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Equipe_2024_Saint-Denis

Dionysienne à axe horizontal

Équipe: Fujin

Bienvenue sur notre page dédiée au concours GIMEOL 2024, fièrement représentée par l’Université de Saint-Denis, département Génie Industriel et Maintenance (GIM) !🚀✨

Pour l’édition 2024 à Saint-Nazaire, préparez-vous à être époustouflés par Dionysienne, notre  turbine éolienne de nouvelle génération !

 

 

Voici notre video de présentation ! :

 

Notre équipe est constituée de :

  • BEN SAÏD Ali
  • BOUKERMA Adam
  • SATOU Yousra
  • NDIONE Awa
  • MITONGA Noé
  • NAVANEETHAN Jalavan
  • VARATHAN Janushan 
  • THAYAPARAAN Jennifer

    Présentation de l’éolienne

 

 

Explication du fonctionnement du système d’orientation des pales : 

 

Ce système permet d’ajuster manuellement l’angle des pales en fonction de la vitesse de l’éolienne, garantissant ainsi une production optimale d’électricité. Après des tests approfondis réalisés au démarrage de la soufflerie, nous avons identifié un angle propice à une meilleure production et vitesse au démarrage. Nous avons également observé qu’en réduisant progressivement l’angle des pales au fil du temps, la vitesse augmentait. C’est pour ces raisons que nous avons mis en place ce système.

 

Fonctionnement :

 

Le système se compose d’élastiques, de trois hubs, dont deux fixes et un mobile (Translation), ainsi que de masselottes.

 

Rôle des masselottes : Les masselottes génèrent une force centrifuge les propulsant vers l’extérieur de l’éolienne. Lorsque les masselottes sont tirées vers l’extérieur, le hub numéro 2 se rapproche de l’une d’elles, réduisant ainsi l’angle des pales. À mesure que la vitesse de l’éolienne augmente, l’angle des pales diminue grâce à ces masselottes.

 

Rôle des élastiques : Les élastiques établissent une résistance entre le hub numéro 2 et le hub numéro 3.

 

PLANIFICATION DU MONTAGE

Voici ci-dessous une liste préliminaire de planification pour le montage et le démontage de l’éolienne :

Etape 1- Préparation de l’équipe :

  • Sélection et formation d’une équipe spécialisée dans le montage et le démontage de l’éolienne.
  • Attribution des rôles et des responsabilités au sein de l’équipe pour assurer une coordination efficace.

Etape 2- Planification logistique :

  •  Élaboration d’un plan détaillé pour le transport des composants de l’éolienne vers le site de montage(IUT Saint Nazair).
  •  Coordination avec les fournisseurs pour garantir la disponibilité des équipements et des outils nécessaires( pièces commandées).

Exemple de fournisseur: Leroy Merlin

Étape 3- Évaluation du site :

  • Inspection approfondie du site pour identifier les conditions météorologiques et les obstacles éventuels qui pourraient affecter les opérations de montage et de démontage( une fois à Saint Nazair avant le montage de l’éolienne étant donné qu’on va la démonter afin de faciliter son transport).

Etape 4- Montage de l’éolienne :

  • Mise en place d’une séquence d’assemblage précise, en commençant par la fondation et en poursuivant avec le montage de la tour, des pales, de la nacelle et du générateur.
  • Utilisation de techniques de levage appropriées pour installer les composants lourds en toute sécurité( pas forcément nécessaire dans notre cas).

Etape 5- Tests et vérifications :

  • Réalisation de tests de fonctionnement à chaque étape du montage pour garantir que les composants sont installés correctement et fonctionnent comme prévu.

Exemple:on a réalisé plusieurs tests de performance sur différents angles de rotation et de vitesse afin de s’assurer que l’éolienne fonctionne toujours.

