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Alternateurs synchrones à aimants permanents optimisés pour des minicentrales hydrauliques et éoliennes

Le marché potentiel mondial des petites centrales, de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kW, est considérable, notamment dans les pays émergents en Asie et en Afrique. La Chine vise à court terme une électrification totale de son territoire alors qu'en 2005, 1.4% de sa population (soit 17 millions d'habitants principalement en zone rurale) n'est toujours pas relié au réseau national. Les petites centrales hydrauliques pourraient être une solution particulièrement bien adaptée à cette situation. Certaines études récentes évoquent un potentiel de plus de 600'000 unités seulement pour l'Asie. Selon la fondation MHyLab, le nombre de petites centrales hydrauliques en Suisse, d'une puissance inférieure à 1 MW, est passé d'environ 6000 dans les années 1930 à moins de 1000 en 1990. Une réhabilitation et une exploitation de certains anciens sites permettraient une fourniture appréciable d'énergie, avec en Suisse une augmentation de production des petites centrales hydrauliques de l'ordre de 2000 GWh/an. L'objectif du projet consiste à analyser, simuler et tester un alternateur synchrone monophasé à aimants permanents de 500 W, installé dans une petite turbine hydraulique destinée à un usage familiale, développé par notre partenaire. D'autre part, l'étudiant effectuera le dimensionnement et l'optimisation d'un alternateur synchrone à aimants permanents triphasé, à l'aide d'un logiciel à éléments finis (Flux2D et 3D), destiné à des petites centrales hydrauliques et éoliennes d'une puissance de quelques kW. Une importance particulière sera attribuée aux critères d'industrialisation, à la facilité d'installation et d'emploi des équipements, afin de réduire les coûts et d'en permettre la fabrication aisée à grande échelle. Les performances, particulièrement le rendement énergétique, seront également déterminantes en vue d'une production d'énergie électrique efficace et respectueuse de l'environnement. La structure visera une grande fiabilité et une certaine simplicité du système afin de réduire et de faciliter la maintenance.