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Auteur Soraya Bououden |
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Titre : Analyse Dimensionnelle De L’Énergie Éolienne Dans Les Régions Des Hauts Plateaux-Est Algérien Type de document : document électronique Auteurs : Bouthaina Hadil Yakoub, Auteur ; Soraya Bououden, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2025 Importance : 1 vol (67 f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Potentiel éolien
Vent
Hauts Plateaux-Est
Weibull
CO₂Index. décimale : 530 - Physique Résumé :
Le présent travail porte sur l’évaluation du potentiel éolien disponible dans la région des Hauts Plateaux-Est, en se basant sur des données météorologiques collectées sur une période de 12 ans (2013–2024), fournies par (fr.tutiempo.net). L’objectif principal est d’analyser la répartition temporelle d
e la vitesse du vent afin d’identifier les périodes et les hauteurs optimales pour l’exploitation énergétique. L’étude repose sur l’application du modèle statistique de Weibull, l’extrapolation verticale des vitesses et l’estimation de la densité de puissance disponible. L’analyse a permis de mettre en évidence un potentiel exploitable, notamment au printemps. L’aspect environnemental est également abordé, soulignant l’intérêt de l’énergie éolienne dans la réduction des émissions de CO₂.Note de contenu :
Sommaire
Introduction Générale .................................................................................................... 1
Chapitre I : Généralités Sur Les Vents
1. Introduction .................................................................................................................... 5
2. Définition du vent .......................................................................................................... 5
a. Les Forces de Pression ............................................................................................... 6
b. La Force de Coriolis ................................................................................................... 6
c. Les Forces de Frottement ........................................................................................... 6
d. La Force Gravitationnelle ........................................................................................... 6
3. La formation du vent et ses origines principales ........................................................... 6
4. Comprendre le fonctionnement des brises de mer et de terre ........................................ 6
5. Structure de l’atmosphère .............................................................................................. 7
6. Couche limite atmosphérique ........................................................................................ 8
6.1. La couche d’Ekman ................................................................................................... 8
6.2. La couche de surface ................................................................................................. 9
6.3. La sous-couche rugueuse........................................................................................... 9
7. Mesure du vent ............................................................................................................... 9
7.1. Les instruments de mesure ...................................................................................... 10
7.1.1. La girouette ...................................................................................................... 10
7.1.2. La manche a air (manche a vent) .................................................................... 10
7.1.3. Anémomètre ..................................................................................................... 11
7.2. L’échelle de beaufort : une classification de la force du vent ................................. 11
8. La rose du vent ............................................................................................................. 14
9. Carte des vents en Algérie (Sétif) ............................................................................... 14
10. Conclusion ................................................................................................................... 15
Chapitre Ⅱ : Les Générateurs Éoliens
1. Introduction .................................................................................................................. 18
2. Historique ..................................................................................................................... 18
3. Définition énergie éolienne et les générateurs ............................................................. 19
4. Principe fonctionnement .............................................................................................. 20
5. Principaux composants d’une éolienne ........................................................................ 20
5.1. Le rotor d’une éolienne ........................................................................................... 21
5.2.5.3. Le mat ou la tour d’une éolienne ............................................................................. 21
5.4. Le multiplicateur ..................................................................................................... 21
5.5. Le système de refroidissement ................................................................................ 21
5.6. La génératrice .......................................................................................................... 23
6. Types de générateurs éolienne ..................................................................................... 23
6.1. Les éoliennes à axe vertical ..................................................................................... 23
6.1.1. Avantages de l’éolienne à axe vertical ............................................................. 24
