Production d’énergie à partir des vagues

Effectué par :

BELHAMI Khaoula.

Encadré par :

Mme. Zyade . IFRAH Bouchra.

MARRAR Ilham.

SADDIK Mouhcine.

Plan

Etude Bibliographique

Procédés du projet

Qualité, Sécurité, environnement

I

II

III

Introduction

Partie : I

Etude Bibliographique

La société moderne est une grande consommatrice d'énergie, la plupart de cette dernière est produite par des sources non-renouvelables. Une façon de stimuler le débat et d'inspirer nos enfants dans la réflexion sur les questions d'énergie (car ce sont eux qui vont trouver des solutions) est de développer des projets autour d'eux. En balayant l'Internet et les ressources on peut trouver des énergies alternatives comme l'énergie éolienne et l'énergie solaire, mais il y a moins d'information sur l'énergie des vagues.L'énergie des vagues est le transport de l'énergie par les vagues de surface de l'océan, et la capture de cette énergie pour faire un travail utile - par exemple, la production d'électricité, le dessalement de l'eau, ou le pompage de l'eau (dans des réservoirs). Machines en mesure d'exploiter l'énergie des vagues est généralement connu comme un convertisseur d'énergie des vagues.L'énergie des vagues est distincte du flux diurne de l'énergie marémotrice et le tourbillon constant des courants océaniques. Génération d'énergie houlomotrice est pas actuellement une technologie commerciale largement utilisé, bien qu'il y ait eu des tentatives de l'utiliser depuis au moins 1890. En 2008, la première ferme hydrolienne expérimentale a été ouverte au Portugal, au Aguçadoura Wave Parc. Le principal concurrent de l'énergie des vagues est de l'éolien offshore.

1)Généralité sur le Sujet :

2)Historique :Le premier brevet connu pour utiliser l'énergie des vagues de l'océan remonte à 1799 et a été déposée à Paris par Girard et son fils. Une application anticipée de l'énergie des vagues était un dispositif construit vers 1910 par Bochaux - Praceique à la lumière et la puissance de sa maison à Royan , près de Bordeaux en France . Il semble que ce fut le premier oscillant type de dispositif d'onde d'énergie la colonne d’eau. Poursuite scientifique moderne de l'énergie des vagues a été lancée par les expériences de Yoshio Masuda dans les années 1940. Il a testé différents concepts de dispositifs énergie des vagues en mer , avec plusieurs centaines d'unités utilisées pour les feux de navigation de puissance . Parmi ceux-ci était le concept de l'extraction de la puissance du mouvement angulaire au niveau des articulations d'un radeau articulé, qui a été proposé dans les années 1950 par Masuda.

Un regain d'intérêt pour l'énergie des vagues a été motivé par la crise du pétrole en 1973. Un certain nombre de chercheurs universitaires réexaminée le potentiel de production d'énergie à partir des vagues de l’océan, parmi lesquels notamment étaient Stephen Salter de l'Université d’Edimbourg, Kjell Budal et Johannes Falnes de l'Institut norvégien de technologie ….Dans les années 1980, comme le prix du pétrole a baissé, le financement l'énergie des vagues a été considérablement réduit. Néanmoins, quelques prototypes de première génération ont été testés en mer. Plus récemment, à la suite de la question du changement climatique, il est de nouveau un intérêt croissant dans le monde entier pour les énergies renouvelables, y compris l'énergie des vagues.

Partie II :

Procédés du projet

L’appareillage de ce système est très simple et ne nécessite pas de technologie très avancé, en effet la seul difficulté vient de la taille et des proportions inhabituelles que doivent prendre les différents composants du système. Le système se compose d’un cylindre hermétique en acier, fixé à un guide vertical accroché au fond marin. Le cylindre se compose d’un cylindre mobile flotteur d’un diamètre supérieur que l’autre cylindre.

A l’intérieure du flotteur on trouve un système de générateur linéaire composé d’une bobine solidaire du cylindre mobile et d’une colonne d’aimants de polarités inverses solidaire du cylindre fixe.

1)Etude

technique et

du matériel :

2)Lois utilisées :

Le principe de fonctionnement est relativement simple, il s’appuie sur la poussée d’Archimède, en effet le flotteur est rempli de gaz, généralement de l’air, bien sûr moins dense que l’eau, ce qui implique que la poussée d’Archimède s’appliquant sur le gaz va pousser le flotteur vers le haut. A l'approche de la crête de la vague, la pression de l'eau sur le haut du cylindre augmente et la partie supérieure ou " flotteur " comprime le gaz dans le cylindre pour équilibre la pression. Le mécanisme inverse se produit au passage du creux de la vague avec une expansion dans le cylindre. Le mouvement relatif entre le flotteur et la partie inférieure ou " silo "est converti en électricité à l'aide d'un système hydraulique et d'un groupe convertisseur. Ce groupe convertisseur composé de la bobine et de la colonne d’aimants va agir de la façon suivante, la bobine étant solidaire du flotteur va donc osciller de bas en haut en suivant la fréquence de la houle au contact de la colonne d’aimants de polarités différentes fixe. L’alternance de la bobine nord ou sud autour des aimants polarisés induit un courant électrique récupéré par un réseau de câbles sous-marins.

