Stage – Validation de modèles de sillage via données SCADA

Siemens Gas and Power GmbH & Co. KG; Saint-Étienne-du-Rouvray; Sur place; EUR 10 044 - 12 276; Temps partiel

Résumé du poste

Siemens Gamesa, filiale de Siemens Energy, propose un stage en validation de modèles de sillage à Saint-Etienne-du-Rouvray. Vous analyserez l’instationnarité de l’écoulement et utiliserez les données SCADA pour quantifier les gains de précision des modèles.

Ce stage vise à préparer des scripts Python et MATLAB et à livrer un rapport synthétique pour l’équipe technique.

Qualifications

• Étudiant(e) en dernière année de cycle ingénieur ou Master 2 en mécanique des fluides, sciences atmosphériques, énergie éolienne, mathématiques appliquées ou simulation numérique.
• Bonnes connaissances en mécanique des fluides et intérêt pour l’énergie éolienne.
• Expérience en traitement de données et programmation Python ou MATLAB.
• Intérêt pour la modélisation numérique et l’analyse de données à grande échelle.
• Connaissance de l’aérodynamique des éoliennes ou des modèles de sillage appréciée.

Responsabilités

• Comprendre et comparer les modèles d’ingénierie de sillage et un modèle d’écoulement instationnaire.
• Qualifier une base SCADA et préparer des jeux de données représentatifs.
• Réaliser des analyses statistiques des variations de vent et des sillages.
• Développer des scripts automatisant traitement de données, simulations et comparaisons.
• Documenter les résultats et contribuer à une présentation finale.

Connaissances

Mécanique des fluides

Programmation Python

Programmation MATLAB

Traitement de données

Anglais courant

Formation

Master 2 / dernière année d’ingénierie

Outils

Python

MATLAB

Description du poste

Stage – Validation de modèles de sillage via données SCADA

Saint-Etienne-du-Rouvray

Évaluation de l’influence d’un écoulement atmosphérique instationnaire sur la validation des modèles d’ingénierie de sillage

Les modèles d’ingénierie de sillage sont largement utilisés pour la conception des parcs éoliens, l’optimisation de leur fonctionnement et l’évaluation de leur production énergétique. Ils supposent néanmoins généralement un écoulement atmosphérique stationnaire et horizontalement uniforme, alors que les conditions réelles présentent des variations continues de vitesse et de direction du vent.

Le stage vise à déterminer dans quelle mesure cette simplification explique les écarts observés entre les prédictions des modèles de sillage et les mesures opérationnelles.

En s’appuyant sur un modèle interne d’écoulement de fond instationnaire et sur une base de données SCADA couvrant plusieurs milliers d’éoliennes, l’objectif est de :

• Caractériser l’instationnarité réelle de l’écoulement atmosphérique.
• Quantifier son impact sur les prédictions de pertes de sillage.
• Identifier les limites résiduelles des modèles de sillage une fois cet effet pris en compte.

Le résultat attendu est une évaluation quantitative des conditions dans lesquelles la prise en compte d’un écoulement instationnaire améliore significativement la précision des modèles d’ingénierie.

Périmètre de travail

Comprendre les modèles de sillage utilisés, le modèle d’écoulement instationnaire et les données SCADA disponibles.

Réaliser une revue ciblée des travaux relatifs aux écoulements atmosphériques transitoires, à la propagation des sillages et à la validation à partir de données opérationnelles.

Préparer et qualifier une base de données SCADA représentative de différentes configurations de parcs et conditions atmosphériques.

Caractériser statistiquement les variations temporelles et spatiales de la vitesse et de la direction du vent aux échelles pertinentes pour la propagation des sillages.

Identifier les situations dans lesquelles les hypothèses d’écoulement stationnaire et uniforme deviennent peu représentatives.

Comparer les prédictions obtenues avec un écoulement stationnaire à celles obtenues avec le modèle d’écoulement instationnaire.

Valider les deux approches par comparaison avec les mesures SCADA et quantifier les gains en précision et en réduction d’incertitude.

Identifier les conditions pour lesquelles l’approche instationnaire apporte le plus de valeur, notamment lors de changements rapides de direction, de rafales, de niveaux de turbulence élevés ou d’interactions de sillages multiples.

Analyser les écarts résiduels en fonction de la configuration du parc, de l’alignement des turbines, de l’accumulation des sillages et des conditions atmosphériques.

Formuler des recommandations pour les futurs développements des modèles d’ingénierie de sillage.

Selon l’avancement, des analyses complémentaires pourront porter sur la stabilité atmosphérique, le veer, les effets tridimensionnels ou la différence entre lignes de courant et lignes d’émission en conditions transitoires.

• Base de données SCADA préparée et documentée pour l’analyse des sillages.
• Caractérisation statistique de l’instationnarité de l’écoulement atmosphérique.
• Comparaison documentée entre simulations stationnaires, simulations instationnaires et mesures opérationnelles.
• Quantification des gains de précision apportés par le modèle d’écoulement instationnaire.
• Analyse des principales sources d’erreur résiduelles des modèles de sillage.
• Scripts Python ou MATLAB permettant d’automatiser le traitement des données, les simulations et les comparaisons.
• Rapport synthétique présentant les résultats, limites et recommandations.
• Support de présentation final pour l’équipe.
• Contribution potentielle à une conférence internationale ou à une publication scientifique.
• Analyse reproductible d’un ensemble large et représentatif de données SCADA.
• Quantification claire de la fréquence et de l’intensité des conditions d’écoulement instationnaire.
• Évaluation objective du gain apporté par le modèle d’écoulement instationnaire.
• Identification des régimes atmosphériques et opérationnels pour lesquels ce gain est significatif.
• Identification des principales limites restantes des modèles d’ingénierie de sillage.
• Documentation permettant à l’équipe de réutiliser les méthodes, scripts et conclusions après le stage.

Profil du candidat

• Étudiant(e) en dernière année de cycle ingénieur ou Master 2 en mécanique des fluides, sciences atmosphériques, énergie éolienne, mathématiques appliquées ou simulation numérique.
• Bonnes connaissances en mécanique des fluides et intérêt pour l’énergie éolienne.
• Expérience en traitement de données et programmation Python ou MATLAB.
• Intérêt pour la modélisation numérique et l’analyse de données à grande échelle.
• Connaissance de l’aérodynamique des éoliennes ou des modèles de sillage appréciée.
• Connaissance des données SCADA, des statistiques ou du machine learning appréciée.
• Rigueur, autonomie et capacité à analyser et documenter clairement les résultats.
• Anglais courant requis ; le français est un plus.

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