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UNIVERSITE DE LILLE 1 MASTER 1 Automatiques et Systèmes Électriques PROJET SEMI

UNIVERSITE DE LILLE 1 MASTER 1 Automatiques et Systèmes Électriques PROJET SEMI-ENCADRE : PREMIERE PARTIE ETUDE DU CHAMP MAGNETIQUE AU VOISINAGE D'UN CABLE SOUS MARIN TRINOME : MADAD ZADEH Fahim MABICKA YOUMET Aldrich LARAICHI Alaeddin ENSEIGNANT ENCADRANT: F.PIRIOU ANNEE UNIVERSITAIRE : 2011/2012 Projet semi-encadré : Master 1 A.S.E Table des matières 1.ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE.........................................................................................................4 1.1.Développement de l'éolienne offshore et influence sur l'environnement..................................4 1.2.Le champ magnétique terrestre et les câbles sous-marins.........................................................4 2.OBJECTIFS.......................................................................................................................................6 3.DIAGRAMME DE GANTT.............................................................................................................7 2 Projet semi-encadré : Master 1 A.S.E INTRODUCTION Dans le cadre de notre formation, nous sommes amenés à réaliser un projet semi-encadré. Cette pédagogie par projet mise en place par les responsables de la formation suscite de intérêt, car les enjeux sont importants. D'une part, ce travail nous permettra de développer l'autonomie, d'approfondir nos connaissances de bases acquises lors des cours, mini-projet et travaux dirigés. D'autre part, il nous permet de faire face à une première expérience académique qui nous sera utile pour le reste de notre parcours universitaire ou professionnel. Ainsi, on s'intéresse à l'étude d'un champ magnétique au voisinage d'un câble sous-marin. Ce premier rapport comporte une partie bibliographique, l'objectif du projet et un diagramme de Gantt. 3 Projet semi-encadré : Master 1 A.S.E 1. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 1.1. Développement de l'éolienne offshore et influence sur l'environnement Le défi actuel mené par les industriels consiste à trouver des nouvelles sources d'énergies électriques propres afin de limiter l'émission des gaz à effet de serre. Le Grenelle Environnement s’est défini comme objectif d'atteindre à l’horizon 2020, 23 % de notre consommation d’énergie finale issue de la part des énergies renouvelables [1]. Dans le domaine éolien, des critères environnementaux, économiques et sociaux sont pris en compte. En ce qui concerne l'environnement, nous devons limiter l'émissions de gaz à effet de serre afin de protéger la santé humaine, la faune, la flore et le paysage [2]. La mer dispose de vents plus réguliers et plus puissants qu'à terre, ce qui permet d'obtenir 60% d'énergie supplémentaire par rapport aux parcs éolien terrestre [1]. C'est la raison pour laquelle les industriels sont déterminés à implanter des parcs éoliens offshore bien que les coûts de maintenance soient plus élevés par rapport à ceux des parcs éolien terrestre [1], [2]. D'un autre côté, la mise en place d'éoliennes offshore permet à la population de s'affranchir du bruit causé par le mécanisme de l'éolienne [2]. Cependant, son opération peut perturber la vie des mammifères marins, des poissons et des oiseaux . En effet, ces animaux qui utilisent le champ magnétique terrestre pour s'orienter peuvent être affectés par le champ magnétique provenant des câbles sous-marin [3]. Par ailleurs, en 2006, durant trois mois le chercheur Koeller a exposé des moules pendant leurs phase de reproduction sous un champ de 3.7 mT, il a constaté aucun changement concernant leur orientation, mouvement ou physiologie [3]. D'après un rapport de Greenpeace paru en 2005, certains mammifères sont dépendants de leurs systèmes auditifs qu'ils utilisent pour communiquer entre eux, s'orienter, trouver leurs proies . Dès lors, le bruit issu des éoliennes peut engendrer des modifications dans leur vie associative. Mais le ministère de l'environnement allemand a mené une expérience via le chercheur Koeller en 2006 sur les mammifères exposés aux bruits des éoliennes, il semble indiquer que leurs organes auditifs