PARTIE III RESULTATS ET INTERPRETATIONS
CHAPITRE 4: ETUDE DES CARACTERISTIQUES GENERALES DU VENT SUR LES DEUX SITES
4.4. EVALUATION DU POTENTIEL EOLIEN DU JET SUR LES DEUX SITES
4.4.1. Caractéristiques moyennes du vent sur les sites de Bamako et Niamey
4.4.1.1. Roses des vents et cycles diurnes
Les roses des vents sont des distributions des vitesses du vent en module ou en fréquence d’occurrence (% de temps pendant lequel le vent souffle dans une direction) par secteur de direction. Ces roses permettent de décrire dans chaque direction l’intensité du module de vent et sa fréquence. Cette partie présente les roses des vents des quatre périodes de l’année à Bamako et à Niamey. Auparavant, nous présentons dans le tableau 4.2 le pourcentage de couverture des données, pendant chacun des mois d’observation. Il représente le nombre de mesures de vent sur le nombre total de profils potentiellement restitués. La différence avec 100% est un indicateur de la difficulté de la mesure (conditions trop sèches ou échos trop difficiles à isoler).
Tableau 4.2 : Pourcentage de données mesurées par rapport au nombre de mesures potentiellement réalisables, à Bamako et à Niamey, sans filtrer/en filtrant la pluie.
Mois mars avril mai juin juillet août septembre octobre novembre décembre
BAMAKO 82 86 - - 98/89 89/79 94/88 90/89 65 60
NIAMEY - 83 86 - 90/85 98/90 99/94 99 98 98
Le taux de couverture des données est proche de 100% en période de mousson. Il diminue un peu quand l’air est plus sec comme en mars et avril.
Cependant il reste très performant à Niamey en période sèche. Les conditions de mesure se sont dégradées en novembre et décembre à Bamako et d’ailleurs le radar est tombé en panne fin décembre.
La figure 4.17 illustre les roses de la période de pré-mousson caractérisée par le mois d’avril à Bamako et celui de mai à Niamey. On utilise la même échelle de vitesse ou de fréquence pour l’ensemble des situations.
Les roses du module de vent de ces mois de pré-mousson indiquent une fréquence un peu plus marquée des vents de sud-ouest à Bamako ou sud - sud-ouest à Niamey (Fig. 4.17-b et d). Ces directions de vent sont aussi celles pour lesquelles le vent est le plus fort (5 à 6 ms-1) (Fig. 4.17-a et c). Pendant la période de pré-mousson, l’ITD se situe près des deux villes. Au cours de son cycle diurne, lié au cycle diurne de la dépression thermique saharienne, l’ITD descend en latitude du nord vers le sud
entre la nuit et le jour. De ce fait, à latitude fixe et quand sa position moyenne est proche, ce front peut osciller entre le nord de ces villes (dans ce cas on se retrouve en régime de mousson, de direction sud-ouest) et le sud (on est alors en régime d’Harmattan, de direction nord-est). La rose des fréquences confirme la prédominance de la mousson à concurrence de 40 à 50% (en sommant sur les secteurs de mousson). Il subsiste des cas, moins probables, d’Harmattan, qui peuvent atteindre 5 ou 6 ms-1.
Wind speed (m/s) distribution (Bam ako Avril 2005)
0 2 4 6 8 100
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165150 180 210195
225 240 255 270
285 300
315 330345
Wind directions frequencies (%) (Bamako April 2005)
0 7 14 21 28 35 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
Wind speed (m /s) distribution (Niam ey May 2006) at 150m
0 2 4 6 8 100
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
Wind directions frequencies (%) (Niamey May 2006) at 150m
0 7 14 21 28 350 15
30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
Figure 4.17 : Roses du module (a, c) et de la fréquence d’occurrence des vents (b, d) du mois d’avril 2005 à Bamako (haut) et de mai 2006 à Niamey (bas), à 150m agl.
Sur la figure 4.14, on avait noté, dans les basses couches, la présence d’un cycle diurne de la vitesse du vent, associé au jet nocturne : le vent est plus fort la nuit et tôt le matin. La figure 4.18 présente le cycle diurne du module et de la direction du vent sur les deux sites à 150 m agl. A Bamako en avril, le vent souffle bien du sud-
(a) (b)
(c) (d)
en mai, la probabilité d’occurrence de l’Harmattan pendant la journée est encore plus faible si bien que cette direction n’apparaît pas sur le cycle diurne moyen du mois (Fig.
4.18-b). Ces résultats étaient déjà illustrés sur les figures 4.7-a et 4.8-a qui montraient sur quelques jours, l’alternance entre la mousson et l’Harmattan en fin d’après-midi à Bamako (Fig. 4.7-a) et un vent faible qui tournait vers le nord sans avoir le temps de s’établir à Niamey en fin d’après-midi (Fig. 4.8-a).
(a) (b)
Figure 4.18 : Journées standard du module et de la direction du vent en Avril à Bamako (a) et en mai à Niamey (b), à 150m agl.
En résumé et compte tenu que le module du vent à 150m est inférieur à 3 ms-1 pendant la journée, la période de pré-mousson est favorable pour une exploitation éolienne essentiellement la nuit, pendant le jet nocturne.
