Etude et conception d'un système de régulation automatique de la fréquence et de la tension de sortie d'une hydrolienne en fonction de la vitesse de la roue (cas du projet d'électrification décentralisée de la ferme Benjin Agriculture).

CHAPITRE IV : PRESENTATION DE L'HYDRAULIENNNE DIMENSIONNEE POUR LA FERME BENJIN AGRICULTURE AINSI QUE LES PARAMETRES A REGULER

Apres avoir fait un large tour sur les énergies renouvelables, dont l'hydroélectricité avec l'hydrolienne, la présentation de la ferme avec sa puissance électrique nette, nous procéderons dans ce chapitre à la présentation d'une manière beaucoup plus descriptive de l'hydrolienne que fabriquerait l'ACP, de préciser les paramètres d'entrées et de sortie tout en donnant le model mathématique de certains de ses constituants, afin de concevoir un dispositif de contrôle adéquat.

IV.1 PRESENTATION DE L'HYDROLIENNE [4]

Cette hydrolienne est en fait un hydro générateur flottant tel que définit dans l'introduction générale dont l'élément essentiel est une roue flottante pour laquelle la rotation entraîne le rotor d'un alternateur transformant ainsi l'énergie mécanique en énergie électrique.

6

5

4

3

1

8

7

2

Fig.IV.1 Image 3D de l'hydrolienne

Légende :

1 Roue hydraulique

2 le multiplicateur

3 le régulateur + génératrice

4 Flotteur

5 Châssis

6 Pallier

7 Arbre

8 palettes

IV.2 LA ROUE HYDRAULIQUE

C'est l'élément capital de l'hydrolienne flottante car elle transforme l'énergie cinétique de l'eau en énergie mécanique recueillie sur l'arbre.

-caractéristique de base de la roue

Fig.IV.2 Schématisation de la roue hydraulique

Les grandeurs géométriques de base sont :

D_e, R_e : Diamètre et rayon extérieurs ;

D_e =800mm

R_e =400mm

D_i, R_i  : Diamètre et rayon intérieurs ;

D_i=600 mm

R_i =300 mm

D_m, R_m : Diamètre et rayon moyens ;

(IV.2.1)

N_p : nombre de palettes ;

N_p=24

B: Largeur de la roue

b: épaisseur de la couronne de rayons R_e et R_i (largeur palette) ;

Les grandeurs précédentes, mis à part le nombre de palettes, sont des longueurs. Elles seront exprimées en mètre dans les applications numériques.

Sur le plan dynamique, les grandeurs de base de notre roue hydraulique sont les suivantes :

Q_u : Débit utile ou débit turbinage

C: Vitesse du courant

ù: vitesse angulaire de la roue

u: vitesse périphérique

C': couple mécanique mN

F: force motrice

IV.2.1 Détermination des quelques grandeurs géométriques

IV.2.1.1 Grandeurs géométriques

La puissance à transmettre doit rester plus ou moins constante.

A cet effet, on aura :

(IV.2.2)

Le rendement électromagnétique

Le rendement mécanique (pallier)

Le rendement engrènement

Le rendement hydraulique

D'où le rendement global sera :

(IV.2.3)

Nous savons que :

(IV.2.4)

est l'angle entre et

Le théorème de la quantité de mouvement donne lieu à l'équation de Euler :

(IV.2.5)

Car et

(IV.2.6)

et le maître couple :

(IV.2.7)

Avec L : largeur de la roue. Elle sera une grandeur choisie soit 3.6m

h. : la plongée

La largeur des palettes b est :

Et le diamètre de la roue est :