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Impact du vent sur une centrale solaire

Optimisation de la conception d’une centrale solaire grâce à une étude CFD des pressions générées par le vent

Une étude approfondie de la pression du vent a été réalisée sur une centrale solaire, dans le but d’optimiser la conception des panneaux et de réduire le tonnage d’acier utilisé, tout en répondant aux exigences locales. A l’aide de l’expertise en CFD (computational fluid dynamics) d’EOLIOS, des simulations avancées ont été effectuées pour évaluer les forces exercées par le vent dans différentes configurations.

Cette analyse détaillée a permis de proposer des solutions sur mesure, garantissant une résistance et une stabilité optimales des panneaux solaires, tout en optimisant l’utilisation des ressources et en respectant les normes locales en vigueur. Cette étude de la pression du vent constitue une étape cruciale pour améliorer l’efficacité des centrales solaires, réduire leurs coûts, assurer leur durabilité et minimiser leur impact environnemental.

Lignes de courant autour d'une centrale solaire
Projet

Etude d'impact du vent sur une centrale solaire

Année

2024

Client

NC

Localisation

Montpellier

Typologie

Air & Vent

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Modélisation numérique du vent sur la centrale solaire

Modèles de vent utilisé

ent, en se basant sur la norme EN 1991-1-4 de l’Eurocode 1. Cette approche permet de déterminer les contraintes maximales auxquelles les structures seraient soumises en cas de vent fort, afin de dimensionner les éléments de la centrale solaire en conséquence, limitant ainsi les risques de dommages lors de conditions météorologiques défavorables. Le modèle de vent utilisé prend en compte la variabilité du vent en fonction de l’altitude, en tenant compte de facteurs tels que l’emplacement géographique, l’orographie locale, les coefficients de saison et de direction, le type de terrain alentour ou encore l’intensité de la turbulence. Ce modèle multi facteur basé sur les données de l’Eurocode 1 permet de garantir des résultats précis et conformes aux exigences réglementaires. Pour obtenir une vision complète des charges exercées par le vent sur les panneaux solaires, différentes directions de vents ont été prises en compte dans l’étude. L’analyse de ces différentes configurations a permis d’identifier le scénario le plus critique en termes de pression du vent, afin d’adapter la conception des structures en conséquence.

Cartes des vitesses de réference selon l'Eurocode
Profil de vent utilisé

Géométrie et modélisation de la centrale photovoltaïque

Pour garantir des simulations précises, la modélisation en 3D de la géométrie de chaque panneau solaire de la centrale photovoltaïque a été effectuée de manière méticuleuse. Cette démarche a permis de lancer des simulations reflétant fidèlement la réalité, en tenant compte de la position de chaque panneau par rapport aux autres. Cela a permis de visualiser et d’analyser les masques aérauliques formés par la disposition des panneaux, c’est-à-dire les zones où le vent est perturbé ou entravé par la présence des panneaux.

Usine d’Aluminium Dunkerque

Etude CFD pour la conception d’une centrale photovoltaïque

La réalisation d’une étude CFD (computational fluid dynamics) sur une centrale photovoltaïque présente plusieurs avantages significatifs. Tout d’abord, la CFD permet une analyse détaillée des flux de vent autour des panneaux solaires, ce qui est essentiel pour comprendre les forces exercées sur les structures. En obtenant une représentation précise des conditions aérologiques, la CFD permet d’évaluer les contraintes mécaniques subies par les panneaux solaires et les composants environnants.

De plus, bien que des valeurs standards approximatives puissent être obtenues pour des géométries simples à partir de jeux de données tels que l’Eurocode 1, il est souvent nécessaire de prendre en compte une géométrie plus précise, l’impact du nombre et de la disposition des panneaux entre eux, ainsi que d’autres paramètres spécifiques au cas étudiés. L’approche CFD permet donc de mieux comprendre l’influence de ces facteurs sur les flux d’air et donc sur les pressions générées.

