Après la ratification en l'année 2001 de la Directive européenne sur les énergies renouvelables la France se retrouve dans une période d'ajustements juridiques et administratifs de sa politique énergétique concernant l'énergie du vent. On observe une réaction d'opposition souvent violente de la part des futurs riverains des parcs éoliens avec la mise en avant des problèmes environnementaux et de démocratie.<br />L'approche anthropologique est ici utilisée pour analyser la construction de l'acceptabilité sociale des éoliennes et la contradiction paysage/énergie/environnement au sein même des mouvements écologistes. L'étude de terrain sur le plateau de Saint-Agrève montre que l'identité locale peut aujourd'hui se construire autour d'un projet commun, un projet de production énergétique.

La thèse se décompose en deux parties. La première concerne l'utilisation du code de CFD atmosphérique Mercure Saturne pour estimer le potentiel éolien en terrain complexe. Une campagne de mesure a été menée par EDF pour disposer de données d'entrée et de validation. Une méthodologie a été développée utilisant des profils méso-échelle comme conditions limites du code CFD. Elle utilise la classification automatique pour réduire le nombre de simulations nécessaires au calcul du potentiel. La validation du code sur le cas connu de la colline d'Askervein, la méthodologie et les comparaisons avec les mesures sur le site complexe choisi sont présentées et discutées. La seconde partie concerne l'étude des sillages avec le code Mercure Saturne. Une méthode de représentation des efforts, exercés par les pales sur le vent, utilisant des termes sources a été implémentée. Ces derniers sont calculés par la méthode BEM. Deux comparaisons en soufflerie sont proposées pour la validation

Le but de ce travail consiste à concevoir et développer des outils de commande et de contrôle pour des systèmes à structures variables comprenant plusieurs sources d’énergie (photovoltaïque, éolienne…). L’approche proposée vise à développer les modèles appropriés pour la commande et la gestion de chaque partie du système. Les différents modèles tiendront comptes du caractère aléatoire de la production d’énergie issue des différentes sources en présence tout en veillant à assurer une gestion globale optimale. L’intérêt principal d’un tel système est la cohabitation des ressources et du stockage dans le but de sécuriser l’approvisionnement au consommateur. La thèse traite trois phases principales : Une phase de modélisation et de mise en place des commandes, suivies d’une phase de simulation puis une phase de validations et de tests. Ainsi le modèle de chaque sous-système de production a été élaboré en tenant compte des différentes caractéristiques (physique et géométrique) de la source considérée, pour la partie commande et contrôle des approches classiques en automatique ont été appliqué afin d’assurer la maximisation de la production, la stabilité de l’ensemble et le bon fonctionnement du système. Une fois les commandes validées, nous avons procédés à des simulations Hardware In the Loop, en implémentant les stratégies de maximisation d'énergie sur la banc d'essai en temps réel, et ce à l'aide d'une carte DSPACE1104, puis nous avons assemblés les différentes sources d'énergies en les couplant via le programme de gestion d'énergie proposé et mis au point. / The objective of this work is to design and develop tools for monitoring and control systems with variable structures with multiple energy sources (wind, solar, ...). The proposed approach aims to develop appropriate models for the control and management of each part of the system. The different models take into account of the random nature of the production of energy outcome from different available sources, while ensuring optimum overall management of system. The main advantage of this system is the coexistence of resources and storage system in order to secure the supply to the consumer. The thesis deals with three main phases: a phase of modeling and implementation of controls, followed by a simulation phase and a phase of validation and testing. So the model of each subsystem production was developed with consideration of its different characteristics (physical and geometrical), for the control section conventional approaches were applied automatically to ensure the maximization of the production, the stability of the assembly and the functioning of the system. for the part concerning the management and control, conventional approaches in automatic have been applied to ensure the maximization of production, the stability of the overall system and its proper functioning. Once control strategies validated, we have processed in simulations Hardware In the Loop, by implementing strategies to maximize energy on the benchmark in real time, using a DSPACE1104 card, then we assembled the different sources of energy by coupling them through the program of energy management proposed and developed.

