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Stratégie de commande pour un système hybride éolien diésel avec stockage d'air comprimé

Perron, François (2016). Stratégie de commande pour un système hybride éolien diésel avec stockage d'air comprimé. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’alimentation en énergie électrique des sites isolés nécessite un approvisionnement en carburant diesel qui représente un défi logistique et économique important. Ce mémoire a pour objectif de proposer une stratégie de commande pour un système hybride éolien diesel avec stockage d’air comprimé (SHEDAC) et d’estimer son potentiel dans la réduction de la consommation de carburant pour un site donné.

Cette recherche s’inscrit dans un cadre de reproduction des résultats. Elle propose la combinaison d’un modèle du vent et de la charge d’un village isolé à celui du SHEDAC pour que la simulation porte la signature d’un site spécifique. Puisque l’hybridation pneumatique d’un moteur diesel essentiellement non modifié est centrale à l’approche proposée, un modèle détaillé de son fonctionnement sur le plan de la thermodynamique ainsi que des sources de friction est présenté.

Les simulations de ce modèle révèlent que la restitution d’énergie par la voie de l’air comprimée dans ce type de moteur est contre-productive et une configuration faisant appel à une turbine à air lui est substituée. Cette étude du SHEDAC ainsi modifié est réalisée en tenant compte de l’influence de l’efficacité de la voie de restitution de l’énergie pour la rendre plus générale. Dans ce cas, des réductions de consommation appréciables de 49% sont envisageables si l’efficacité de la restitution d’énergie est de ηair = 0, 5.

Titre traduit

Control strategy for a pneumatic-diesel hybrid system with compressed air storage

Résumé traduit

The electrical energy provisioning of isolated sites requires a steady supply of diesel fuel which represents a significant logistical and economic burden. The main objective of this project is to propose a control strategy for an air storage wind diesel hybrid system (SHEDAC) and to evaluate its fuel reduction potential for a given site.

This research is conducted within a result validation context. It encompasses the combination of a wind speed and load modeling on an isolated village including a SHEDAC model and the results are tailored to this specific site. Because the pneumatic hybridation of an otherwise unmodified diesel engine is at the core of the suggested approach, a detailled thermodynamic model of the engine behavior as well as a comprehensive friction analysis of its components is presented.

Simulation results show that the energy recovery from the pneumatic pathway of the motor is counter productive and an alternative configuration involving an air turbine is proposed. The study of this modified SHEDAC is performed with a specific focus on the efficiency of the compressed air recovery path in an effort to make it as general as possible. Fuel consumption reductions of 49% could be achieved with this system while the recovery efficiency was ηair = 0.5.

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 avec mémoire en génie, concentration énergies renouvelables et efficacité énergétique". Bibliographie : pages 233-238.
Mots-clés libres: Réseaux électriques autonomes en régions éloignées. Ressources énergétiques Systèmes hybrides Commande automatique. Énergie éolienne. Carburants diesel. Air comprimé Stockage. Générateurs électriques Modèles mathématiques. Moteurs Modèles mathématiques. Électricité Distribution Québec (Province) Kuujjuarapik. Ressources énergétiques Consommation Aspect de l'environnement. éolien, diesel, pneumatique, hybride, vent, énergie
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Belleau, Christian
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Seers, Patrice
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 19 déc. 2016 21:36
Dernière modification: 19 déc. 2016 21:36
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1775

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