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Energy. Wind farm; Substation; Microgrid; Transmission
Énergie · Explicatif sectoriel
Explication
Une ressource éolienne se mesure avant d’être exploitée; un départ de ligne se surveille après. Chaque chapitre met en scène un déploiement énergétique, vous laisse modifier l’intrant qui le détermine et calcule le résultat : cisaillement, limite de Betz, autonomie, affaiblissement de parcours, flèche et météo des incendies.
01 · Campagne de ressource
Formula
Un mât météorologique haubané avec des anémomètres sur des bras mesure le vent pendant un an ou plus avant qu’un projet ne soit financé. Le moyeu de l’éolienne est plus haut que l’anémomètre supérieur : la vitesse est donc extrapolée avec un exposant de cisaillement ajusté à partir des hauteurs propres du mât. Modifiez la vitesse mesurée, le cisaillement et la hauteur du moyeu.
Profil de cisaillement v(h) = v₁(h/h₁)^α, avec α ajusté sur les hauteurs propres du mât; masse volumique de l’air 1.225 kg/m³. Les campagnes suivent l’IEC 61400-12-1 et utilisent la distribution mesurée des vitesses, puisque la moyenne de v³ dépasse le cube de la moyenne.
02 · Courbe de puissance
Formula
Une éolienne générique de 4.2 MW avec un rotor de 130 m. Le vent transporte ½ρAv³ à travers la surface balayée; aucun rotor ne peut en extraire plus de 16/27. Déplacez la vitesse du vent : le rotor tourne plus vite, la puissance suit la courbe jusqu’à sa limite nominale, et le coefficient de puissance montre quelle part de la puissance disponible est captée.
Surface balayée πD²/4 pour un rotor de 130 m, ρ = 1.225 kg/m³, limite de Betz 16/27 ≈ 0.593. La courbe croît avec v³ de 3 m/s de démarrage à 11.5 m/s nominal et s’arrête à 25 m/s; une courbe réelle provient de l’essai de performance de puissance de l’IEC 61400-12-1.
03 · Microréseau isolé
Computed
Un microréseau de communauté éloignée : solaire, stockage et le diesel qu’il réduit, avec une station météorologique dont l’irradiance et la température expliquent le rendement solaire. Dimensionnez le champ solaire et la batterie selon la charge quotidienne et le soleil : la part que le diesel fournit encore et les heures pendant lesquelles la batterie peut porter la charge sont calculées.
Solaire par jour = kWc × heures d’ensoleillement maximal × 0.8 de rapport de performance; batterie utilisable jusqu’à 80 % de profondeur de décharge; charge moyenne = charge quotidienne ÷ 24. Une conception complète simule l’année heure par heure sur l’irradiance mesurée.
04 · LTE privé à la bordure du réseau
Formula
Le site LTE propre d’un service public, au poste, atteint les réenclencheurs, les capteurs de ligne et les compteurs le long du départ. La portée dépend d’abord de la bande : les fréquences plus basses perdent moins en espace libre. Choisissez une bande et une distance pour voir l’affaiblissement en espace libre et la portée à laquelle un bilan d’affaiblissement donné s’épuise.
Bande
FSPL(dB) = 20log₁₀(d km) + 20log₁₀(f MHz) + 32.44 est le meilleur cas; le terrain, le fouillis et le feuillage ajoutent des dizaines de dB, que la planification tire des données d’altitude et d’occupation du sol.
05 · Flèche du conducteur
Formula
Une portée de transport de 300 m. À mesure que le conducteur chauffe, sous l’effet de la charge, du soleil et de l’air calme, il s’allonge et s’affaisse vers le sol et les arbres en dessous. Des capteurs de ligne rapportent la température et la flèche du conducteur afin que l’exploitant puisse évaluer la capacité de la ligne selon la météo réelle. Chauffez le conducteur et regardez la portée s’abaisser.
Portée parabolique L = S + 8D²/(3S), donc D = √(3S(L − S)/8), avec dilatation thermique L = L₀(1 + α(T − 15 °C)), α = 19.3 × 10⁻⁶ /°C pour l’ACSR et une flèche de 8 m à 15 °C. La conception flèche-tension ajoute l’allongement élastique et le fluage.
06 · Stations de météo des incendies
Computed
Des stations météorologiques le long d’un corridor de transport à travers forêt et herbe. Un service public pèse la sécheresse et le vent avant de mettre une ligne hors tension en météo d’incendie; des stations denses montrent où sont réellement les conditions. Réglez la température, l’humidité et le vent pour en calculer l’indice Fosberg de météo des incendies.
Fosberg (1978) : FFWI = η·√(1 + U²)/0.3002, avec U en mph et η = 1 − 2(m/30) + 1.5(m/30)² − 0.5(m/30)³, où m est l’humidité d’équilibre de Simard (1968) tirée de la température et de l’humidité.
07 · Preuve
Computed
Ce que demande à voir l’ingénieur d’un prêteur, selon la recherche sectorielle. Le rapport s’ouvre sur la récupération des données : les heures perdues à cause d’un enregistreur en panne ou d’un capteur givré sont des heures que l’estimation énergétique ne peut utiliser. Réglez la panne et le seuil qu’applique votre prêteur.
Récupération des données = heures valides ÷ heures de la période, par rapport au seuil fixé par votre prêteur.
Campagnes de ressource, réseaux de bordure et alimentation isolée : conçus selon les normes reconnues, étalonnés et exploités avec la récupération des données qu’exige un prêteur.
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