Production électrique éolienne de grande puissance (grand éolien) D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Production électrique éolienne de grande puissance - Objectifs : S’INFORMER de l’évolution de la filière éolienne de grande puissance en France et en Europe DECRIRE l’organisation d’une éolienne de grande puissance équipée d’une génératrice synchrone ou d’une génératrice asynchrone DECRIRE, principes et chiffres à l’appui, le fonctionnement d’une éolienne équipée d’une génératrice synchrone ou d’une génératrice asynchrone. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Evolution de la filière éolienne en France et en Europe Production électrique éolienne de grande puissance Evolution de la filière éolienne en France et en Europe D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Evolution de la filière éolienne en France : Production électrique éolienne de grande puissance Evolution de la filière éolienne en France : En l’espace de douze ans, le nombre d’éoliennes et la puissance installée ont respectivement été multipliés par 75 et 1135 ! D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Evolution de la filière éolienne en France : Production électrique éolienne de grande puissance Evolution de la filière éolienne en France : D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Evolution de la filière éolienne en France : Production électrique éolienne de grande puissance Evolution de la filière éolienne en France : A la fin de l’année 2008, la puissance totale installée répartie sur un parc de 2 488 machines s’établissait à 3 404 MW. Cela représente une puissance moyenne de 1,37 MW par éolienne. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Evolution de la filière éolienne en France : Production électrique éolienne de grande puissance Evolution de la filière éolienne en France : A la lecture du gisement éolien décrit sur la carte ci-contre, on comprend mieux la répartition des machines sur le territoire national. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Evolution de la filière éolienne en France : Production électrique éolienne de grande puissance Evolution de la filière éolienne en France : Fin 2010, plus de 40 % des foyers de Picardie consommeront une énergie électrique d’origine éolienne ! D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Situation de la filière éolienne en Europe : Production électrique éolienne de grande puissance Situation de la filière éolienne en Europe : Avec une puissance installée de 3 404 MW, la France se classe au quatrième rang européen derrière l’Allemagne, l’Espagne et l’Italie. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Situation de la filière éolienne en Europe : Production électrique éolienne de grande puissance Situation de la filière éolienne en Europe : Avec seulement 1,2 % de sa production électrique d’origine éolienne, la France occupait à la fin de l’année 2007 le 14ème rang européen très loin derrière le Danemark indétrônable leader en la matière ! D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Production électrique éolienne de grande puissance Structure interne et fonctionnement des éoliennes de grande puissance (P > 350 kW) D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Eoliennes à génératrice asynchrone et à génératrice synchrone : Production électrique éolienne de grande puissance Eoliennes à génératrice asynchrone et à génératrice synchrone : Pas de multiplicateur D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Plus de 3 300 exemplaires en service (fin 2002) Production électrique éolienne de grande puissance Exemple d’éolienne synchrone : Modèle Enercon E40 – 500 kW Plus de 3 300 exemplaires en service (fin 2002) D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Production électrique éolienne de grande puissance D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Structure type d’une éolienne à génératrice synchrone : Production électrique éolienne de grande puissance Structure type d’une éolienne à génératrice synchrone : La vitesse du rotor de la génératrice est la même que celle des pales de l’éolienne. En sortie de la génératrice, la fréquence de la tension est proportionnelle à la vitesse du rotor. La tension alternative à fréquence variable issue de la génératrice est redressée, puis filtrée avant d’être transformée en tension alternative 3 x 400 V à une fréquence fixe de 50 Hz en sortie de l’onduleur. Enfin, pour le transport de l’énergie, cette tension est élevée par un transformateur 400 V / 20 kV situé dans la mât de l’éolienne. Structure utilisée par exemple sur l’éolienne Enercon E66 de 1,8 MW. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Exemple d’éolienne asynchrone : VESTAS : Production électrique éolienne de grande puissance Exemple d’éolienne asynchrone : VESTAS : Multiplicateur Génératrice asynchrone D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Exemple d’éolienne asynchrone : NORDEX : Production électrique éolienne de grande puissance Exemple d’éolienne asynchrone : NORDEX : Multiplicateur Génératrice asynchrone D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Production électrique éolienne de grande puissance Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Couple positif (la machine entraîne une charge) Glissement négatif (la vitesse de la machine est supérieure à sa vitesse de synchronisme) Glissement positif (la vitesse de la machine est inférieure à sa vitesse de synchronisme) Couple négatif (la machine est entraînée sous l’action du vent sur les pales de l’éolienne) Entraîné à une vitesse supérieure à sa vitesse de synchronisme, le moteur asynchrone devient génératrice asynchrone ! D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Production électrique éolienne de grande puissance Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Cas n°1 : la machine est de type « à rotor à cage » ou « à rotor en court-circuit » Rotor à cage D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Production électrique éolienne de grande puissance Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Cas n°1 : la machine est de type « à rotor à cage » ou « à rotor en court-circuit » A chaque vitesse correspond un nombre de pôles statoriques obtenus par couplage. Un gradateur à thyristors autorise un démarrage progressif de la génératrice. Des condensateurs assurent l’auto-excitation de la machine asynchrone. Un transformateur BTA / HTA permet le raccordement au réseau haute tension. Structure mise en œuvre sur l’éolienne VERGNET GEV MP 275 kW. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Production électrique éolienne de grande puissance Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Cas n°2 : la machine est de type « à rotor bobiné » Rotor bobiné (3 enroulements couplés en étoile) D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Production électrique éolienne de grande puissance Fonctionnement de la machine asynchrone en génératrice : Cas n°2 : la machine est de type « à rotor bobiné » Les transferts bidirectionnels de puissances via le convertisseur électronique entre le réseau et le rotor de la machine confèrent à celle-ci de fonctionner en mode hyposynchrone (N < 1 000 tr/min) ou en mode hypersynchrone (N > 1000 tr/min). Structure qui équipe par exemple l’éolienne NORDEX N80 de 2,5 MW. D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Production électrique éolienne de grande puissance D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Production électrique éolienne de grande puissance Fin de la présentation D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Production électrique éolienne de grande puissance Les illustrations de ce diaporama proviennent de documents techniques édités par les partenaires et les constructeurs suivants : Ademe, Enercon, France Énergie Éolienne, Leroy Somer, Nordex, Schneider, Syndicat des Énergies Renouvelables, Vestas D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009

Ce diaporama s’appuie sur le chapitre 4 de l’ouvrage : Production électrique éolienne de grande puissance Ce diaporama s’appuie sur le chapitre 4 de l’ouvrage : « Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables ». Elektor Publitronic - Collection Technique Pratique – 14 x 21 cm – 304 pages – 32,50 € Pour commander : www.elektor.fr/e-choppe Autres diaporamas relatifs au même ouvrage : Production électrique photovoltaïque raccordée au réseau Production électrique photovoltaïque pour site isolé Production électrique éolienne domestique (petit éolien) Chauffe-eau solaire individuel Chauffage des locaux par géothermie et par aérothermie Chauffage des locaux par bois-énergie. Diaporamas téléchargeables en ligne sur www.elektor.fr/NRJ D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009 D’après l’ouvrage : Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables – Gérard GUIHENEUF – © Elektor Publitronic 2009