Les figures 4.19 présentent les roses de la période de mousson caractérisée par le mois d’août à Bamako et à Niamey. On se trouve en pleine saison des pluies avec une répartition homogène de la vitesse dans tous les secteurs à composante d’ouest (Fig. 4.19-a et e). Mais les roses de la fréquence montrent que la direction prédominante est toujours celle du sud-ouest. Les fortes vitesses de vent d’est sont associées à des systèmes convectifs. Elles disparaissent en partie après filtrage de la pluie (Fig. 4.19-c-d-g-h). Cependant ce filtrage ne concerne que l’épisode de pluies et non pas les fortes rafales précédant les lignes de grain qui se produisent généralement en fin d’après-midi vers 18h -19h. Ces dernières subsistent encore dans la rose des modules.
Le cycle diurne est peu marqué, en module comme en direction (Fig. 4.20) avec un jet nocturne de mousson qui atteint juste 4 à 5 ms-1, favorable à la production de l’énergie éolienne. Pendant la journée, le vent est encore de la mousson, de l’ordre de 3-3.5 ms-1.
La figure 4.21 illustre les roses des vents de la période de post-mousson caractérisées par le mois d’octobre à Bamako et à Niamey. Les vents sont quasiment anisotropes tant en module qu’en fréquence d’occurrence. La mousson n’est plus que faiblement prédominante. L’Harmattan se rétablit ce qui montre que l’ITD se trouve proche des deux villes et passe parfois au sud pendant la journée.
Le cycle diurne en direction est bien marqué avec une alternance entre la mousson (pendant la nuit et le matin) et l’Harmattan l’après midi (Fig. 4.22). Les heures de présence du jet nocturne (de 3 à 5 ms-1) sont une tranche favorable à la production de l’énergie éolienne. On peut aussi utiliser à Bamako, les heures de la journée où le module du vent dépasse légèrement 3 ms-1.
Enfin, la figure 4.23 présente les roses des vents de la période sèche caractérisée par le mois de décembre sur les deux sites. Le vent est essentiellement de l’Harmattan. L’ITD est repassé définitivement au sud des deux villes. Les roses des fréquences sont redevenues unidirectionnelles. Les vents forts commencent à s’installer avec des modules de vitesses qui pointent à 8-9 ms-1.
(a)
Wind speed (m /s) distribution (Bam ako August 2005)
0 2 4 6 8 10 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270
285 300
315 330 345
(b)
Wind directions frequencies (%) (Bamako August 2005)
0 7 14 21 28 35 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165150 180 210195
225 240 255 270
285 300
315 330345
(c)
Wind speed (m/s) distribution (Bamako August 2005)
0 2 4 6 8 100
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165150 180 210195
225 240 255 270
285 300
315 330345
(d)
Wind directions frequencies (%) (Bamako August 2005)
0 7 14 21 28 350
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(e)
Wind speed (m /s) distribution (Niam ey August 2006) at 150m
0 2 4 6 8 10 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270
285 300
315 330 345
(f)
Wind directions frequencies (%) (Niamey August 2006) at 150m
0 7 14 21 28 35 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(g)
Wind speed (m /s) distribution (Niam ey August 2006) at 150m
0 2 4 6 8 100
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(h)
Wind directions frequencies (%) (Niamey August 2006) at 150m
0 7 14 21 28 350
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
Figure 4.19 : Roses du module et de la fréquence d’occurrence des vents du mois d’août à Bamako et à Niamey, avec toutes les observations (a et b, pour Bamako ; e et f pour Niamey) ou en filtrant les épisodes de pluie (c et d
(i) avec pluies
(ii) sans pluie
(iii) avec pluies
(iv) sans pluie
(a) (b)
Figure 4.20 : Même légende qu’en Fig. 4.18, pour le mois d’Août.
(a)
Wind speed (m /s) distribution (Bam ako October 2005)
0 2 4 6 8 10 0
15 30
45 60
75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270
285 300
315 330 345
(b)
Wind directions frequencies (%) (Bamako October 2005)
0 7 14 21 28 35 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(c)
Wind speed (m /s) distribution (Niam ey October 2006) at 150m
0 2 4 6 8 100
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
+
(d)
Wind directions frequencies (%) (Niamey October 2006) at 150m
0 7 14 21 28 350
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
Figure 4.21 : Même légende qu’en Fig. 4.17, pour le mois d’Octobre.
(a) (b)
Figure 4.22 : Même légende qu’en Fig. 4.18, pour le mois d’Octobre.
Le cycle diurne en direction est quasiment inexistant (Fig. 4.24). L’Harmattan est tout à fait stationnaire (Fig. 4.23-b et d). Il est le plus fort la nuit et en début de matinée, pendant le jet, et encore plus fort que pour les autres périodes de l’année.
Cette période de vent chaud et sec continuera jusqu’au mois de février ou début mars.
(a)
Wind speed (m /s) distribution (Bam ako December 2005)
0 2 4 6 8 100
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(b)
Wind directions frequencies (%) (Bamako December 2005)
0 7 14 21 28 350
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(c)
Wind speed (m /s) distribution (Niam ey Decem ber 2006) at 150m
0 2 4 6 8 10 0
15 30
45 60
75 90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
(d)
Wnd directions frequencies (%) (Niamey December 2006) at 150m
0 7 14 21 28 35 0
15 30 45
60 75
90 105 120 135 165 150 180 210 195
225 240 255 270
285 300
315 330 345
Figure 4.23 : Même légende qu’en Fig. 4.17, pour le mois de Décembre.
Les conditions sont là encore très favorables à la production d’énergie éolienne et ceci, pendant toute la journée, même si le cycle diurne du module de la vitesse présente un affaiblissement des vitesses pendant tout l’après-midi avant de se rétablir à nouveau en début de nuit (Fig. 4.24).
(a) (b)
Figure 4.24 : Même légende qu’en Fig. 4.18, pour le mois de Décembre.