6.1.2. Inconvénients de l’éolienne à axe vertical ....................................................... 24
6.2. Les éoliennes à axe horizontal................................................................................. 24
6.2.1. Avantages de l’éolienne à axe horizontal ........................................................ 26
6.2.2. Inconvénients de l’éolienne à axe horizontal ................................................... 26
7. Eoliennes à vitesse fixe et variable .............................................................................. 26
7.1. Eolienne à vitesse fixe ............................................................................................. 26
7.2. Éolienne à vitesse variable ...................................................................................... 27
7.3. Avantages et inconvénients ..................................................................................... 27
8. Conversion de l’énergie cinétique du vent en électricité ............................................. 28
8.1.Énergie cinétique ...................................................................................................... 28
8.1.1. La masse de l’air .............................................................................................. 28
8.2. Puissance du vent .................................................................................................... 28
8.3. La puissance aérodynamique .................................................................................. 29
8.4.Limite de Betz .......................................................................................................... 29
8.4.1. Le coefficient de puissance ............................................................................. 29
8.4.2. Le coefficient de vitesse réduite ..................................................................... 30
8.5. Classement des types d’éolienne en fonction du coefficient de puissance ............. 30
8.6. Puissance d’une éolienne......................................................................................... 32
9. Classification des éolienne .......................................................................................... 33
10. Applications de l’énergie éolienne............................................................................... 33
11. L’énergie éolienne dans le monde ............................................................................... 33
12. L’énergie éolienne en Algérie ...................................................................................... 34
13. Conclusion ................................................................................................................... 35
Chapitre Ⅲ : Étude Statistique Et Potentiel Éolien
1. Introduction .................................................................................................................. 39
2. Évaluation du potentiel éolienne .................................................................................. 39
La nacelle de l’éolienne ........................................................................................... 21
2.1.La distribution de weibull ........................................................................................ 39
a. Le paramètre d’échelle ???? (en m/s) ........................................................................ 40
b. Le paramètre de forme ???? (sans unité) ................................................................... 40
2.2. La distribution hybride de Weibull ......................................................................... 41
2.3. Distribution de Rayleigh ......................................................................................... 41
2.4. Influence des paramètres Weibull sur la distribution statistique des vitesses
de vent ..................................................................................................................... 41
3. Détermination des paramètres de weibull ......................................................................... 42
3.1.Méthode de l’écart-type et de la vitesse moyenne ................................................... 42
3.2.Méthode du facteur d’énergie EPF ........................................................................... 42
3.3.Méthode de Mabchour ............................................................................................. 42
4. Extrapolation verticale de la vitesse du vent et paramètres de Weibull ........................ 43
4.1.Extrapolation verticale de la vitesse du vent ............................................................ 43
4.1.1. Loi logarithmique............................................................................................ 43
4.1.2. Loi de puissance Justus C.G. et Mikhail 1976 ................................................ 43
4.1.3. Loi de puissance 1/7eme ................................................................................... 44
4.1.4. Loi de puissance Justus-Mikhaïl ..................................................................... 44
4.1.5. Loi de puissance a coefficient variable ........................................................... 45
4.2.Extrapolation verticale des paramètres (????,????) de Weibull ........................................ 45
5. Caractérisation du potentiel énergétique éolienne ....................................................... 46
5.1. Densité de puissance moyenne du vent ................................................................... 46
• Première méthode.............................................................................................. 46
• Deuxième méthode............................................................................................ 46
5.2. Densité énergétique moyenne disponible ................................................................ 46
• Première méthode ............................................................................................ 46
