Descriptif

The main objective of this module will be to describe fundamental knowledge on the fluid mechanics of wind turbines (why do wind turbines look the way they do?) and on the fluid mechanics of the wind itself (what makes the wind blow?). Structural mechanics is also essential to the wind energy industry of course, and will also be addressed, but less in depth.

A second objective of this module will be to give an overview of the history of wind turbines, and to provide some elements on the present state and trends of wind energy in the world. These topics will be covered more concisely than those described above.

An originality of the course consists in presenting the fluid mechanics necessary for the understanding of both the flow around the turbine (aerodynamics) and the atmospheric flow which produces the boundary layer winds (geophysical fluid dynamics). This contrasts with standard texts on wind energy which generally describe the wind only from a statistical point of view.

Evaluation will take the form of a written exam.

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Le principal objectif du cours est d'aborder les aspects de mécanique pertinents pour comprendre l'utilisation du vent comme source d'énergie. Cela implique tout d'abord d'aborder l'aérodynamique pertinente pour décrire l'écoulement autour des pales en rotation et comprendre la structure et le dimensionnement des turbines. Cela implique aussi de considérer les efforts et les vibrations possibles des pales et de l'ensemble de la structure (mât et pales). Cela implique ensuite d'aborder de la mécanique des fluides géophysiques, pour comprendre ce qui détermine les caractéristiques du vent dans les basses couches de l'atmosphère, sa variabilité et sa prévisibilité.

Un objectif secondaire du cours sera de donner historique sur la production d'électricité à partir du vent et quelques éléments sur le contexte général des énergies renouvelables. Ces aspects seront abordés de manière plus concise que les aspects évoqués ci-dessus.

Une des originalités du cours sera de présenter à la fois les éléments de mécanique des fluides permettant d'aborder l'écoulement autour des turbines, et ceux permettant de comprendre la dynamique de l'atmosphère et l'origine des vents dans les basses couches. Ceci contraste avec ce qui est habituellement présenté dans des ouvrages sur l'éolien, où le vent n'est généralement décrit que de façon statistique, et considéré comme une donnée externe.

La génération d'électricité proprement dite (génératrices), les problèmes de raccordement aux réseaux et les aspects financiers de l'éolien ne seront pas abordés dans ce cours.

Langue du cours : Anglais