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Projet classe préparatoire (TIPE)

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Env. 10 message Isere
Bonjour à tous

L'objet de cette question repose sur la faisabilité de ma maquette pour mon projet (TIPE) en classe préparatoire. Le thème porte sur la transformation, la transition et la conversion d'énergie. Je souhaite donc orienter mon sujet sur les problématiques liées à la transition énergétique sur les réseaux électriques.

Pour ce faire, je dois élaborer une maquette permettant de réaliser des expériences qui viendront appuyer mon argumentation. Mon idée est de recréer un mini réseau électrique intégrant différentes sources de production, à la fois stables et instables. J'envisage de piloter trois moteurs à courant continu (MCC) à l'aide d'une carte et de hacheurs, représentant les différentes sources d'énergie. Les arbres de sortie des trois MCC seraient reliés à trois machines synchrones simulant des alternateurs, lesquels fourniraient un courant alternatif au circuit.

Le circuit comprendrait une thermistance et un boitier de mesure de la fréquence fournit par un contact à EDF. L'expérience consisterait à commander deux MCC sur les trois et à en désactiver une, afin de simuler le retrait des éoliennes du réseau en cas d'absence de vent. L'objectif serait de mesurer la variation de fréquence avec le boîtier et de créer une boucle de régulation (asservissement) pour activer la troisième MCC et rétablir la fréquence nominale.

Je suis confronté à une difficulté pour coupler les trois machines synchrones sur la même phase tout en minimisant le bruit. Pourriez vous me faire part de votre avis sur ce projet concernant les problèmes potentiels que je pourrais rencontrer.

Merci à tous de votre attention.

Bonne journée
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Ne vous prenez pas la tête pour vos travaux électriques...

Allez dans la section devis electricité (travaux électriques) du site, remplissez le formulaire et vous recevrez jusqu'à 3 devis comparatifs de électriciens de votre région. Comme ça vous ne courrez plus après les électriciens, c'est eux qui viennent à vous

C'est ici : https://www.forumconstruire.com/construire/devis-0-13-devis_electricite.php
 
Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
Bonjour,

Le réseau électrique français est très stable de part son ampleur et la puissance installée de toutes les centrales de production raccordées.
C'est un équilibre constant en consommation et production.
La fréquence du réseau est fonction de la puissance active et réactive fournie par les alternateurs synchrones.
Il faudrait trouver un artifice pour simuler des variations de tension au travers d'un régulateur de tension.
Tu présentes ton équipement pour simuler la production d'électricité mais tu ne dis pas sur quelle charge tu vas débiter pour simuler la consommation d'électricité. Car c'est bien cet équilibre Production/Consommation qu'il est question.

Il faut te faire tuyauter par ton contact EDF. Je ne sais pas dans quelle branche il travaille mais je sais que dans les écoles EDF d'une certaine époque, il y avait des maquettes pour simuler ce problème d'équilibre, de variations de fréquence, d'actions sur les régulateurs puis allant jusqu'au délestage afin d'éviter l'écroulement du réseau !

C'est un super projet !

JC
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Membre super utile Env. 3000 message Loire
Bonjour

Avant d'aller plus loin , un truc me chagrine : dans la réalité quand une éolienne se retire du réseau , ou bien s'y connecte , il n'y a pas de variation de fréquence , donc que voulez vous exactement mettre en évidence ???

de plus ce ne sont pas des machines synchrones....donc un truc ne va pas . Ce que vous voulez faire  (comme vous le décrivez) ne peut être une image de la réalité , et me fait redresser tous les poils.
Ou bien exprimez vous plus clairement
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Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
poiluu a écrit:Avant d'aller plus loin , un truc me chagrine : dans la réalité quand une éolienne se retire du réseau , ou bien s'y connecte , il n'y a pas de variation de fréquence

il faut bien comprendre que sur le réseau électrique Français, il y a en "tampon" beaucoup de grosses centrales de production (nucléaire, thermique, hydraulique) avec un important nombre de GWh.
Ce n'est donc pas la très très petite éolienne qui risque de chatouiller le réseau électrique et faire varier sa fréquence. Pourtant elle contribue très très modestement à la puissance installée.
Donc en théorie pure, une éolienne modifie la fréquence du réseau français (mais très, très, très modestement ! ; pour ne pas dire infiniment petit)
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Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
poiluu a écrit:de plus ce ne sont pas des machines synchrones....donc un truc ne va pas .

