Sciences et techniques de spécialité S9

Contenu

• STS291 Energie éolienne   

Énergie éolienne : composants

• Théorie globale d’aérodynamique
  • Facteur d'induction - Coefficients de puissance et de trainée - Limite de Betz - Répartition des puissances
• Aérodynamique des profils d'aile
  • Familles de profils : corde, épaisseur, cambrure - coefficients de portance, trainée, finesse - phénoménologie de la transition et du décollement, impact sur les coefficients, finesse optimale
• Aérodynamique d'un rotor éolien
• Définition des angles de calage
• Dimensionnement du rotor au design
  • Calcul des coefficients de puissance, trainée, couple au design et hors design
  • Vitesse de vent nominale, limite, extrême - dispositif de limitation de la puissance
  • Aperçu sur la génération électrique et la vitesse de rotation fixe ou variable (couplage direct ou indirect).
• Types d’aérogénérateurs : horizontal et vertical
• Dimensionnement d’un aérogénérateurs horizontal
  • Dimensionnement d'un rotor : mise en évidence des types d'éoliennes dites "rapides" ou "lentes" : avantages et inconvénients...
  • Calcul des performances d'éoliennes rapides et lentes en fonction de la vitesse spécifique : avantages et inconvénients
  • Dimensionnement du rotor : pale, profil, nombre de pales, etc
  • Eléments d’un aérogénérateurs

Multiplicateur de vitesse

Frein à disque

Couplage antivibratoire entre l'alternateur et le multiplicateur de vitesse

Système d'orientation

alternateurs

Production de l'énergie électrique, machine discoïde, convertisseurs statiques

Panorama des capteurs et actionneurs

• • Grandeurs caractéristiques des systèmes de contrôle.
• Couplages aux réseaux.
• Travaux pratiques : Modélisation, simulation et tests d’une maquette d’un système éolien
  • Modélisation à l’aide de PSIM et Matlab
  • Simulation et analyse de résultats
  • Tests et analyses des résultats

Energie éoliennes : systèmes

• Implantation et exploitation d'aérogénérateurs (Fermes éoliennes)
• Législation (lois de l'urbanisme), Réglementation
• Normes et leurs évolutions
• Recherche d'un site
• Détermination de son potentiel éolien
• Infrastructure routière
• Utilisation du mât de mesures, acquisition de mesures
• Exploitation des mesures et interprétation des données météorologiques
• Modélisation, simulation informatique
• Évaluation des coûts
• Pré-implantation :
  • Prises de vues, montage vidéo
  • Simulation informatique d'une ferme d'aérogénérateurs sur un site donné
  • Respect de l'environnement
• Implantation :
  • Gestion des différents corps de métiers
  • Synchronisation des tâches
  • Sécurité des hommes et du matériel
• Exploitation :
  • Le couplage au réseau EDF
  • L'exploitation des aérogénérateurs
  • Maintenance et télémaintenance d'aérogénérateurs
• Travaux pratiques :

Modélisation d’une implantation d’un parc éolien à l’aide du WINDPRO

 

 

• STS292 Hydroélectricité

• Notions utiles au calcul d'écoulements permanents, ou non, à surface libre et sous pression.
• Puissance d'un cours d'eau, pertes de charge, récupération de l'énergie
• Rendement, débit installé, mode de gestion (annuelle, saisonnier, journalier)
• Dispositifs d'accumulation, ouvrages de prise, de mise en charge et de restitution,
• Historique et principe de fonctionnement des turbines : bilan énergétique, turbine Francis, turbine Pelton, turbine Kaplan, groupes bulbes, courbes caractéristiques,
• Notions sur les pompes et machines volumétriques,
• Dispositifs anti-bélier (cheminée d'équilibre...),
• Cavitation,
• Analyse technico-économique d'ouvrages dans un contexte d'encouragement des énergies renouvelables. Impacts sociétaux et environnementaux.
• Conversion en énergie électrique, couplage au réseau EDF

 

 

• STS293 Simulation électrique

Intérêt des modèles et des simulations des systèmes électriques

 

Modèles multiphysiques

 

Rappel des modèles des machines électriques

Modèle de la machine à courant continu

Modèle du moteur synchrone

Modèle de la machine asynchrone

 

L’environnement Matlab de simulation

 

Simulation d’une machine électrique

 

Simulation de la commande d’une machine asynchrone.

Commande vectorielle

Commande scalaire