• Deuxième méthode .......................................................................................... 47
5.3. Puissance moyenne à la sortie d’une éolienne ........................................................ 47
5.4. Énergie éolienne extraite ......................................................................................... 47
6. Conclusion ................................................................................................................... 48
Chapitre Ⅳ : Évaluation Et Analyse Du Potentiel Éolien Dans Les Hauts Plateaux-Est
1. Introduction .................................................................................................................. 51
2. Description de la région d’étude .................................................................................. 51
3. Caractéristiques du vent à 10 mètres du sol ................................................................. 52
3.1.Variation à l’échelle annuelle et interannuelle ......................................................... 52
3.2.Variation saisonnière de la vitesse moyenne du vent ............................................... 53
3.3.Étude de la direction du vent (rose des vents) ......................................................... 54
4. Ajustement par la fonction de Weibull ........................................................................ 55
4.1.Étude mensuelle ....................................................................................................... 57
4.2.Analyse des paramètres de Weibull à 10 mètres ...................................................... 57
4.3.Étude mensuelle de la distribution de weibull ......................................................... 58
4.4.Etude saisonnière ...................................................................................................... 59
5. Densité de puissance moyenne et d’énergie moyenne annuelle .................................. 61
6. Résultats d’extrapolation verticale de la vitesse moyenne du vent et des paramètres de Weibull à la hauteur du mât ......................................................................................... 62
7. Analyse des énergies de différents modèles d'éoliennes ............................................. 63
8. Conclusion ................................................................................................................... 65
Conclusion générale ..................................................................................................... 66
Côte titre : MAPH/0706 Analyse Dimensionnelle De L’Énergie Éolienne Dans Les Régions Des Hauts Plateaux-Est Algérien [document électronique] / Bouthaina Hadil Yakoub, Auteur ; Soraya Bououden, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2025 . - 1 vol (67 f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Potentiel éolien
Vent
Hauts Plateaux-Est
Weibull
CO₂Index. décimale : 530 - Physique Résumé :
Le présent travail porte sur l’évaluation du potentiel éolien disponible dans la région des Hauts Plateaux-Est, en se basant sur des données météorologiques collectées sur une période de 12 ans (2013–2024), fournies par (fr.tutiempo.net). L’objectif principal est d’analyser la répartition temporelle d
e la vitesse du vent afin d’identifier les périodes et les hauteurs optimales pour l’exploitation énergétique. L’étude repose sur l’application du modèle statistique de Weibull, l’extrapolation verticale des vitesses et l’estimation de la densité de puissance disponible. L’analyse a permis de mettre en évidence un potentiel exploitable, notamment au printemps. L’aspect environnemental est également abordé, soulignant l’intérêt de l’énergie éolienne dans la réduction des émissions de CO₂.Note de contenu :
Sommaire
Introduction Générale .................................................................................................... 1
Chapitre I : Généralités Sur Les Vents
1. Introduction .................................................................................................................... 5
2. Définition du vent .......................................................................................................... 5
a. Les Forces de Pression ............................................................................................... 6
b. La Force de Coriolis ................................................................................................... 6
c. Les Forces de Frottement ........................................................................................... 6
d. La Force Gravitationnelle ........................................................................................... 6
3. La formation du vent et ses origines principales ........................................................... 6
4. Comprendre le fonctionnement des brises de mer et de terre ........................................ 6
5. Structure de l’atmosphère .............................................................................................. 7
6. Couche limite atmosphérique ........................................................................................ 8
6.1. La couche d’Ekman ................................................................................................... 8
6.2. La couche de surface ................................................................................................. 9
6.3. La sous-couche rugueuse........................................................................................... 9
7. Mesure du vent ............................................................................................................... 9
7.1. Les instruments de mesure ...................................................................................... 10
7.1.1. La girouette ...................................................................................................... 10