j'ai compris qu'il va utiliser des moteurs continu pour entraîner des machines synchrones.
Les moteurs continus font office de remplacer la turbine...
ils permettront de faire varier la puissance.
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Membre super utile Env. 3000 message Loire
Je comprend qu'il veut mettre en évidence une variation de fréquence en fonction de l'ajout ou du retrait d'éoliennes , donc il faudrait qu'il s'explique plus clairement
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Membre super utile Env. 3000 message Gironde
Bonjour,

Je vois une petite faille dans le raisonnement : les éoliennes sont reliées au réseau au travers d'un onduleur, donc elles n'ont pas d'impact sur la fréquence.

Et c'est un problème : avec les centrales "classiques", on peut vérifier l'adéquation de la production et de la consommation en surveillant la fréquence ; mais pour un producteur qui passe par un onduleur (panneau solaire, éolienne, etc.), il ne ralentit pas quand il est chargé et n'accélère pas quand ça devient plus facile, puisqu'avec l'onduleur la fréquence est toujours parfaite.
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Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
adenis a écrit:puisqu'avec l'onduleur la fréquence est toujours parfaite.

Pas si parfaite que ça. Tout dépend de la conception de l'onduleur.

Je sais par exemple que des petits producteurs autonome qui ont des micros centrale hydroélectrique fournissent souvent un courant "pourri" car très fluctuent...
Mais encore une fois, ce n'est pas leurs petits kW qui vont faire varier les caractéristiques du réseau national
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Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
En fait Lucienbv05 souhaite simuler l'arrêt d'une éolienne en arrêtant une de ses 3 machines synchrones ; il évoque le retrait d'un MCC (la turbine qui pilote une machine synchrone)...
Pas certain du tout que sa maquette fonctionne !
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Membre super utile Env. 3000 message Loire
Bonjour adenis
Les éoliennes dans la réalité sont des machines asynchrone et ne sont pas reliées au réseau au travers d'un onduleur , mais directement ou au travers d'un transfo pour adapter leur tension , et c'est tout.
Leur but est d'être des machines économiques et de ne pas avoir à gérer la fréquence 
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Membre super utile Env. 3000 message Gironde
Ce n'est pas ce que dit EDF :
https://www.edfenr.com/lexique/energie-eolienne/
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Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
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Membre super utile Env. 3000 message Loire
Dans les sites autonomes vous avez raison on est obliger de maitriser la fréquence donc besoin d'un onduleur .

Mais pour le reste , du fait de l'instabilité de la source d'énergie il est plus facile  d'utiliser des génératrices asynchrones ce qui présente l'avantage d'être des machines économiques et pas de besoin de maitriser la fréquence 
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Env. 10 message Isere
Bonsoir à vous deux,

Premièrement, je souhaite vous remercier pour l'intérêt que vous portez à mon projet. En effet, j'ai conscience que les éoliennes sont reliées au réseau avec des onduleurs. J'ai peut-être été trop spécifique avec mon histoire d'éolienne ; en réalité, je souhaite mettre en avant les problèmes liés à la production fluctuante des énergies renouvelables sur le réseau.

Corrigez moi si je me trompe, mais selon moi, lorsque les énergies renouvelables se retirent ou se rajoutent dans la production (par exemple, lorsque le vent s'arrête), cela provoque un déficit de la production par rapport à la demande. Ce phénomène va donc influer sur la vitesse de rotation de la machine synchrone et faire varier la fréquence. C'est cet écart de fréquence par rapport au 50 Hz nominal qui va créer des problèmes.