Lignes de courant autour d'un support de panneaux solaires

Enfin, l’étude CFD permet d’optimiser la conception de la centrale photovoltaïque en identifiant les zones de plus forte charge, en proposant des solutions adaptées pour renforcer la structuration et en aidant à dimensionner les éléments pour une durabilité et une performance optimale.

Résultats des études CFD sur la centrale solaire

Calcul des forces et pressions générées par le vent

Dans le cadre de cette étude CFD sur une centrale photovoltaïque, des données précises sur les pressions exercées en tout point sur ls structures ont pu être obtenues. Grâce à ces informations, une carte détaillée des pressions moyennées par zones sur les panneaux solaires a été générée. Les coefficients de pression ont aussi été calculés sur chacune de ces zones, pouvant permettre d’obtenir les variations des pressions moyennes en fonction de la vitesse du vent.

Les forces globales exercées sur chaque structure en raison des pressions générées par le vent ont également été calculées. Pour cela, les effets des pressions sur les surfaces inférieures et supérieures des panneaux solaires ont été pris en compte, combinés et intégrés sur les surfaces pour obtenir une force globale. Le point d’application de cette force est aussi déterminé, ce qui est crucial pour comprendre comment ces forces sont transférées et supportées par les pieds des panneaux solaires.

Ces informations de force et de pression fournissent des informations précieuses pour dimensionner les structures et les éléments de support en fonction des contraintes mécaniques induites par la pression du vent afin de garantir la stabilité et la durabilité de l’ensemble de la structure.

Pression aux parois sous un support de panneaux solaires

Impact de la position des panneaux solaires et de la direction du vent

Dans le cadre de cette étude CFD sur une centrale photovoltaïque, des données précises sur les pressions exercées en tout point sur ls structures ont pu être obtenues. Grâce à ces informations, une carte détaillée des pressions moyennées par zones sur les panneaux solaires a été générée. Les coefficients de pression ont aussi été calculés sur chacune de ces zones, pouvant permettre d’obtenir les variations des pressions moyennes en fonction de la vitesse du vent.

Les forces globales exercées sur chaque structure en raison des pressions générées par le vent ont également été calculées. Pour cela, les effets des pressions sur les surfaces inférieures et supérieures des panneaux solaires ont été pris en compte, combinés et intégrés sur les surfaces pour obtenir une force globale. Le point d’application de cette force est aussi déterminé, ce qui est crucial pour comprendre comment ces forces sont transférées et supportées par les pieds des panneaux solaires.

Ces informations de force et de pression fournissent des informations précieuses pour dimensionner les structures et les éléments de support en fonction des contraintes mécaniques induites par la pression du vent afin de garantir la stabilité et la durabilité de l’ensemble de la structure.

Pression exercée sur les panneaux de la centrale

Etude mécanique pour une conception optimisée des structure solaires

Grâce aux données précises sur les forces et les pressions générées par le vent sur la centrale solaire, il est possible de réaliser des études mécaniques pour optimiser le dimensionnement des structures. Ces études permettent notamment de déterminer l’épaisseur optimale du support des panneaux solaires ou des pieds, ou encore le nombre de pieds optimal, tout en assurant une rigidité suffisante pour supporter les charges induites par le vent.

Déformation d'un support de panneaux solaires - Conception exisante
Déformation d'un support de panneaux solaires - Conception optimisée

En optimisant ces paramètres, nous nous assurons dans un premier temps que la centrale photovoltaïque est capable de résister aux vents les plus forts, garantissant ainsi la sécurité et la durabilité de l’installation. En outre, en réduisant au minimum la quantité de matières premières nécessaires sans compromettre la robustesse et la fonctionnalité de la structure, nous pouvons également réaliser des économies significatives. Cela se traduit non seulement par des avantages économiques pour les exploitants de la centrale solaire, mais aussi par des avantages environnementaux en réduisant l’empreinte carbone associée aux matériaux utilisés.

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Synthèse vidéo de l'étude

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