Optimisation de la production d’un aérogénérateur (éolienne)
L’objectif de cette partie est d’analyser le comportement d’une éolienne afin d’optimiser sa production d’énergie électrique.
Paramètres de l’aérogénérateur :
Le système de contrôle-commande est un dispositif qui surveille l’état de l’éolienne en permanence. Il communique avec le centre de conduite ou l’opérateur de maintenance en transmettant des alarmes ou des demandes d’entretien par exemple. Il peut aussi recueillir des statistiques et contrôler sa position actuelle.
Il permet également de contrôler de manière continue le dispositif d’orientation de la nacelle de l’éolienne (Yaw) ainsi que le dispositif de calage des pales (Pitch).
Une modélisation multi physique a été réalisée (DT15) afin de prévoir le comportement de l’aérogénérateur dans des conditions extrêmes sans avoir à le tester en grandeur nature.
Le module de supervision de cette modélisation simule le comportement du système de « contrôle –commande » et permet de contrôler l’éolienne en fonction de différents paramètres qu’ils soient internes ou externes.
La fréquence de rotation du rotor est limitée par la fréquence de rotation du générateur qui dépend de la fréquence du réseau électrique.
Le DT18 présente le principe de protection de survitesse du générateur. Celui-ci permet de déterminer les vitesses de déclenchement de cette protection mais aussi la fréquence de rotation critique du générateur.
DT18 – Principaux éléments de la chaîne d’énergie et protection de survitesse
La fréquence de rotation du rotor est limitée par la fréquence de rotation du générateur qui dépend de la fréquence du réseau électrique.
Le générateur doit tourner à sa vitesse nominale (2 013 tr.min -1 ) mais le système permet une vitesse maximale de 2 900 tr.min -1 si cela dure moins de 2 minutes.
C’est pourquoi les vitesses de rotation du générateur et de l’arbre lent sont mesurées et analysées en permanence par le système de contrôle. En cas de discordances des mesures, l’éolienne est mise à l’arrêt.
En cas de défaillance du système de contrôle, un système indépendant appelé «OG» (Overspeed Guard) permet également d’arrêter le rotor, par mise en drapeau des pales. Cette position minimise la prise au vent des pales.
Il s’agit d’un système à sécurité positive autosurveillé.
Les dispositifs de freinage de l’aérogénérateur sont :
- frein aérodynamique : orientation des pales pour qu’elles offrent peu de prise au vent et davantage de résistance à la rotation ;
- frein hydraulique : frein à disque à commande hydraulique qui permet de maintenir à l’arrêt le rotor.
Le multiplicateur a un rapport de transmission de 112,8. Déterminer les fréquences de rotation maximale et nominale du rotor de l’éolienne. Justifier la nécessité de réguler la vitesse du rotor et expliquer quel système permet cette régulation.
