France – 06/01/2025 – energiesdelamer.eu.
L’offre de stage, d’une durée de 6 mois, devrait débuter en mars ou avril prochain à l’Université d’Orléans.
Sujet de stage : Experimental aerodynamics of wind turbine wakes under unsteady perturbations
Contexte et objectif
Il existe une demande croissante d’énergies renouvelables dans le mix énergétique, qui représente actuellement environ 15 % dans l’UE, et les pays de l’UE se sont engagés à atteindre des objectifs de décarbonation énergétique plus ambitieux (40 % d’énergies vertes selon les accords du GIEC et de Paris). La capacité électrique totale installée en Europe doit atteindre 500 GW d’ici 2030 pour atteindre les objectifs énergétiques européens. Cette croissance nécessitera une augmentation de l’installation de nouvelles éoliennes, mais aussi l’optimisation des parcs existants. Une telle optimisation est réalisée industriellement à l’aide de modèles simplifiés et de tableaux de référence réalisés en boucle ouverte pour la maximisation de la production d’électricité. On estime que l’estimation et le contrôle en boucle fermée des parcs éoliens peuvent viser jusqu’à 30 % de gain de puissance en utilisant toutes les entrées de contrôle possibles.
En bref, les différentes éoliennes interagissent avec le flux entrant et le contrôle des éoliennes individuelles a un impact sur l’ensemble du parc. Ce qui est souhaité est de maximiser la puissance électrique totale générée par le parc, mais aussi de prévenir d’éventuels dommages et fatigues sur les éoliennes. En outre, tout changement dans la vitesse et la direction du vent entrant entraîne de nouveaux sillages et des pertes entre les éoliennes. C’est le cas lorsque des rafales se produisent et entraînent un changement soudain des conditions d’écoulement entrant. Cette instabilité des performances aérodynamiques entraîne de grandes fluctuations de la puissance générée et des charges de fatigue importantes sur les éoliennes. En termes de contrôle, ces rafales entrantes sont considérées comme des perturbations des performances nominales du parc éolien.
L’objectif principal du stage est d’étudier expérimentalement le comportement du sillage sous des perturbations rapides du flux entrant. Une maquette d’éolienne sera étudiée dans la soufflerie S2 du laboratoire PRISME. La soufflerie est équipée de métrologies standards en mécanique des fluides (notamment mesures de pression et de fil chaud), montées dans un système de déplacement pour des mesures à grande échelle. L’entrée de la section principale de la soufflerie peut être remplacée par des grilles de turbulence passives ou actives. Le stage en cours portera sur le réseau actif pour la génération de rafales de vent avec des durées et des échelles de temps particulières, et sur l’impact sur le sillage des éoliennes.
Environnement de travail du stage
La personne qui sera recrutée rejoindra l’équipe de recherche Écoles et Systèmes Aérodynamiques (ESA) du laboratoire PRISME. Le stagiaire fera partie d’un projet pluridisciplinaire du laboratoire PRISME, entre les équipes Aérodynamique et Automatique. Le stage s’appuiera également sur une thèse en cours sur le sillage des éoliennes, et sur les moyens du Jeune Chercheur ANR SONATE. A terme, le stagiaire recruté fera partie de l’équipe Aérodynamique, un groupe de 5 chercheurs permanents et d’autres doctorants et stagiaires.
Pour atteindre ces objectifs, les travaux s’organiseront autour des points suivants :
- État de l’art.
- Validation de la génération de rafales à l’aide de la grille active
- Étude du sillage expérimental d’une éolienne sous un profil de rafale
- Effet paramétrique de la longueur et des échelles de temps de la rafale sur le sillage
- Diffusion et exploitation des résultats.
Profil recherché :
Étudiant ingénieur BAC+5 ou étudiant Master M2 avec de solides connaissances en mécanique des fluides. Compétences importantes en logiciels de traitement de données (Python, Matlab). Forte capacité de communication (parler, écrire).
POINTS DE REPÈRE
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