sonores Les éoliennes sont des machines moins bruyantes. Le bruit au pied d’une éolienne est estimé à 70décibel équivalent de celui que l’on a à l’intérieur d’une voiture. Le bruit baisse fortement en fonction de la distance. A 500 mètres, on atteint 40décibel qui est un niveau très faible. Mais par contre le bruit est la doléance la plus fréquente chez les personnes habitants proche des éoliennes. Il est décrit comme lancinant, préoccupant, perpétuellement surprenant parce qu’il est irrégulier en intensité, mais comporte aussi des sonorités grinçantes et incongrues, qui détournent l’attention ou perturbent le repos. La survenue inopinée la nuit de ces bruits perturbe le sommeil, réveillant brusquement le sujet dès que le vent se lève, ou empêche de s’endormir. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement Charles Ebey Endun 49 D’après les recherches de CHOURD Claude [7], Les éoliennes ont été rendues responsables d’autres troubles ressentis par les personnes habitant dans leur proximité. Ils sont moins précis, moins bien décrits et consistent en manifestations subjectives (céphalées, fatigues, sensations d’ébriété passagères, nausées) parfois objectives (vomissements, insomnies, palpitations). Signalons que les mouvements de l’ombre des pales en rotation ont été rendus responsables de distractions susceptibles d’entraîner des accidents de voiture, voire d’épilepsie. 3) Impacts sur la faune Les espèces les concernées par le fonctionnement des éoliennes sont les oiseaux. Les études menées sur l’impact des éoliennes sur les oiseaux ont amenées à des conclusions suivantes : Les oiseaux nicheurs intègrent les éoliennes dans leur espace de vie, Les oiseaux migrateurs évitent les éoliennes en réagissant à leur approche (bifurcation, survol, plongeon), Ces comportements s’expliquent car le sens le plus développé des oiseaux est la vue. Signalons en plus des trois impacts cités ci haut que la modification de l’environnement par la plus importante est sûrement, comme toute autre installation industrielle, la création des vibrations de milieu ambiant. Que ces vibrations soient solidiènnes ou aériennes, elles sont responsables, lorsqu’elles sont audibles, d’un bruit, dont les caractéristiques physiques n’ont de particulier que la variabilité de ses paramètres, et notamment de leur seuil d’audibilité par l’homme. 4) Retombées des éoliennes Création d’emploi Retombées touristiques Taxe professionnelle Impact sur immobilier ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement V. Les éoliennes et l’environnement Charles Ebey Endun 50 ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. C CC Conclusion onclusion onclusion onclusion Charles Ebey Endun 50 CONCLUSION Rappelons une fois de plus que le travail que nous avons présenté dans les pages précédentes est un travail qui consiste à une étude d’une éolienne lente de pompage. Pour arriver aux résultats couchés sur ces quelques feuilles de papier nous avons eu à donner les généralités sur le vent notamment les paramètres essentiels d’un vent. Et avons donner les différentes caractéristiques des vents soufflants en Afrique centrale en donnant les possibilités d’installation des machines éoliennes en R. D. Congo en citant certains cites jugés bon pour les machines éoliennes. Ce qui a fait l’objet du chapitre premier. La pale étant l’élément principal d’une éolienne, nous avons jugé bon de faire son étude aérodynamique que nous avons complétée par une étude sommaire des éoliennes lente. Ainsi la raison d’être du deuxième chapitre. Une éolienne étant une machine soumises à de diverses sollicitations, elle doit être dimensionner. Ainsi nous avons consacré un chapitre III pour parler du calcul des éoliennes qui commence par l’évaluation des forces aérodynamique, suivie d’un calcul volumétrique et se termine par l’évaluation des efforts s’exerçant sur l’ensemble de l’installation. La machine étant dimensionnée donc construit déjà à l’esprit, nous l’avons utilisé pour le pompage. En faisant une étude des conditions de pompage et du couple pompe éolienne, d’où le quatrième chapitre était important. La machine construite en esprit doit être réalisée donc placer dans un environnement composer des êtres humains, de la faune et flore nous avions trouvé utile de parler de son impact sur cet environnement. Ainsi le cinquième chapitre était inévitable. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. C CC Conclusion onclusion onclusion onclusion Charles Ebey Endun 51 Ainsi nous pouvons être satisfait d’avoir au moins tenter d’attendre les objectifs assignés dans ce travail. C'est-à-dire la description de la machine éolienne, ses méthodes de calcul, et son utilisation pour le pompage de l’eau. Au terme de ce travail, nous n’avons nullement la prétention de dire qu’il est parfait et complet car il est une œuvre humaine, mais nous pensons néanmoins avoir atteint les objectifs assignés au début de ce travail. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Bibliographie Bibliographie Bibliographie Bibliographie Charles Ebey Endun 50 BIBLIOGRAPHIE I. Ouvrages [1] CARREAN(C). DUFOUR (M), GIBILSCO (M), Les énergies renouvelables dans l’habitat : Maison du troisième millénaire, lycée Charlie Chaplin, France, 54p. Inédit. [2] JUSTUS.C.G : vents et performances des éoliennes, édition SCM, 1990 [3] LeGourières (G), Energie éolienne, théorie, conception et calcul pratique des installations, édition EYROLLES, 1980. [4] CAMBOU (J), Séminaire : Quelle condition réunir pour une bonne acceptation du développement de l’éolienne en Midi Pyrénées, édition UMINATE, juin 2004. [5 ]Actes du Symposium international sur l’énergie éolienne .Nouakchott, Mauritanie 22- 25 janvier 2003. [6] GUY CLOES du COTA, Garde des énergies renouvelables. Edition Ministère de la région Wallonne (MRW) avril 2003 [7] CHOUARD Claude (H) : le retentissement du fonctionnement des éoliennes sur la santé de l’homme. Académie nationale de médecine France 2006, inédit. II. Notes Cours et Mémoires [8] LUBUNGA P-S, Notes de cours de mécanique des fluides 1 è ICM, Polytech, UNIKIN 2005, inédit. [9] MAYOBO MPWENE (G), Notes de travaux pratiques de machines volumétriques, 3GM, Polytech, UNIKIN 2005. ETUDE D’UNE EOLIENNE LENTE POUR L’ENTRAINEMENT D’UNE POMPE À PISTION SIMPLE EFFET. Bibliographie Bibliographie Bibliographie Bibliographie Charles Ebey Endun 51 [10] NGHO EBEY ENDUN, (T). Etude des caractéristiques d’une pompe à engrenage : cas de la pompe à huile du moteur Peugeot 405, Travail de fin de cycle, Polytech, UNIKIN 2005. [11]SUMUNA TEMO. Notes de cours de machines GM, Polytech, UNIKIN 2005 III. Sites Internet volumétries, [12] www.menv.gouv.q.c.ca/indexA.htm [13] http://users.swing.be/compagnons-eole/ [14] http://www.eoliennes-du-monde.org/