OATAO - Open Archive Toulouse Archive Ouverte Open Access Week

Modélisation à fine échelle des interactions entre parcs éoliens et météorologie locale

Joulin, Pierre-Antoine. Modélisation à fine échelle des interactions entre parcs éoliens et météorologie locale. PhD, Océan, atmosphère, climat, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2019

[img]
Preview
(Document in English)

PDF (Author's version) - Requires a PDF viewer such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
8MB

Abstract

Le développement des énergies éoliennes, encouragé par le projet de Programmation Pluriannuelle de l’Énergie, soulève de nouvelles questions. Certains parcs s’orienteront vers des terrains montagneux et offshore. Pour prévoir la production énergétique et tenter de l’optimiser, une meilleure compréhension de l’écoulement du vent au sein des fermes sur ce type de terrains est nécessaire. Par ailleurs, les éoliennes offshore, de plus en plus grandes, seront amenées à interagir plus fortement avec la météorologie locale. Il semble alors important de caractériser ces interactions. Pour répondre à cet enjeu industriel et environnemental, un nouvel outil numérique a été créé au cours de ces travaux de thèse. La première partie de ce manuscrit se concentre sur les notions, les concepts et les modèles théoriques de la Couche Limite Atmosphérique (CLA) ainsi que des éoliennes. L’intérêt se porte notamment sur le modèle météorologique Meso-NH, utilisant la méthode Large Eddy Simulation (LES) et sur des modélisations simplifiées d’éoliennes : l’Actuator Disk (AD) rotatif et non-rotatif puis l’Actuator Line (AL). La deuxième partie se consacre au développement et à la validation de l’outil couplé. En implémentant les méthodes AD et AL au sein de Meso-NH, il devient possible de simuler la présence des éoliennes dans une couche limite atmosphérique réaliste. Une première étape de validation se base sur une expérience en soufflerie, mettant en jeu cinq éoliennes sur une colline, pour analyser le couplage avec l’Actuator Disk non rotatif. Une seconde se focalise sur l’expérience MextNext, concernant une petite éolienne en soufflerie, pour étudier le couplage avec l’Actuator Line. Les résultats obtenus sont très satisfaisants. La troisième partie se concentre sur l’impact potentiel des fermes éoliennes sur la météorologie locale. La capacité de l’outil à reproduire des interactions météorologiques complexes a été démontrée en simulant le cas des photos de Horns Rev 1. La formation nuageuse obtenue par le couplage numérique témoigne du potentiel de l’outil développé. Ensuite, pour tenter de caractériser les interactions des futurs parcs offshore avec la météorologie locale, de très grandes éoliennes plongées dans une fine couche limite atmosphérique ont été simulées. Un cas de temps clair et un cas nuageux ont été examinés. Il conviendra de mener des études complémentaires pour approfondir l’analyse de ces derniers résultats, encore préliminaires. Ainsi, de nouvelles paramétrisations de Meso-NH permettent maintenant de représenter des éoliennes dans une atmosphère réaliste, en élargissant le champ des possibles des simulations CFD pour les parcs éoliens

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Masson, Valéry
Statistics:download
Deposited On:31 Mar 2020 13:33

Repository Staff Only: item control page