7.1.2. La manche a air (manche a vent) .................................................................... 10
7.1.3. Anémomètre ..................................................................................................... 11
7.2. L’échelle de beaufort : une classification de la force du vent ................................. 11
8. La rose du vent ............................................................................................................. 14
9. Carte des vents en Algérie (Sétif) ............................................................................... 14
10. Conclusion ................................................................................................................... 15
Chapitre Ⅱ : Les Générateurs Éoliens
1. Introduction .................................................................................................................. 18
2. Historique ..................................................................................................................... 18
3. Définition énergie éolienne et les générateurs ............................................................. 19
4. Principe fonctionnement .............................................................................................. 20
5. Principaux composants d’une éolienne ........................................................................ 20
5.1. Le rotor d’une éolienne ........................................................................................... 21
5.2.5.3. Le mat ou la tour d’une éolienne ............................................................................. 21
5.4. Le multiplicateur ..................................................................................................... 21
5.5. Le système de refroidissement ................................................................................ 21
5.6. La génératrice .......................................................................................................... 23
6. Types de générateurs éolienne ..................................................................................... 23
6.1. Les éoliennes à axe vertical ..................................................................................... 23
6.1.1. Avantages de l’éolienne à axe vertical ............................................................. 24
6.1.2. Inconvénients de l’éolienne à axe vertical ....................................................... 24
6.2. Les éoliennes à axe horizontal................................................................................. 24
6.2.1. Avantages de l’éolienne à axe horizontal ........................................................ 26
6.2.2. Inconvénients de l’éolienne à axe horizontal ................................................... 26
7. Eoliennes à vitesse fixe et variable .............................................................................. 26
7.1. Eolienne à vitesse fixe ............................................................................................. 26
7.2. Éolienne à vitesse variable ...................................................................................... 27
7.3. Avantages et inconvénients ..................................................................................... 27
8. Conversion de l’énergie cinétique du vent en électricité ............................................. 28
8.1.Énergie cinétique ...................................................................................................... 28
8.1.1. La masse de l’air .............................................................................................. 28
8.2. Puissance du vent .................................................................................................... 28
8.3. La puissance aérodynamique .................................................................................. 29
8.4.Limite de Betz .......................................................................................................... 29
8.4.1. Le coefficient de puissance ............................................................................. 29
8.4.2. Le coefficient de vitesse réduite ..................................................................... 30
8.5. Classement des types d’éolienne en fonction du coefficient de puissance ............. 30
8.6. Puissance d’une éolienne......................................................................................... 32
9. Classification des éolienne .......................................................................................... 33
10. Applications de l’énergie éolienne............................................................................... 33
11. L’énergie éolienne dans le monde ............................................................................... 33
12. L’énergie éolienne en Algérie ...................................................................................... 34
13. Conclusion ................................................................................................................... 35
Chapitre Ⅲ : Étude Statistique Et Potentiel Éolien
1. Introduction .................................................................................................................. 39
2. Évaluation du potentiel éolienne .................................................................................. 39
La nacelle de l’éolienne ........................................................................................... 21
2.1.La distribution de weibull ........................................................................................ 39
a. Le paramètre d’échelle ???? (en m/s) ........................................................................ 40
b. Le paramètre de forme ???? (sans unité) ................................................................... 40
