Optimisation de la micro-localisation des aérogénérateurs dans un parc éolien

Abstract

Dans un parc éolien, il est bien connu que la performance globale du parc est fortement liée aux types d’arrangement des aérogénérateurs dans le site. Un arrangement trop dense entraînerait des pertes considérables de puissance. Dans ce contexte intervient notre travail, pour déterminer la micro-localisation optimale des éoliennes dans un parc et minimiser l’effet des interférences de sillages des éoliennes. Pour ce faire, nous proposons un modèle numérique, basé sur la description linéaire du sillage, et la méthode d’optimisation de Monte Carlo, afin d’étudier la micro-localisation optimale des turbines en fonction des caractéristiques aérodynamiques et des espacements entre les turbines. La validité des résultats de simulation a été étudiée en utilisant les données expérimentales de NREL. Le mémoire comprend quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous rappellerons, en premier lieu, le développement historique de l’énergie éolienne depuis que l’homme a connu l’effet du vent à la génération électrique, ainsi que les travaux antérieurs sur l’énergie éolienne et les parcs éoliens. Egalement une brève description d’une éolienne moderne, les principaux composants, les différents types de machines, la limite de Betz, et les systèmes de régulations de vitesse de rotation et de contrôle de la puissance, ainsi qu’un survol des caractéristiques de la ressource éolienne, sont présentés. Dans le deuxième chapitre, la méthode BEM (Blade element momentum theory method), est présentée. C’est la méthode qui est utilisée dans la conception et la prédiction des performances des éoliennes en utilisant les données aérodynamiques caractérisant la turbine éolienne (coefficients de portance et de traînée, paramètres géométriques de la pale). Dans le troisième chapitre nous introduisons les centrales éoliennes et les aspects liés à la forme gigantesque des éoliennes. Egalement, on décrit le modèle numérique permettant de simuler le sillage résultant des éoliennes dans un parc. Ensuite, on présente la méthode d’optimisation de Monte Carlo et ses applications à la micro-localisation des éoliennes. Enfin, dans le quatrième chapitre, nous présentons les résultats de simulation et nos conclusions.