2-1) Principe :

En physique, le champ magnétique est une grandeur ayant le caractère d'un champ vectoriel1, c'est-à-dire caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout point de l'espace, permettant de modéliser et quantifier les effets magnétiques du courant électrique ou des matériaux magnétiques comme les aimants permanents.Les différentes sources de champ magnétique sont les aimants permanents, le courant électrique (c'est-à-dire le déplacement d'ensemble de charges électriques), ainsi que la variation temporelle d'un champ électrique (induction magnétique). La présence du champ magnétique se traduit par l'existence d'une force agissant sur les charges électriques en mouvement (dite force de Lorentz) et par divers effets affectant certains matériaux (paramagnétisme, diamagnétisme ou ferromagnétisme selon les cas). La grandeur qui détermine l'interaction entre un matériau et un champ magnétique est la susceptibilité magnétique.

2-2) Electrique :

a - Champs Magnétique :

La tension maximale V induite dans une bobine de fil dont spires de fil croisent un champ magnétique variable est donnée par:

b – Loi de Faraday :

𝑽=𝑨×𝑵 ×𝒅𝑩𝒅𝑻  

V = la tension de sortie du générateur (V)

A = aire de la section transversale de la bobine de rayon r (A = πr ² en mètres ²)

= le taux de variation du champ magnétique (Tesla / sec)

N = nombre de spires du fil dans la bobine

La tension de la sortie de la bobine est une tension alternative, pour avoir une production optimum de l’électiricité , on va rendre cette tension continue lisse en utilisant un pont redresseur.

Les composants peuvent être simplement connectés ensemble, l'auto prise en charge, et fixés à un endroit pratique (et sec) sur l'appareil. En connectant les deux circuits en série, nous pouvons ajouter les tensions ensemble .

Le courant de la bobine est un

courant alternatif

En ajoutant un pont redresseur

constitué de 4 diodes, on convertis

ce courant alternatif en courant

continu pulsé.

Nous utilisons des condensateurs

pour stocker cette énergie en

convertissant le courant continu

pulsé en un courant continu lisse

ce qui convient pour alimenter les

circuits qui utilisent généralement

des batteries.

La houle est un ensemble de vagues enclenchées sur des dizaines voire des centaines de kilomètres. Elle est définie par sa direction (Est, Ouest, ...) et sa hauteur (en mètre). Elle se forme au milieu de l'océan ou de la mer suite à un conflit de masses d’air. Ceci entraîne alors la formation d'une dépression avec le plus souvent création de rafales de vent à la surface de l'eau. La houle est alors formée.

2-3) Hydraulique :

a - L’énergie Houlomotrice :

La taille de la houle dépend de la profondeur de l'eau : plus il y a de profondeur, plus la houle pourra être grande.

La taille de la houle dépend de la profondeur de l'eau : plus il y a de profondeur, plus la houle pourra être grande.

Il y a un certain nombre de façons dont nous pouvons exploiter l'énergie de la mer et nous allons bien sûr faire un usage du flux continu des vagues plutôt que d'une seule vague. Cependant, nous pouvons à partir de l’équations savoir que pour obtenir plus de tension du générateur simple, nous devons avoir des grands et rapides variations du champ magnétique (dB/dt) que possible. Mais les vagues ont un flux continu lent.

b – Energie des Houles :

Alors pour cela, on doit bien choisir le lieu de l’installation ainsi que bien respecter les directions du vent, qui a un grand influence sur le mouvement des vagues.

Cela montre que les vagues sont incompressibles et irrationnelles ainsi que ρ=cte

Div V =0 V = grad ФAvec :

Ф : le potentiel d’énergie.