2.2. La distribution hybride de Weibull ......................................................................... 41
2.3. Distribution de Rayleigh ......................................................................................... 41
2.4. Influence des paramètres Weibull sur la distribution statistique des vitesses
de vent ..................................................................................................................... 41
3. Détermination des paramètres de weibull ......................................................................... 42
3.1.Méthode de l’écart-type et de la vitesse moyenne ................................................... 42
3.2.Méthode du facteur d’énergie EPF ........................................................................... 42
3.3.Méthode de Mabchour ............................................................................................. 42
4. Extrapolation verticale de la vitesse du vent et paramètres de Weibull ........................ 43
4.1.Extrapolation verticale de la vitesse du vent ............................................................ 43
4.1.1. Loi logarithmique............................................................................................ 43
4.1.2. Loi de puissance Justus C.G. et Mikhail 1976 ................................................ 43
4.1.3. Loi de puissance 1/7eme ................................................................................... 44
4.1.4. Loi de puissance Justus-Mikhaïl ..................................................................... 44
4.1.5. Loi de puissance a coefficient variable ........................................................... 45
4.2.Extrapolation verticale des paramètres (????,????) de Weibull ........................................ 45
5. Caractérisation du potentiel énergétique éolienne ....................................................... 46
5.1. Densité de puissance moyenne du vent ................................................................... 46
• Première méthode.............................................................................................. 46
• Deuxième méthode............................................................................................ 46
5.2. Densité énergétique moyenne disponible ................................................................ 46
• Première méthode ............................................................................................ 46
• Deuxième méthode .......................................................................................... 47
5.3. Puissance moyenne à la sortie d’une éolienne ........................................................ 47
5.4. Énergie éolienne extraite ......................................................................................... 47
6. Conclusion ................................................................................................................... 48
Chapitre Ⅳ : Évaluation Et Analyse Du Potentiel Éolien Dans Les Hauts Plateaux-Est
1. Introduction .................................................................................................................. 51
2. Description de la région d’étude .................................................................................. 51
3. Caractéristiques du vent à 10 mètres du sol ................................................................. 52
3.1.Variation à l’échelle annuelle et interannuelle ......................................................... 52
3.2.Variation saisonnière de la vitesse moyenne du vent ............................................... 53
3.3.Étude de la direction du vent (rose des vents) ......................................................... 54
4. Ajustement par la fonction de Weibull ........................................................................ 55
4.1.Étude mensuelle ....................................................................................................... 57
4.2.Analyse des paramètres de Weibull à 10 mètres ...................................................... 57
4.3.Étude mensuelle de la distribution de weibull ......................................................... 58
4.4.Etude saisonnière ...................................................................................................... 59
5. Densité de puissance moyenne et d’énergie moyenne annuelle .................................. 61
6. Résultats d’extrapolation verticale de la vitesse moyenne du vent et des paramètres de Weibull à la hauteur du mât ......................................................................................... 62
7. Analyse des énergies de différents modèles d'éoliennes ............................................. 63
8. Conclusion ................................................................................................................... 65
Conclusion générale ..................................................................................................... 66
Côte titre : MAPH/0706 Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité MAPH/0706 MAPH/0706 Mémoire Bibliothèque des sciences Français Disponible
Disponible
Titre : Study of small wind turbines and their roles in the future of energy systems Type de document : document électronique Auteurs : Amina Mecherouk, Auteur ; Soraya Bououden, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2025 Importance : 1 vol (80 f.) Format : 29 cm Langues : Anglais (eng) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Energy systems Index. décimale : 530 - Physique Résumé :
Today, wind turbines are one of the most widely used devices for generating clean, renewable
electrical energy. The rotor blades capture the wind's kinetic energy to produce rotational energy
from the turbine and electrical energy from the generator. In small wind turbines, several methods
are used to drive the blades to achieve the desired rotational speed and power.