ne sont pas endommagés [3]. La présence d'une plate-forme éolienne en mer présente également un effet négatif sur les oiseaux, notamment sur les côtes belges, le taux de collision des oiseaux avec les pales des éoliennes varie annuellement entre 0,01 et 23 oiseaux/turbine [7]. A contrario, l' entreprise « Enertrag » affirme que l'émission du champ magnétique des câbles sous-marins n'influe pas sur la vie des poissons [8]. En plus, la détection du champ magnétique terrestre ne constitue pas le seul outil de navigation pour les animaux [4].Conclusion: Aujourd’hui, les scientifiques ne sont pas en mesure de répondre avec certitude de l'effet négatif du champ magnétique sur les poissons. 1.2. Le champ magnétique terrestre et les câbles sous-marins Le champ magnétique terrestre est de nature essentiellement dipolaire, équivalent à celui d'un aimant de moment magnétique M ≈8.10 22 A.m² [6]. L'explication de ce champ semble une approche expérimentale. En effet, l'écart entre l'axe de rotation de la terre en un point et la direction que prend une aiguille aimantée définit ce qu'on appelle le plan méridien. Le décalage de ce plan avec le méridien géographique est la déclinaison. De plus, si on fixe une aiguille aimantée par son centre de gravité, l'aiguille s'incline naturellement vers le nord géographique [9] qui correspond au sud magnétique de la terre. L'origine du champ magnétique n'est pas clairement définie, mais on remarque que les laves et terres cuites s'aimantent au moment de leur solidification ou de leur cuisson [9]. 4 Projet semi-encadré : Master 1 A.S.E Par ailleurs, un câble sous-marin peut engendrer des champs magnétiques aussi importants que celui de la terre comme le montre le tableau suivant [5] : Distance du cable(m) Excitation magnétique (A/m) Champ magnétique (μT) 1 41,38 33,10 10 4,14 3,31 100 0,41 0,33 500 0,08 0,07 1000 0,04 0,03 Plus on s’éloigne du câble, plus le champ magnétique diminue, on retrouve bien le théorème d’Ampère. Le champ magnétique émis par le câble peut être proche de celui du champ magnétique terrestre ; en France ce champ est environ de 50μT [5],[6]. Références bibliographiques [1] [http://ademe.typepad.fr/files/ademefiche_technique_eolien_en_mer_janv20121.pdf ] [2] RAPIN, Marc, NOEL, Jean-Marc. Énergie éolienne – Principes et Études des cas. Dunod. Paris, 2010. 304 pages. [3] http://www.wind-energy-the-facts.org/en/environment/chapter-2-environmental- impacts/electromagnetic-fields-and-marine-organisms.html [4] GILLES, Raymond. Physiologie animale. De Boeck. 20 février 2006. 680 pages. [5] ENGELL, Kirsten. Possible effects of the offshore wind farm at Vindeby on the outcome fishing, 21 janvier 2002. 23 pages http://193.88.185.141/Graphics/Energiforsyning/Vedvarende_energi/Vind/havvindmoeller/v vm%20R%C3%B8dsand/fisk%20og%20fiskeri/BC_2002_vr.pdf [6] TAILLET, Richard, VILLAIN, Loïc, FEBVRE, Pascal, Dictionnaire de physique. De Boeck. Novembre 2009. [7] ALLAN L, DREWITT& ROWENA H. W. LANGSTON, Assessing the impacts of wind farms on birds, Mars 2006. [8] http://www.offshore-albatre.fr/faq.htm [9] Y. ROCARD, Électricité, MASSON& Cie, 1951. 5 Objectifs du projet 2. OBJECTIFS L'objectif de notre projet est de calculer le champ magnétique crée par un câble sous-marin qui relie des éoliennes offshores au réseau terrestre. Afin d'obtenir un résultat aussi précis que possible, nous allons modéliser le câble avec la méthode des éléments finis en 2D, c'est à dire dans le plan (x,y) car la structure du câble est invariante selon la composante z. Pour mener à bien cette étude, nous allons suivre la procédure suivante : ➢Modélisation du câble sous-marin en absence de blindage à l'aide du logiciel Femm ➢Modélisation de la structure complète du câble ➢Comparaison du champ magnétique issue des modélisations précédentes et analyse de l'influence du blindage. ➢Modélisation du câble dans son environnement réel (avec les propriétés magnétiques de l'eau, du sable, cailloux, … ) ➢Comparaison du champ magnétique entre le câble isolé et le câble dans son milieu naturel ➢Comparaison du champ magnétique émis par le câble avec celui de la Terre ➢Conclusion 6 Diagramme de Gantt 3. DIAGRAMME DE GANTT 7 uploads/Geographie/ madad-mabicka-alaie.pdf