Etape 6- Mise en service :

    • Analyse des performances du projet, y compris les aspects liés au temps, au budget et à la qualité, afin de tirer des leçons pour les projets futurs.Finalisation des connexions électriques et des réglages finaux pour mettre l’éolienne en service.Par exemple On a eu à câbler l’éolienne avec la carte électronique: pour la conversion de l’énergie cinétique en énergie électrique stockable dans une batterie, de l’éolienne à l’oscilloscope: pour visualiser la tension d’entrée et de sortie. 
      • Vérification de la production d’électricité pour s’assurer que l’éolienne fonctionne efficacement.

      Par exemple

       Après avoir réalisé les tests de performances, on a procédé à une comparaison de nos résultats selon différentes conditions.

      Etape 7- Surveillance et maintenance :

      •  Établissement d’un plan de surveillance pour surveiller les performances de l’éolienne après la mise en service.
      • Programmation d’activités de maintenance préventive régulières pour assurer le bon fonctionnement à long terme de l’éolienne( afin d’éviter toutes imprévus le jour du concours).

      Etape 8- Démontage de l’éolienne :

      • Planification d’une procédure de démontage sûre et efficace, en commençant par la mise hors service de l’éolienne et la déconnexion des équipements électriques.
      • Démontage des composants dans l’ordre inverse du montage, en veillant à préserver leur intégrité et à minimiser les risques pour l’équipe et l’environnement.

      Etape 9- Gestion des déchets :

      • Élaboration d’un plan de gestion des déchets pour le tri, le recyclage et l’élimination appropriée des matériaux et des composants de l’éolienne en fin de vie (pas nécessaire dans notre cas, vu que le démontage c’est seulement pour faciliter le transport de l’éolienne).

      Etape 10- Évaluation post-projet :

       

      ASSEMBLAGE DE L’ÉOLIENNE ET DURÉE DU MONTAGE

     

    Pour cette partie, nous allons donner une estimation de la durée de chaque étape.

    •  Préparer l’éolienne pour le transport (5 minutes, 2 clefs de 13):
    Actions Outils Durée
    Enlever le nez de l’éolienne à la main Avec la main 1 min
    Retirer les 3 écrous pour sortir le hub avec les pales 1 Clé de 13 2min
    Enlever les 2 écrous du support de l’aileron 2 Clés de 13 2min
    TOTAL                           5min

     

    •  Changer une pale d’éolienne (20 minutes ,2 clefs de 7, clés à laine):


    Actions Outils Durée
    Dévissez les petits boulons 2 Clés de 7 3 min
    Retirer la pale et remplacer par la nouvelle et revisser 1 Clé de 13 3  min
    Dévissez l’axe centrale 1 Clé à laine 3 min
    Dévisser la bielle  la petite clé à laine 3 min
    Placer le nouveau support de pale Toutes les clefs  2 min
    Suivre les étapes dans le sens inverse en remplaçant

     les actions “dévisser” par “visser”
    • 2 Clés de 7
    • 1 Clé à laine
    		 6  min
    TOTAL                         20min
    • Régler le problème d’alignement de la génératrice 
    Actions outils Durée
    Régler le problème d’alignement de la génératrice 2 clés de 13 5 min

     

    COMMENTAIRE:  

    • Il faut utiliser les 2 clefs de 13 et resserrer ou desserrer les écrous autour de l’alternateur et faire tourner pour vérifier le réglage.
    • On peut passer des outils afin de vérifier qu’ aucune chose bloque le
      • mouvement de rotation de la turbine.
      • Procédure de réglage des masselottes 
      Actions Outils Durée
      Enlever le nez de l’éolienne à la main Avec la main 1 min
      Retirer les 3 écrous pour sortir le hub avec les pales 1 Clé de 13 2min
      Enlever les élastiques Avec la main 2 min
      Enlever les 2 écrous du support de l’aileron 2 Clés de 13 2min
      Desserrer ou serrer les écrous pour que ceux qui sont à l’extérieur soit coller au support masselottes et ceux à l’intérieur 1 Clé de 13 8 min
      TOTAL               5min

       

