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Pertes de puissance associées aux phénomènes givrants sur une éolienne installée en climat nordique

Gillenwater, Daniel (2008). Pertes de puissance associées aux phénomènes givrants sur une éolienne installée en climat nordique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'industrie éolienne connaît, depuis une décennie, un essor fulgurant. Dans toutes les régions du monde, on voit l'apparition de parcs éoliens de toutes dimensions. La technologie éolienne permet de produire de réiectricité à un coût concurrentiel en plus de permettre une réduction des gaz à effet de serre (GES). L'augmentation du nombre de projets ne doit pas faire oublier que les parcs éoliens sont soumis à plusieurs contraintes pouvant affecter leur rentabilité. L'une de ces contraintes est l'influence du climat nordique, et plus particulièrement des phénomènes givrants (brouillards givrants, pluies verglaçantes).

Les objectifs de ce mémoire sont d'identifier les phénomènes givrants ayant affecté le parc Le Nordais, situé à Matane et à Cap-Chat, et d'évaluer les pertes de performance causées par ces phénomènes givrants. On fait l'hypothèse dans ce mémoire, que les accrétions de glace sur les pales de féolienne mèneront à des pertes aérodynamiques et, dans certains cas, à l'arrêt complet de la turbine.

Pour atteindre ces objectifs, nous avons rassemblé puis analysé les données d'opération du parc éolien pour une période allant de janvier 2000 à décembre 2003. Nous avons également utilisé les données d'Environnement Canada correspondant à cette plage temporelle.

Nous avons identifié 23 événements de givrage durant 308 heures pour le site de Matane, et 19 événements de givrage durant 273 heures pour le site de Cap-Chat. Durant ces événements givrants, la turbine de référence est arrêtée dans 2 % des cas. Lorsqu'elle demeure en production, on observe une perte de performance moyenne d'environ 20 %. Les pertes d'énergie annuelles varient de 766 kWh à 24298 kWh.

À la lumière de ces résultats, on ne peut que réaffirmer le besoin de prendre en compte les phénomènes givrants lors de l'évaluation économique des projets éoliens et lors de l'opération de ces parcs éoliens.

Titre traduit

Power losses caused by icing events on a wind turbine operating in a cold climate site

Résumé traduit

The wind power industry has been growing at a phenomenal pace during the last decade. Everywhere on this planet, we are seeing more and more wind farms of variable size. This technology enables electricity production at a competitive price, while at the same time reducing the amount of green house gas release in the atmosphere. It should not be forgotten, despite the sector's rapid growth, that the profitability of wind farm projects can be jeopardize by many constraints. Operation in cold climate and icing events are amongst those constraints.

The main objectives of this dissertation are the identification of icing events affecting the Le Nordais, a wind farm located in Cap-Chat and Matane, and the evaluation of the performance losses due to the icing events. We are assuming, in this dissertation, that ice accretions on blades will generate aerodynamic disruptions that could lead to complete plant stoppage.

In order to achieve the stated objectives, we have assembled and analyzed 4 years of operational data starting from January 2000 until December 2003. We have also used the corresponding data provided by Environment Canada.

We have identified 23 icing events lasting 308 hours in Matane and 19 icing events totaling 213 hours in Cap-Chat. During the icing events, the wind turbine of reference is completely stopped in 2% of all cases. When the wind turbine stays in operation, we are observing average performance lost of 20%. Annual energy losses range from 766 kWh to 24298 kWh.

These results show that a complete financial analysis of a wind farm project should include precise performance loss prediction. Furthermore, operation procedures during and icing events should be modified in order to reduce risks and maximize production.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr : f. [143]-146.
Mots-clés libres: aerodynamique, cap-chat, climat, eolienne, pale, givrant, givre, glace, matane, nordais, nordique, parc, perte, performance, phenomene, precipitation, puissance, turbine, verglas
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Masson, Christian
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Perron, Jean
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 09 août 2010 14:38
Dernière modification: 16 déc. 2016 22:44
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/122

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