L’énergie éolienne est une source d’énergie propre et renouvelable qui fait partie des moyens pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et contrer le réchauffement climatique dans le domaine de la production électrique.L’objectif de la thèse est d’optimiser la production d’énergie éolienne par la réduction des fluctuations de charge induites par la turbulence de la couche limite atmosphérique. Ces fluctuations augmentent la fatigue des pales et réduisent la durée de vie des rotors.Cette réduction des fluctuations de charge est réalisée par le biais d’une approche expérimentale et à l’échelle du laboratoire. Deux actionneurs non conventionnels sont étudiés et testés au sein d’un écoulement contrôlé ensoufflerie: il s’agit d’actionneurs plasma et de jets fluidiques. L’objectif est d’effectuer un contrôle de circulation par une action proche du bord de fuite arrondi de la pale afin de modifier la portance du profil.Dans le cadre du projet SMARTEOLE, les deux stratégies sont d’abord testées en parallèle sur un profil bidimensionnel. Pour cette thèse, les actionneurs plasma sont implémentés autour du bord de fuite arrondi afin d’augmenter ou de réduire la portance. Les performances aérodynamiques ont été modifiées dans la partie linéaire de la courbe de portance. Pour des raisons d’efficacité et de fiabilité, le projet est poursuivi avec des jets fluidiques pour aller vers l’étude des pales et du contrôle d’écoulement en rotation. Ces pales sont préalablement testées dans une configuration translationnelle pour évaluer l’effet du contrôle sans les effets de la rotation. Finalement,les pales sont montées sur le banc éolien du laboratoire. Les effets du contrôle sont mis en évidence par les mesures de pression pariétale et de moment de flexion en pied de pale. Le contrôle induit des réductions importantes de fatigue qui motivent la poursuite des travaux dans le domaine du contrôle d’écoulement appliqué aux pales d’éolienne. / Wind energy is a clean and renewable source of energy that remains one of the solutions to cut carbon emissions and curb global warming in the field of power generation. The present thesis objective is the optimisation of wind energy production by the all eviation of blade load fluctuations induced by shear and turbulence in the atmospheric boundary layer. These fluctuations increase the blade fatigue and reduce the life duration of the rotors.This load fluctuation all eviation is assessed with an experimental approach and at a laboratory scale. Two not conventional flow control strategies, plasma actuators and fluidic jets, are implemented and tested in the controlled environment of a wind-tunnel to perform a circulation control by acting in the vicinity of the rounded trailing-edge of the blade in order to modify its lift force.In the scope of the SMARTEOLE project, both plasma and fluidic strategies are, as a first step, tested in parallel on a 2D-airfoil. For this thesis, plasma actuators are implemented over the airfoil trailing-edge to increase ordecrease the lift force. Airfoil performances are indeed modified in the linear part of the lift curve. For efficiency and reliability reasons, it is chosen to pursue the work towards the rotational configuration with the fluidic strategy. Blades are then manufactured and tested first in a translational configuration to evaluate the potentialof the fluidic actuation without rotational effects. Then, blades are mounted in the wind turbine bench of the laboratory. The effects of the actuation are demonstrated through surface pressure and flapwise bending moment measurements. Actuation shows important fatigue reduction motivating the pursue of the investigations on active flow control applied to wind turbine blades.

L'objectif de ce travail a été d'évaluer les possibilités des convertisseurs multi niveaux pour le raccordement de systèmes de génération d'éolienne intégrant un système de stockage. La modélisation et la commande du raccordement d'une source ont été étudiées ; le convertisseur utilisé pour réaliser la connexion au réseau est contrôlé afin de réguler le bus continu intermédiaire. Cette utilisation de convertisseur de topologie NPC exige l'équilibrage du bus continu. Une solution basée sur l'utilisation des configurations redondantes est proposée. Ensuite, la généralisation pour la modélisation et la commande d'un onduleur triphasé multi niveaux est développée avec l'utilisation d'unité de stockage pour réguler le bus continu et compenser les fluctuations de puissance de l'éolienne. La supervision énergétique de cette association de deux sources est réalisée et le domaine de fonctionnement est déterminé. Différentes possibilités de connexion de ces deux sources sont développées et évaluées expérimentalement. Enfin, l'utilisation d'un convertisseur utilisant quatre condensateurs en série pour le bus continu est analysée pour le raccordement d'un système multi sources. Diverses possibilités de raccordement sur ce bus continu sont abordées et le système de supervision des puissances nécessaire pour chaque cas est présenté.