    •                                                                          
    •                                                                         Conception et fabrication des pales
    • Pour créer les pales de notre éolienne, nous avons utilisé le logiciel « programme Darwin », qui nous a permis de calculer la forme optimale de la pale pour obtenir une aérodynamisme efficace et ainsi réduire les frottements. Ce logiciel a créé plusieurs pales sur plusieurs générations et nous a donné en fin de programme la pale la plus performante en fonction des critères que nous avions définis.Une fois la forme optimale de la pale obtenue, nous modélisons la pale sur SolidWorks puis sur Cura (afin de réaliser les pièces en 3D)  (afin de l’imprimer, nous avons enregistré le fichier sur une carte SD afin de pouvoir l’imprimer. L’impression a été réalisée dans un parc d’imprimantes 3D, où les six premières pales de notre éolienne ont été imprimées, ainsi que la majorité
    • des autres composants.
    • Systèmes de pivot des pales :A parti de ce que nous avons découvert des dionysiennes développées par nos prédécesseurs, nous avons voulu innover et nous donner un défi : réaliser une dionysienne active équipée d’un système d’orientation des pales.Ce système repose sur 3 hubs:
      • le hub principal (fixe) où vient se fixer des pales montées sur roulement
      • le hub secondaire (glissant) où viennent se fixer les biellette des pales et une extrémité de masselotte
      • le hub tertiaire (fixe) venant accueillir la deuxième extrémité des masselottes.

      C’est l’énergie centrifuge qui « actionne » le système, rapprochant les hubs selon la vitesse de rotation et réglant ainsi l’orientation des pales.

      • Génératrice: 

      La génératrice de notre éolienne est constituée :

      • d’un stator fixe et débrochable support de bobines de cuivre couplées en étoile et permettant d’obtenir les trois phases :Enroulements du stator de la génératrice
      • et d’un rotor à double plateaux contenant des aimants en néodyme-fer-bore.

      Cela permet de produire du courant à l’instar d’un alternateur.

      Génératrice de l’éolienne conçue en 3D sur SolidWorks

      ESSAIS en soufflerie (St-Denis) : 

      Utilisation de la soufflerie et acquisition des données de production de l’éolienne ? 

      Qu’est ce qu’une soufflerie ? 

      Une soufflerie est une installation d’essai utilisée en aérodynamique pour étudier les effets du flux d’air sur le corps, généralement un modèle réduit en taille par rapport à la réalité. La soufflerie est composée d’un circuit aérodynamique qui comporte une veine d’essais. Il existe des souffleries à circuit ouvert et à circuit fermé.

       

      Comment fonctionne une soufflerie ? 

      Le système consiste en un anneau dans lequel de l’air circule. Nous devons placer le support de test au milieu de la chambre d’essais. Le vent est créé par une hélice de ventilateur située à l’intérieur du tunnel. Afin que le vent ne soit pas perturbé, l’intérieur du tunnel est constitué de déflecteurs qui permettent de corriger le flux.

      Après un contrôle de serrage des différents éléments de la turbine, nous pouvons placer l’éolienne dans la soufflerie et la fixer au sol:

      Puis nous effectuons les branchements nécessaires pour lancer la soufflerie et ainsi acquérir des données sur l’application « test_hacheurV2 » spécialement développée (un essai pour chaque inclinaison des pales / inclinaison réglée à l’aide d’un smartphone et d’un repère) :

      Pour effectuer l’orientation, nous devons dévisser les écrous, ce qui nous permet de faire bouger le hub. Des biellettes qui relient le hub aux pales permettent d’orienter toutes les pâles de l’éolienne:

      Une fois que nous avons fixé l’orientation, nous pouvons lancer la soufflerie ainsi que l’application “TesteurHacheurV2” sur notre smartphone. Voici une image de l’interface de cette application:

      Sur l’application, nous pouvons relever la puissance (W), l’intensité du courant (A) et la tension (V) et sortie de l’éolienne. Puis sur un oscilloscope, nous pouvons également relever la vitesse de rotation (tr/min) en utilisant la formule n(t/min) = 60 x f / p = 60 / (p x T) avec p = 6 dans notre cas :

      Voici le tableau qui regroupe les données relevées:

      On obtient ainsi les courbes suivantes pour la première génération des pales:

      Courbes obtenues lors des tests des pales