EVOLUTION DES TECHNOLOGIES EOLIENNES ET DES CONSTRUCTEURS

EVOLUTION DES TECHNOLOGIES EOLIENNES ET DES CONSTRUCTEURS

La puissance d‟une éolienne a été multipliée par 10 entre 1997 et 2007

La puissance moyenne d‟une éolienne était de 0,5 MW en 2000, de 1,7 MW en 2007, de 2 MW en 2009, et elle atteindra 2,5 MW en 2010 [REF_06]. Grâce aux progrès réalisés dans la technologie éolienne, les nouveaux parcs produisent, pour un nombre égal de machines, de plus en plus d‟électricité. Les éoliennes actuellement installées peuvent être classées en deux catégories : les éoliennes à vitesse fixe et à vitesse variable. La technologie liée à la première catégorie d‟éolienne est bien maitrisée. En effet, c‟est une technologie qui a fait preuve d‟une simplicité d‟implantation, et d‟un faible coût, ce qui permet une installation rapide de centaines de kilowatts de production éolienne. Cette technologie a été utilisée pour l‟implantation des premières générations de parcs éoliens. Cependant, les éoliennes à vitesse variable se sont développées, et peuvent produire une puissance de quelques mégawatts. La France ne compte aujourd‟hui aucun fabricant d‟éoliennes dans le „‟top 10‟‟ mondial et est peu représentée sur le marché des fournisseurs d‟équipements de premier rang pour éoliennes. Le Tableau 1-1 représente les fabricants leader sur le marché français [CAS_09]. Tableau 1-1 : Répartition des parts du marché français des constructeurs éoliens 2009 Maïa Eolis, pour ses projets d’implantation de parcs éoliens, utilise actuellement des éoliennes REpower MM82, d‟une puissance nominale de 2MW. C’est donc ce type d’éolienne que nous allons utiliser dans nos travaux et nous en donnons une description dans la section suivante. 

DESCRIPTION DE L’EOLIENNE REPOWER MM82

Présentation générale

Le concept REpower MM82 utilise un système générateur asynchrone-convertisseur statique associé au calage variable des pales à commande électrique (cf. Figure 1-1). En effet, ce type d’architecture présente plusieurs avantages, notamment une meilleure exploitation de l‟énergie du vent, la réduction des oscillations de couple, et une grande souplesse quant à la liaison au réseau grâce à l‟emploi de convertisseurs de puissance totalement commandables. Figure 1-1 : Chaine de conversion d’une éolienne 

Caractéristiques générales d‟une éolienne MM82

Les caractéristiques des parties principales d‟une éolienne MM82 sont présentées dans le paragraphe III.1. 1 Système pitch/Moyeu 2 Palier/Arbre lent 3 Multiplicateur 4 Anti-foudre 5 Générateur 6 Tours tubulaires 7 Gaines-barres 8 Orientation Figure 1-2 : Nacelle d’une éolienne MM82 (vue de l’intérieur) Puissance nominale 2000 kW Vitesse de vent de démarrage 3,5 m/s Vitesse de vent nominale 13 m/s Vitesse de vent de coupure 25 m/s Rotor diamètre 82 m Surface balayée 5281 m² Vitesse de rotation 8,5-17,1 tr/min Hauteur du moyeu 80 m Figure 1-3 : Nacelle d’une éolienne MM82 (vue de l’extérieur) Longueur pales 40 m Poids environ 6.2 t Moment de basculement 775 kN.m Poids du moyeu environ 16 t λopt 9.4 Cpmax 0.49 Rapport de multiplication

Caractéristiques puissance-vitesse d‟une éolienne MM82

Nous présentons ci-dessous des courbes expérimentales pour cette éolienne. Nous avons récupéré les mesures nécessaires venant d’un site de production à partir d’une application internet dédiée. Nous retrouvons bien les trois zones de fonctionnement de la génératrice. Nous pouvons en définir les bornes :  Zone I (Optimisation de la puissance: λopt) Vv< 6.5 m/s La vitesse de la turbine est adaptée entre 3.5 et 6.5 m/s jusqu‟au moment où la génératrice atteint la vitesse de synchronisme de 1500 tr/min.  Zone II (Limitation de la vitesse: Ωnom) 6.5 m/s < Vv < 13 m/s La vitesse limite de fonctionnement pour la zone II semble correspondre à la valeur de vent pour laquelle la machine atteint sa puissance nominale (13 m/s). Dans cette zone de fonctionnement, la vitesse varie linéairement entre 1500 et 1800 tr/min.  Zone III (Limitation de la puissance: Pnom, Ωnom) Vv > 13 m/s La vitesse est fixée à sa valeur nominale soit 1800 tr/min pour les vitesses de vent supérieures à 13 m/s. Contrairement à ce qui était annoncé par la théorie [AIM_04], le pitch commence à être activé à partir de 10.5 m/s, c’est-à-dire avant que l‟éolienne n‟atteigne sa puissance nominale (VPnom =13 m/s).