MODÉLISATION THÉORIQUE ET EXPÉRIMENTATION D’UN SYSTEME ÉOLIEN À ACCÉLÉRATEUR DE FLUX DE VENT

Résumé

Ce travail de recherche a porté sur la modélisation théorique et l’expérimentation d’un accélérateur de flux de vent couplé à un dispositif de production d’énergie électrique. L’intrant indispensable à un système éolien est le vent. Un meilleur fonctionnement d’un tel système exige une bonne régularité et une vitesse donnée du vent qu’il n’est pas facile d’obtenir à basse altitude. Il faut donc élever les mâts parfois à des hauteurs improbables pour espérer une bonne qualité de vent et agrandir les surfaces balayées pour plus de puissance. On se retrouve à la fin avec un monstre de près de cent vingt mètres de haut avec des bras d’environ quarante-cinq mètres de long. Un tel système ne peut marcher qu’en entraînant avec lui, des problèmes d’encombrement, de vibrations, de stabilité, de couche limite, et en définitive, d’insécurité pour quelques mégawatts probables. L’objectif principal visé dans cette étude est de proposer une alternative de production d’énergie abordable et viable. Pour ce faire, une analyse multivariée basée sur l’analyse en composantes principales est faite pour la région de N’Guigmi pour caractériser le comportement de vent. En conséquence, les plages de fonctionnement d’un dispositif éolien sont connues. Pour améliorer cette puissance théorique probable du site, les bases de conception d’un accélérateur de vitesse de vent sont posées et comme aboutissement, il est mis en œuvre un convergent de flux qui s’adapte parfaitement à un prototype éolien. L’effet de ce couplage a donné des résultats au-delà de nos espérances. Les vitesses à la sortie du convergent se trouvent être multipliées par 9 selon les simulations faites. Aussi, la puissance à la sortie du convergent est multipliée par le carré d’un coefficient supérieur à l’unité et qui dépend de la nature du gaz de service et du nombre de Mach. Le dispositif éolien, selon l’utilisation désirée, peut se comporter comme une machine à production d’énergie électrique ou un multiplicateur de puissance. Pour joindre la théorie à la pratique, le prototype est conçu et réalisé. Il est apparu que pour une utilisation en environnement ambiant, la puissance produite est de (3-2K)P_théo avec l’utilisation de 3 convergents sur le dispositif, K étant le coefficient de perte de charge des convergents utilisés. Il est montré aussi que pour un gaz de coefficient polytropique plus faible, les puissances développées sont bien meilleures. À la fin, une analyse économique du dispositif est faite en comparaison avec les dispositifs classiques. Il en résulte que notre dispositif est environ deux fois moins cher à puissance égale que le système éolien Windtronics BTPS 6500 le moins cher qui coûte environ 4 880 €.

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