L'objectif de ce travail en cotutelle entre l'Université Technique de Sofia et l'Université de Corse, consiste à étudier différentes structures de systèmes hybrides à sources d'énergie renouvelables et ce, dans deux cadres : des processus à variation lente (aspect énergétique) et à variation rapide (aspect électrique). Après une étude bibliographique basée sur une littérature internationale, une étude du potentiel éolien et solaire et de leur complémentarité est réalisée pour différentes stations Bulgares et Corses Les différents modèles de comportement des générateurs du système hybride ont été présentés et validés : photovoltaïque et éolien, puis une analyse des performances d'un système éolien/PV/Stockage et en son dimensionnement optimisé a été réalisé. Le choix du mode de stockage s'est porté sur les Stations de Pompage à Transfert d'Energie (STEP) et l'apport d'un tel stockage sur l'augmentation du taux de pénétration des sources d'énergie renouvelables a été estimé dans le cas du réseau électrique corse. Dans le cadre de l'étude des processus à variation rapide, l'attention a été portée vers les éléments du système hybride dans lesquels intervient une machine asynchrone. Des modèles de machine asynchrone, de convertisseur de tension réversible et de systèmes de contrôle sous différentes configurations ont été développés et validés expérimentalement. Le modèle de simulation a été adapté et mis en oeuvre dans un système microprocesseur dSPACE, qui permet le contrôle des convertisseurs électroniques dans le circuit du rotor de la machine asynchrone à double alimentation en temps réel.

Dans cette thèse une optimisation multicritère par algorithme génétique d'une chaîne éolienne de petite puissance entièrement passive (sans MPPT) a été réalisée. Le rendement de cette structure est largement amélioré par l'optimisation des caractéristiques de la génératrice. Pour un cycle de vent donné, les configurations passives optimisées sont capables d'extraire une énergie comparable à celle obtenue avec des architectures actives utilisant un dispositif MPPT. Nous avons développé quatre niveaux de modèles de comportement de la chaîne éolienne : un modèle instantané "modèle fin" pour l'analyse du système et trois modèles simplifiés pouvant être intégrés dans un processus d'optimisation en raison de la réduction du coût de calcul. Enfin, la robustesse de cette structure passive vis-à-vis des variations de vent a été analysée en exploitant un modèle de vent original basé sur des données statistiques.

Les écosystèmes sahéliens, et tout particulièrement ceux qui se développent sur des sols sableux, réagissent très vite et très intensément aux moindres changements climatiques. Dans cette zone semi-aride, l'érosion éolienne qui affecte essentiellement les surfaces cultivées met en péril l'exploitation durable des ressources en terre. Par ailleurs, l'explosion démographique de ces dernières décennies et les grandes crises climatiques à l'origine des sécheresses du vingtième siècle ont eu d'importantes répercussions sur le milieu. Pour gérer au mieux ce milieu fragile, il importe d'abord de bien comprendre son fonctionnement. Ce travail de thèse s'est donc inscrit dans le programme de recherche AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson africaine) et se situe au coeur du programme CORUS2 (Coopération pour la Recherche Universitaire et Scientifique) concernant essentiellement l'étude de la dynamique éolienne des sols sableux cultivés de la région de Niamey. La stratégie suivie au cours de cette étude a été de s'appuyer sur un important dispositif de mesures expérimentales pour comprendre au mieux et quantifier le fonctionnement actuel du milieu essentiellement vis-à-vis de l'érosion éolienne. Ces mesures expérimentales ont permis d'interpréter les changements que nous avons pu mettre en évidence sur un ensemble de terroirs proches de Niamey qui constituent les bassins versants de deux lacs permanents récents : Bangou Bi et Bangou Kirey (13,51° N - 2,21° E). Les enregistrements sédimentaires recueillis dans ces lacs ont ensuite été analysés en regard de l'évolution de leur bassin versant. Au cours de cette étude nous avons mis en évidence le rôle majeur des résidus de culture dans les champs traditionnels et montré que même à des taux de recouvrement extrêmement bas, ils constituent une protection pour les sols. Cependant leur efficacité chute en deçà d'un seuil de 2% et l'érosion éolienne déplace alors des quantités considérables de terres (130 t/an en moyenne) et participe activement à l'encroûtement des sols. Il est probable qu'à la faveur combinée de la mise en culture de l'ensemble des versant avant 1975 et de la sécheresse de 1985, un tel processus d'érosion et d'encroûtement s'est mis en place expliquant ainsi la dégradation considérable du milieu que nous avons mise en évidence entre 1975 et 2009 à partir d'enquêtes auprès des population et par la cartographie diachronique des petits bassins versant étudiés. A partir de l'étude des sédiments collectés dans les lacs, nous avons pu proposer un modèle de mise en place de ces sédiments qui suggère une intensification de l'érosion à partir du milieu des années 80.