Small wind turbines are an attractive alternative for off-grid electrification and water pumping, both
in stand-alone applications and in combination with other energy technologies such as
photovoltaics, small hydropower, or diesel engines. In this work, we will focus on wind system
technology, with a particular focus on small horizontal-axis wind turbines. This study also addresses
the modeling, design, and importance of these systems for achieving energy independence.
Note de contenu :
Sommaire
General introduction
Chapter one: Generalities on renewable energies……………………………………………… 2
1- Introduction………………………………………………………………………………. 3
2- Definition of Renewable Energy…………………………………………………………. 3
3- Classification of Renewable Energy Sources……………………………………………. 4
3-1 Solar Energy……………………………………………………………………………. 4
3-2 Wind Energy……………………………………………………………………………. 4
3-3 Hydropower…………………………………………………………………………….. 5
3-4 Biomass…………………………………………………………………………………. 5
3-5 Geothermal Energy……………………………………………………………………… 6
3-6 Tidal Energy…………………………………………………………………………….. 7
4- Advantages and disadvantages of renewable energy…………………………………….. 7
5-Conclusion……….……………………………………………………………………….. 8
6- Bibliography………………………………………………………………………………. 9
Chapter two: The Functioning and Structure of a Wind Turbine…………………………….. 10
1- Introduction………………………………………………………………………………. 11
2- Brief History of Wind Turbine…………………………………………………………… 11
3- Types of Wind Turbine…………………………………………………………………… 13
3-1 Horizontal axis wind turbine……………………………………………………………. 13
3-2 Vertical axis wind turbine……………………………………………………………….. 13
4-Classification of Wind Turbine by Power Capacity……………………………………… 15
4-1 Micro wind power plants……………………………………………………………….. 15
4-2 Small wind power plants………………………………………………………………. 15
4-3 Large wind power plants………………………………………………………………. 15
4-4 Max wind power plants……………………………………………………………….. 15
5- Main Components of a Wind Turbine………………………………………………….. 16
5-1 Rotor………………………………………………………………………………….. 18
5-2 Gearbox……………………………………………………………………………….. 18
5-3 Generator……………………………………………………………………………… 18
5-4 Control and protection system………………………………………………………… 18
5-5 Tower………………………………………………………………………………….. 18
5-6 Foundation…………………………………………………………………………….. 18
6- Working Principle of a Wind Turbine………………………………………………….. 19
7- Conclusion……………………………………………………………………………… 20
8- Bibliography……………………………………………………………………………. 21
Chapter three: Study of small horizontal axis wind turbines……………………………….. 23
1- Introduction……………………………………………………………………………… 24
2- Horizontal axis wind turbine…………………………………………………………….. 24
3- Characteristics of Small HAWT…………………………………………………………. 25
4- Applications of small Wind Turbines…………………………………………………… 26
4-1 Wind turbines for electrical power generation…………………………………………. 26
4-2 Mechanical water pumping…………………………………………………………….. 26
4-3 Hybrid systems…………………………………………………………………………. 27
5- Small Wind Turbine Modeling………………………………………………………….. 28
5-1 Kinetic energy…………………………………………………………………………. 28
5-2 Air’s Mass……………………………………………………………………………… 29
5-3 Blade swept area……………………………………………………………………….. 29
5-4 Wind power……………………………………………………………………………. 30
6- Wind power parameters…………………………………………………………………. 31
6-1 Betz’s Law………………………………………………………………………….. 31
6-2 Tip Speed Ratio…………………………………………………………………….. 33
6-3 Power Curve……………………………………………………………………….. 35
7- Mathematical modeling of the wind turbine……………………………………………. 35
7-1 Aerodynamic Model……………………………………………………………….. 35
7-2 Mechanical Model…………………………………………………………………. 36
8- Control mechanisms……………………………………………………………………. 38
8-1 Pitch control……………………………………………………………………….. 38
8-2 Yaw control……………………………………………………………………….. 39
8-3 Furling systems…………………………………………………………………… 39
9- Conclusion…………………………………………………………………………….. 40
10- Bibliography………………………………………………………………………….. 41
Chapter four: Future Prospects of Small Wind Turbines in Energy Systems………………. 42
1- Introduction………………………………………………………………………………. 43
2- How Do I Choose the Best Site for My Wind Turbine…………………………………… 43
3- Advantages of Small Wind Turbines……………………………………………………… 44
4- Challenges Regarding Small Wind Turbines……………………………………………… 45
5- Wind Turbine Performance………………………………………………………………. 46
5-1 Annual energy production………………………………………………………………. 46
5-2 Capacity factor………………………………………………………………………….. 46
5-3 Full-load hours………………………………………………………………………….. 47
6- The Small Wind Turbines Market……………………………………………………….. 47
7- The Future of SmallWindTurbines………………………………………………………. 50
8- Regional perspectives……………………………………………………………………. 52
9- Wind turbines in Algeria…………………………………………………………………. 54
10- Conclusion………………………………………………………………………………. 57
11- Bibliography……………………………………………………………………………. 58
General conclusion………………………………………………………………………………. 59
VICôte titre : MAPH/0707 Study of small wind turbines and their roles in the future of energy systems [document électronique] / Amina Mecherouk, Auteur ; Soraya Bououden, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2025 . - 1 vol (80 f.) ; 29 cm.
Langues : Anglais (eng)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Energy systems Index. décimale : 530 - Physique Résumé :
Today, wind turbines are one of the most widely used devices for generating clean, renewable
electrical energy. The rotor blades capture the wind's kinetic energy to produce rotational energy
from the turbine and electrical energy from the generator. In small wind turbines, several methods
are used to drive the blades to achieve the desired rotational speed and power.
Small wind turbines are an attractive alternative for off-grid electrification and water pumping, both
in stand-alone applications and in combination with other energy technologies such as
photovoltaics, small hydropower, or diesel engines. In this work, we will focus on wind system
technology, with a particular focus on small horizontal-axis wind turbines. This study also addresses
the modeling, design, and importance of these systems for achieving energy independence.