J'espère que cette réponse vous a éclairés sur mon projet. Désormais, pourriez vous m'en dire plus sur la faisabilité de cette expérience ? N'hésitez pas à me signaler les potentielles erreurs de raisonnement.

Je vous remercie encore de m'accorder ce temps. Bonne soirée à vous.
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Env. 10 message Isere
JCdu26 a écrit:
poiluu a écrit:Avant d'aller plus loin , un truc me chagrine : dans la réalité quand une éolienne se retire du réseau , ou bien s'y connecte , il n'y a pas de variation de fréquence

il faut bien comprendre que sur le réseau électrique Français, il y a en "tampon" beaucoup de grosses centrales de production (nucléaire, thermique, hydraulique) avec un important nombre de GWh.
Ce n'est donc pas la très très petite éolienne qui risque de chatouiller le réseau électrique et faire varier sa fréquence. Pourtant elle contribue très très modestement à la puissance installée.
Donc en théorie pure, une éolienne modifie la fréquence du réseau français (mais très, très, très modestement ! ; pour ne pas dire infiniment petit)

En effet, vous avez raison, mais dans les réseaux isolés comme ceux des îles, ce phénomène est d'autant plus accentué. Je pense qu'une information m'échappe. Pourriez-vous m'expliquer les causes réelles des perturbations de fréquence sur le réseau ? Mon expérience est-elle appropriée pour observer ce phénomène ?

Je suis désolé pour la réponse tardive, je n'ai pas trouvé de temps avant aujourd'hui pour vous répondre en raison de la charge de travail en prépa. Je tiens à vous remercier pour la bienveillance et la précision de vos réponses, qui sont d'une aide cruciale pour mon projet. Bonne soirée.
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Env. 10 message Isere
adenis a écrit:Bonjour,

Je vois une petite faille dans le raisonnement : les éoliennes sont reliées au réseau au travers d'un onduleur, donc elles n'ont pas d'impact sur la fréquence.

Et c'est un problème : avec les centrales "classiques", on peut vérifier l'adéquation de la production et de la consommation en surveillant la fréquence ; mais pour un producteur qui passe par un onduleur (panneau solaire, éolienne, etc.), il ne ralentit pas quand il est chargé et n'accélère pas quand ça devient plus facile, puisqu'avec l'onduleur la fréquence est toujours parfaite.


Merci pour votre attention. Pourriez-vous alors me décrire le phénomène de variation de la fréquence sur le réseau lié à l'intermittence des moyens de production renouvelables ? Est-ce donc davantage une question d'écart entre la puissance créée et la demande ?
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Membre super utile Env. 3000 message Gironde
Tant qu'il reste une part non-négligeable de production classique, les variations de fréquence permettent de mesurer l'adéquation de la production avec la demande ; plus il y a de production qui passe par un onduleur, moins les variations de fréquences permettent de le mesurer, d'où les difficultés de régulation.
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Membre utile Env. 700 message Strasbourg - Cronenbourg (67)
Juste une remarque en passant, si la puissance d'une éolienne (ou même d'un parc) risque d'avoir un effet quasi-indécelable, tu peux réorienter la problématique en changeant un peu d'échelle. En 2018 il y a eu des perturbations pas du tout négligeables (quelques minutes sur les horloges synchronisées sur le 50 Hz) à cause d'une baisse de production électrique au Kosovo (opération politico-économique plus que technique mais peu importe, tu devrais retrouver les détails dans les infos de l'époque...)

Je ne sais pas si c'est facilement maquettable, mais au moins le contexte aurait plus de réalisme.
Edité 1 fois, la dernière fois il y a +2 ans.
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Membre ultra utile Env. 20000 message Drome
L'ile de Madagascar est très étendue et il n'y a pas de réseau national.
En fait il y a un certain nombre de mini réseaux ; un par grande ville, plus ou moins ..
On peut comprendre que ces petits réseaux sont loin d'être stable au niveau tension/fréquence.
Ta maquette pourrait être le reflet d'un de ces réseaux...
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Picto recompense Membre ultra utile
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