En mécanique des fluides pour les vagues:

D’après la relation précédents on aura:

∆Ф==0

Ф (𝒙 ,𝒚 , 𝒛 ,𝒕 )=𝑰𝒎(𝑨𝒊𝒈𝝎

𝒆𝒌 (𝒛− 𝒊𝒙 )𝒆𝒊𝝎 𝒕)

Et on aura d’après les graphes précédents:Et pour une houle régulière on utilise : k

En utilisant la relation de Bernoulli:

=

On sait que la pression hydrostatique en énergie est nulle (ρgz=0), ce qui va nous donner un flux d’énergie en W/m²:

En intégrant sur la surface libre et le fond de la mer, on aura pour 1m de longueur (en W/m):

En pratique on utilise la relation suivante pour les calculs (en kW/m):

Pour optimiser la puissance dans une houle réelle, en pratique la loi de spectre:

Le spectre suivant donne le cas où la houle a la plus grand longueur.D’après ce spectre on utilise la loi suivante:

P=0,4Hs T (en Kw/m)² ₁

Avec, Hs: la longueur de la houleEt pour les vagues très fortes, on obtient:

P(potentielle)= (en Kw/m)Avec: V= (la vitesse des vagues)𝜆=vT ( la longueur des vagues)

En pratique, on utilise la relation déduite de ce qui précède suivante :

P= (en Kw/m)

Notre Marché n’est pas vaste ,par rapport aux concurrents qui produisent les autres types de l’énergies renouvelables comme les stations éoliennes, à cause de la petite production d’énergie de notre projet qui ne dépasse pas 5MW.

D’une autre part la réalisation de notre projet n’est plus coûteuse ce qui va empêcher les clients d’adopter ce projet.

Nos clients ciblés seront les entreprises consommatrices de l’électricité, qui se situent proche du littoral, comme LASAMIR, ainsi que les hôtels, car ils vont bénéficier de la diminution de ses dépenses sur l’utilisation des énergies non-renouvelables.

3)Marché :

4) Schéma Visio

Partie III :

Qualité, Sécurité, environnement

3) Efficacité :

Le système est conçu pour que toutes pièces nécessitant un entretien régulier soient accessibles par submersible téléguidé permettant ainsi des réparations quelles que soient les conditions météorologiques. Ceci signifie donc que ce système peut être à nouveau opérationnel en moins de 24 heures alors que des dispositifs en surface peuvent perdre des semaines de fonctionnement.

Le système ne comporte qu'une seule pièce mobile et un nombre limité de pièces auxiliaires, ce qui réduit fortement le risque de panne et les besoins de maintenance.

1)Performance :

Cette technologie n’est pas encore mature et les chiffres annoncés sur les performances que pourrait atteindre un module, sont compris entre 1 et 5 MW mais la valeur qui semble le plus se rapprocher de la réalité est 2MW.

La station de production AWS MK 1 développée par la société Archimede Wave Swinging ocean energy, immergée au large du Portugal en 2004, on a enregistré une production maximale de 1,5 MW.

Enfin, le rapport de l'énergie produite par kilogramme d'acier utilisé est plus élevé pour l'AWS que pour ses principaux compétiteurs. Ce rapport, associé aux faibles besoins de maintenance, permet à l'AWS d'obtenir des coûts de production électrique les plus faibles de tous les systèmes de production d'énergie houlomotrice.

2)Durabilité :

Le système est immergé à une profondeur d'au moins 6m, ce qui lui permet d'éviter les impacts des grosses tempêtes auxquelles sont soumis les autres dispositifs. Ceci réduit les coûts d'amarrage et le risque de dommage.

4)Sécurité :

Dans le côté sécurité de notre projet, il faut conserver la sécurité des gens qui travaillent dans ce projet, contre les court-circuites et les surtensions, en utilisant des matériels de bon qualité et des fils isolants ainsi que construire la chambre du générateur linéaire des matières flottantes et ne transfèrent pas de la charge électrique.

Conclusion

Comme nous venons de le voir, l’énergie houlomotrice a un fort potentiel qu’il serait dommage de ne pas exploiter.

Ainsi, afin de conclure, notre projet a des inconvénients comme tous les autres projet des énergies renouvelables, tel que sa petite production de l’énergie par rapport aux autres, mais cela ne néglige pas ses bienfaits tel que la simplicité de son principe de construction, qui est en même temps pas coûteuse si on le compare par des autres projets. Ainsi que sa conservation de l’environnement et la garantie d’avoir cette source d’énergie à vie.

Références: http://veleurope.free.fr/wavepower.pdf http://www.youtube.com/watch?v=r7-EPR8Ss6M http://en.wikipedia.org/wiki/Wave_Dragon http://www.wavedragon.net/technology/french.htm http://www.wavedragon.net/ http://perso.crans.org/~aubry/Rapport_final_M2R_Aubry.pdfhttp://www.wave-energy.net/WaveEnergy/Developments.htmhttp://ec.europa.eu/research/energy/pdf/gp/gp_events/ocean_energy/1200_awsmkii_en.pdf http://polizeros.com/2007/04/27/wave-power-archimedes-wave-swing/

Merci Pour Votre Attention!