Les mesures de vent en terrain complexe

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Constance Laroche
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1 Les mesures de vent en terrain complexe Windmessungen in komplexem Gelände Energissima, Fribourg 14 avril 2011 Dr. Saskia Bourgeois Responsable scientifique énergie éolienne, Meteotest

2 METEOTEST L'entreprise : 30 ans d'expérience en matière de météorologie, environnement et informatique Mesures de vent en terrain complexe depuis 1986 (entre autre au Mt Crosin, Gütsch, St Brais, St Gotthard, Grimsel ) Campagnes de mesures avec mâts, SODAR et LIDAR Modélisations du vent (CFD) Expertises détaillées sur les conditions de vent Prévisions de production énergétique

3 Contenu Terrain complexe terrain simple Le vent en terrain complexe Les instruments de mesure Les outils de modélisation Givrage Prévisions de production incertitudes Conclusions

4 Terrain complexe terrain simple (I) Terrain complexe Terrain simple selon la norme MEASNET 2009* *Measnet: Evaluation of site-specific wind conditions, Version 1, November 2009

5 Terrain complexe terrain simple (II) MEASNET 2009 : Type de terrain Hauteur minimale des mesures de vent Terrain simple 2/3 hauteur du moyeu 10km Terrain complexe 2/3 hauteur du moyeu 2km Distance maximale entre turbine planifiée et mât de mesure

6 Le vent en terrain complexe (I) Profil vertical à travers une colline/montagne : Accélération du vent près du sol Profil constant ci-dessous

7 Le vent en terrain complexe (II) direction de vent prédominante Profil vertical à travers une colline/montagne : Turbulence générée par le terrain complexe

8 Hauteur [m] Hauteur [m] Le vent en terrain complexe (III) 1) 2) vitesse du vent vitesse du vent 1) profil vertical logarithmique (normalisé à 40m, rugosité z 0 =0.03m) 2) différents profils verticaux mesurés avec SODAR pour différentes directions/vitesses du vent et conditions atmosphériques

9 Les instruments de mesure (I) Mât simple (max. 80m) : installation difficile en terrain complexe

10 Les instruments de mesure (II) Pylône (max. 300m): installation coûteuse

11 Les instruments de mesure (III) SoDAR : Sound Detection and Ranging (3D) Hauteur de mesure : 30 à 120m/200m Instrument coûteux facile à installer (sans permis de construire)

12 Les instruments de mesure (IV) LiDAR : Light Detection and Ranging (3D) Hauteur de mesure : 30 à 200m Instrument coûteux facile à installer (sans permis de construire)

13 Les instruments de mesure (V) Résultats des mesures SoDAR/LiDAR : Profils verticaux moyens du vent pour des secteurs de 30 (ici : normalisé à 50m)

14 Les instruments de mesure (VI) Même si SoDAR et LiDAR ne sont pas encore officiellement reconnu, ils sont souvent utilisés. Campagne de mesure avec mât durée : au moins 12 mois (dans l idéal 2/3 hauteur du moyeu) Campagne de mesure additionnelle avec SoDAR/LiDAR durée env. 2 mois Idée : extrapolation des mesures au mât avec les profils verticaux relatifs du SoDAR/LiDAR considérant les directions et les vitesses du vent

15 Les outils de modélisation (I) WindPRO/WAsP, Windfarmer : modèles linéaires -> ne se prêtent pas pour le terrain complexe WindSim, Meteodyn : modèles CFD (Computational Fluid Dynamics) -> qualifiés pour le terrain complexe, simulent le courant de vent, comparables à un tunnel aérodynamique -> résultats : carte des vents avec des informations sur la turbulence et la possibilité de calculer le rendement énergétique

16 Les outils de modélisation (II) Exemple d une carte des vents : avec les turbines planifiées

17 Givrage (I) En Suisse, un terrain complexe est souvent associé à des conditions météorologiques de givrage. Le givre peut provoquer : des erreurs de mesure (solution : capteurs chauffés) une perte de production (solution : antigivrage) des émissions sonores dues aux pales givrées des risques pour la sécurité des passants

18 Givrage (II) Exemple de capteurs givrés au milieu un capteur chauffées Exemple de pale givrée au Gütsch

19 Prévisions de production - incertitudes Les incertitudes des prévisions énergétiques pour un terrain complexe sont toujours plus grandes que pour un terrain simple : le courant du vent n est pas laminaire (turbulences!) l extrapolation verticale à la hauteur du moyeu est délicate les modélisations montrent des incertitudes plus grandes l influence du givre doit être prise en compte

20 Conclusions Pour obtenir une bonne qualité de prévisions énergétiques en terrain complexe, les points suivants doivent absolument être respectés: campagne de mesure réalisée avec soin (capteurs chauffés) mesures avec mât à la hauteur du moyeu ou bien mesures additionnelles avec SoDAR/LiDAR pour la planification d un parc : modélisation CFD

21 Merci pour votre attention! Saskia Bourgeois

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