N° 5 2009

Dossier : Energies renouvelables et éco-conception en génie électrique

Déploiement de la démarche d'éco-conception dans un département R&D d'AREVA T&D

Face au constat de l'activité humaine sur l'environnement, l'éco-conception apparaît comme une réponse concrète au développement durable. Cet article a pour but de présenter comment la démarche d'éco-conception a été déployée au sein du bureau d'études d'AREVA T&D pour les postes haute tension à isolation gazeuse (GIS).

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Mécanisme de commande insensible à l'environnement

Cet article décrit un nouveau concept de mécanisme de commande complètement insensible à l'environnement, destiné à actionner les appareillages de distribution moyenne tension. En plus de son insensibilité à l'environnement, cette nouvelle gamme de mécanismes présente, grâce aux nouveaux matériaux utilisés pour ce type d'applications, de nombreux avantages en ce qui concerne la maintenance, la fiabilité et les opérations de gestion du réseau électrique.

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Eco-conception en génie électrique : application du critère énergétique sur cycle de vie à la machine asynchrone triphasée à cage d'écureuil

Dans cet article, nous proposons une méthodologie de conception sur cycle de vie et sur critère énergétique adaptée à la machine asynchrone triphasée à cage d'écureuil alimentée sous tension et fréquence variables, c'est-à-dire dans des conditions d'alimentation optimisées. Il s'agit donc d'une éco-conception, mais sur un seul critère dominant, celui de l'énergie. Nous procédons à l'optimisation des dimensions par l'intermédiaire d'un algorithme génétique en minimisant deux objectifs contradictoires, la masse des matières premières (parties actives) et le coût énergétique global sur cycle de vie. Nous comparons dans un premier temps ces résultats à ceux d'optimisations plus « classiques » ou économiques (où seules les pertes de fonctionnement sont considérées). Ceci nous amène à identifier sous quelles circonstances l'impact de l'analyse sur cycle de vie sur le dimensionnement des convertisseurs électromécaniques devient significatif. Nous observons que cet impact est d'autant plus important que le temps de sollicitation de la machine est faible devant son temps total d'utilisation, à puissance de charge donnée. Du point de vue méthodologique, il apparaît alors nécessaire de prendre en compte les phénomènes thermiques en régime transitoire dans la modélisation globale. Enfin, pour exemple, nous présentons une étude de sensibilité des résultats vis-à-vis des coûts énergétiques spécifiques dans le calcul d'énergie globale sur cycle de vie.

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Problématiques et solutions possibles pour améliorer l'efficacité énergétique et diminuer les émissions équivalentes de CO2 dans la transmission de l'électricité

En conséquence directe de la croissance économique, de l'expansion de la population mondiale, de l'urbanisation, etc., la consommation électrique mondiale devrait atteindre 30 000 milliards de kWh en 2030 contre 15 400 milliards de kWh en 2006. Dans l'intervalle, de nouvelles lignes de transmission seront construites afin de répondre aux besoins de ce flux d'énergie.
Des pertes d'énergie existent à tous les niveaux. Ainsi, toutes les pertes qui peuvent être évitées réduisent le besoin de nouvelles productions d'énergie. De plus, l'amélioration de la qualité de l'énergie est considérée comme la façon la plus rapide, la plus efficace et la plus économique de réduire les émissions de gaz à effet de serre (CO2 et autres). Cet article traite de ces notions et des solutions possibles pour améliorer la qualité de la transmission de l'énergie électrique, à travers l'évaluation des émissions équivalentes de CO2 dans différentes lignes de transmission électrique, telles que les lignes en 500 kV CA (courant alternatif), 1 100 kV CA et ±800 kV CC (courant continu). L'impact du type de production de l'électricité, qui est un paramètre important, est également examiné.

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Transformée en ondelettes discrète et réseaux de neurones artificiels pour la prédiction d'irradiation solaire à court terme

Dans le contexte énergétique actuel, mieux gérer la demande énergétique et promouvoir à la fois les économies d'énergie et le recours aux énergies renouvelables sont devenus des objectifs majeurs. Pour y parvenir, développer des outils fiables et robustes est une nécessité. En ce sens, être capable de prédire l'irradiation solaire globale à court terme revêt un caractère fondamental. Une méthodologie basée à la fois sur une analyse multi-résolution par transformée en ondelettes discrète et sur le recours à des outils issus du domaine de l'intelligence artificielle, tels que les réseaux de neurones artificiels, a ainsi été proposée.

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Diagnostic de la génératrice à double alimentation d'une éolienne

Dans cet article, on présente une procédure d'estimation des variables non mesurées d'un système dynamique en utilisant l'approximation polynomiale. La technique a déjà été utilisée pour détecter et localiser des défauts d'amplitude significative. Une application de la méthode est développée sur la génératrice à double alimentation (GADA) d'une éolienne.

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Repères: Estimation des incertitudes

L'estimation des incertitudes de mesure. Une discipline fondamentale

Un peu d'histoire sur la genèse du calcul des erreurs de mesure durant ces derniers siècles nous permettra d'acquérir la conviction sur la nécessité d'estimer l'incertitude associée à toute mesure. Malgré cela, on a pu remarquer que la démarche n'était pas généralisée au sein de tous les laboratoires d'essais et d'analyses. On peut souhaiter que la mise en place par le Cofrac (Comité d'accréditation français) de la norme NF EN ISO/CEI 17025 rende cette approche plus systématique. Pour convaincre les plus réticents, si cela était nécessaire, il nous a paru intéressant de développer, dans ce Repères, deux exemples concrets de méthodes d'estimation d'incertitudes dans des domaines dits « de mesure difficile », comme l'étalonnage des capteurs hydrophoniques et la vérification d'antennes en Compatibilité ElectroMagnétique (CEM). Ceci avec comme objectif d'en déduire les bénéfices retirés de manière à montrer tout l'intérêt de développer des méthodologies adaptées aux besoins du laboratoire et de ses clients.

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L'étalonnage des capteurs hydrophoniques

Un hydrophone est un capteur ou transducteur généralement piézoélectrique, qui transforme les variations de pression mesurée dans un liquide (l'eau en général) en variations de tension. Il est usuellement utilisé en acoustique sous-marine, par exemple pour effectuer des mesures de performances d'antenne de sonar, et doit donc être étalonné. Le but de cet article consiste à définir les incertitudes des différents paramètres mesurés usuellement dans le cadre des mesures standard, et particulièrement la sensibilité en réception Sh (sensibilité hydrophonique), dans le cadre des conditions de mesure difficiles. Il est alors possible de définir les limites de tolérance de mesure en acoustique sous-marine.

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Vérification d'antennes en CEM

La plupart des antennes de mesure des perturbations rayonnées en champ électrique en CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) sont constituées d'une architecture métallique adaptée en fréquence et en sensibilité aux signaux que l'on veut mesurer ou aux sévérités des normes utilisées. On peut donc espérer qu'une utilisation avec les précautions d'usage ne dégrade pas de manière significative leurs performances. Malgré tout, durant leur durée de vie, leurs caractéristiques et performances peuvent varier, pour diverses raisons non maîtrisées (usure, déformations de structure non détectables visuellement, baluns désadaptés, etc.). Afin de préserver la qualité des essais menés, il est donc nécessaire de les contrôler régulièrement. Les laboratoires disposant d'une chambre anéchoïque, ainsi que d'appareils de mesures hautes performances, peuvent envisager de mettre en place une méthode de vérification de ces antennes.

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