Note de contenu :
Sommaire
General introduction
Chapter one: Generalities on renewable energies……………………………………………… 2
1- Introduction………………………………………………………………………………. 3
2- Definition of Renewable Energy…………………………………………………………. 3
3- Classification of Renewable Energy Sources……………………………………………. 4
3-1 Solar Energy……………………………………………………………………………. 4
3-2 Wind Energy……………………………………………………………………………. 4
3-3 Hydropower…………………………………………………………………………….. 5
3-4 Biomass…………………………………………………………………………………. 5
3-5 Geothermal Energy……………………………………………………………………… 6
3-6 Tidal Energy…………………………………………………………………………….. 7
4- Advantages and disadvantages of renewable energy…………………………………….. 7
5-Conclusion……….……………………………………………………………………….. 8
6- Bibliography………………………………………………………………………………. 9
Chapter two: The Functioning and Structure of a Wind Turbine…………………………….. 10
1- Introduction………………………………………………………………………………. 11
2- Brief History of Wind Turbine…………………………………………………………… 11
3- Types of Wind Turbine…………………………………………………………………… 13
3-1 Horizontal axis wind turbine……………………………………………………………. 13
3-2 Vertical axis wind turbine……………………………………………………………….. 13
4-Classification of Wind Turbine by Power Capacity……………………………………… 15
4-1 Micro wind power plants……………………………………………………………….. 15
4-2 Small wind power plants………………………………………………………………. 15
4-3 Large wind power plants………………………………………………………………. 15
4-4 Max wind power plants……………………………………………………………….. 15
5- Main Components of a Wind Turbine………………………………………………….. 16
5-1 Rotor………………………………………………………………………………….. 18
5-2 Gearbox……………………………………………………………………………….. 18
5-3 Generator……………………………………………………………………………… 18
5-4 Control and protection system………………………………………………………… 18
5-5 Tower………………………………………………………………………………….. 18
5-6 Foundation…………………………………………………………………………….. 18
6- Working Principle of a Wind Turbine………………………………………………….. 19
7- Conclusion……………………………………………………………………………… 20
8- Bibliography……………………………………………………………………………. 21
Chapter three: Study of small horizontal axis wind turbines……………………………….. 23
1- Introduction……………………………………………………………………………… 24
2- Horizontal axis wind turbine…………………………………………………………….. 24
3- Characteristics of Small HAWT…………………………………………………………. 25
4- Applications of small Wind Turbines…………………………………………………… 26
4-1 Wind turbines for electrical power generation…………………………………………. 26
4-2 Mechanical water pumping…………………………………………………………….. 26
4-3 Hybrid systems…………………………………………………………………………. 27
5- Small Wind Turbine Modeling………………………………………………………….. 28
5-1 Kinetic energy…………………………………………………………………………. 28
5-2 Air’s Mass……………………………………………………………………………… 29
5-3 Blade swept area……………………………………………………………………….. 29
5-4 Wind power……………………………………………………………………………. 30
6- Wind power parameters…………………………………………………………………. 31
6-1 Betz’s Law………………………………………………………………………….. 31
6-2 Tip Speed Ratio…………………………………………………………………….. 33
6-3 Power Curve……………………………………………………………………….. 35
7- Mathematical modeling of the wind turbine……………………………………………. 35
7-1 Aerodynamic Model……………………………………………………………….. 35
7-2 Mechanical Model…………………………………………………………………. 36
8- Control mechanisms……………………………………………………………………. 38
8-1 Pitch control……………………………………………………………………….. 38
8-2 Yaw control……………………………………………………………………….. 39
8-3 Furling systems…………………………………………………………………… 39
9- Conclusion…………………………………………………………………………….. 40
10- Bibliography………………………………………………………………………….. 41
Chapter four: Future Prospects of Small Wind Turbines in Energy Systems………………. 42
1- Introduction………………………………………………………………………………. 43
2- How Do I Choose the Best Site for My Wind Turbine…………………………………… 43
3- Advantages of Small Wind Turbines……………………………………………………… 44
4- Challenges Regarding Small Wind Turbines……………………………………………… 45
5- Wind Turbine Performance………………………………………………………………. 46
5-1 Annual energy production………………………………………………………………. 46
5-2 Capacity factor………………………………………………………………………….. 46
5-3 Full-load hours………………………………………………………………………….. 47
6- The Small Wind Turbines Market……………………………………………………….. 47
7- The Future of SmallWindTurbines………………………………………………………. 50
8- Regional perspectives……………………………………………………………………. 52
9- Wind turbines in Algeria…………………………………………………………………. 54
10- Conclusion………………………………………………………………………………. 57
11- Bibliography……………………………………………………………………………. 58
General conclusion………………………………………………………………………………. 59
VICôte titre : MAPH/0707 Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité MAPH/0707 MAPH/0707 Mémoire Bibliothèque des sciences Anglais Disponible
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