L'énergie éolienne est aujourd'hui la source d'énergie renouvelable en plus forte expansion. Le caractère variable et partiellement contrôlable de sa production complexifie la gestion du système électrique. L'utilisation dans divers processus de décision, de prédictions du niveau de production à des horizons de 2-3 jours, permet une meilleure intégration de cette ressource. Certaines situations donnent néanmoins lieu à des performances de prédiction insatisfaisantes. Des erreurs dans la prédiction de l'instant d'apparition de variations brusques et importantes de la production, peuvent être responsables d'importants déséquilibres énergétiques, et avoir un impact négatif sur la gestion du système électrique. L'objectif de cette thèse est de proposer des approches permettant d'une part de caractériser ces variations, et d'autre part de prédire et d'estimer l'incertitude dans l'instant de leur apparition. Dans un premier temps, nous étudions différentes formes de caractérisation de ces variations. Nous proposons un modèle de rupture permettant de représenter le caractère aléatoire dans la proximité des ruptures d'un signal, tout en tenant compte des aspects borné et non-stationnaire du processus de production. A partir de simulations issues de ce modèle, nous réalisons une étude paramétrique destinée à évaluer et comparer les performances de différents filtres et approches multi-échelles de détection. Dans un deuxième temps, nous proposons une approche de prédiction probabiliste de l'instant d'apparition d'une rupture, reposant sur l'utilisation de prévisions météorologiques ensemblistes. Leur conversion en puissance fournit différents scénarii de la production, à partir desquels sont agrégées les prédictions de l'instant d'apparition d'une rupture. L'incertitude associée est représentée à l'aide d'intervalles de confiance temporels et de probabilités estimées conditionnellement. Nous évaluons la fiabilité et la finesse de ces estimations sur la base de mesures de production provenant de différentes fermes éoliennes.

Cette thèse traite de l'étude, la modélisation et la simulation d'un système de conversion d'énergie éolienne, permettant de fournir au réseau une puissance constante, basé sur une unité de stockage d'énergie et une machine asynchrone à double alimentation (MADA). Cette éolienne à axe horizontale fournie au réseau une puissance active constante quelles que soient les conditions de vent. L'association de batterie ou autre système de stockage sur le bus continu permet de stocker temporairement de l'énergie. La modélisation de la partie mécanique de l'éolienne est particulièrement détaillée, une hélice à angle de calage variable est utilisée pour maximiser la puissance extraite. Ensuite, la modélisation, le contrôle direct et le contrôle indirect de la MADA sont présentés. Un contrôle indépendant des puissances active et réactive est utilisé et le dimensionnement de l'unité de stockage pour cette utilisation est particulièrement détaillé. La commande de l'ensemble avec la recherche du point de fonctionnement à puissance maximale (MPPT) est expliquée. Des résultats de simulations permettent de valider l'étude pour deux profils de vent longue durée. Ce système de conversion éolien permet d'offrir des services systèmes comme la compensation de facteur de puissance ou la minimisation de courants harmoniques présent sur le réseau. Ainsi, la MADA est utilisée, avec une commande additionnelle, pour réduire les harmoniques de courant du réseau. Ce système facilite l'intégration des éoliennes dans le réseau de distribution car le gestionnaire du réseau peut avoir une puissance constante et des services systèmes utiles.