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Ortszeit
08:00
$P_{eol} = \begin{cases} 0 & V < 3 \\ 0.07 \cdot (V - 3)^3 & 3 \le V \le 12 \\ 50 & V > 12 \end{cases}$
Puissance théorique : $P_{th} = \frac{1}{2} \rho A V^3 C_p \eta$
Où \(\rho\) est la densité de l'air, \(A\) la surface balayée, \(C_p\) le coeff. de Betz et \(\eta\) le rendement.
Blockschaltbild
Echtzeit-Fluss
Anwendungsfälle
Bereitstellung
Implementierung
UML-Klassen
Systemzustände
Kontext
Anforderungen
Datenbank
Interne Blöcke
Netzausfall simulieren
Erzeugte Leistung
0 kW
Windpark
Spannung / Frequenz
20.0 kV /50Hz
Batteriefluss: 0 kW
Leistungshistorie
Speichersystem
Mathematische Modelle$SOC(t) = SOC(t-1) + \int_{0}^{t} \frac{P_{flux}(\tau)}{E_{max}} d\tau$
Où \(SOC\) est l'état de charge (%), \(P_{flux}\) la puissance nette (kW) et \(E_{max}\) la capacité totale du stockage (kWh).
Zentraler Speicher
50.0%
Lokale Speicher (T1-T8)
80.0%
T1
80%
T2
80%
T3
80%
T4
80%
T5
80%
T6
80%
T7
80%
T8
80%
Windparkwartung
T1
Opérationnelle
Dépanner
T2
Opérationnelle
Dépanner
T3
Opérationnelle
Dépanner
T4
Opérationnelle
Dépanner
T5
Opérationnelle
Dépanner
T6
Opérationnelle
Dépanner
T7
Opérationnelle
Dépanner
T8
Opérationnelle
Dépanner
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Funktionale Anforderungen
R1: Windenergieerzeugung
✓ satisfait
Erzeugung von Strom aus Wind
→ Turbine, WindFarm
400 kW max
R2: Lokale Speicherung
✓ satisfait
Jede Turbine verfügt über einen lokalen Speicher
→ Battery, Turbine
8 × 100 kWh
R3: Notfallmodus
✓ satisfait
Automatischer Wechsel bei Netzausfall
→ SimulationEngine, PowerGrid
Auto-detect
R4: SCADA-Überwachung
✓ satisfait
Echtzeitüberwachung der Anlagen
→ Dashboard, Chart, EventLog
Temps réel
R5: Stadtverteilung
✓ satisfait
Kontinuierliche Versorgung der Stadtlast (80 kW)
→ DistributionCabin, Town
80 kW
Nicht-funktionale Anforderungen
R6: Umschaltzeit
✓ satisfait
Umschaltung auf Notbetrieb < 10 Sekunden
→ transitionTimer
10s max
R7: Batterieautonomie
✓ satisfait
Mindestautonomie von 2h im Notbetrieb
→ Battery capacity
1200 kWh / 80 kW = 15h
R8: Verfügbarkeit
✓ satisfait
Systemverfügbarkeit ≥ 99,5%
→ Redondance turbines
8 turbines
Matrice de Dérivation
| Exigence | Dérive de | Satisfait par |
|---|---|---|
| R1 | - | Turbine |
| R2 | R1 | Battery |
| R3 | R2 | SimEngine |
| R4 | - | SCADA |
| R5 | R1 | Cabin |
| R6 | R3 | SimEngine |
| R7 | R2, R3 | Battery |
| R8 | R1, R3 | WindFarm |
Tabelle der Ausrüstung & Technische Spezifikationen
Erzeugung
| Ausrüstung | Technische Spezifikationen | Begründung |
|---|---|---|
| Éolienne (×8) | Pmax = 50 kW · V_coupure = 3 m/s · V_nominale = 12 m/s · V_max = 26 m/s · H_rotor = 18 m · 3 pales | Production totale jusqu'à 400 kW, adaptée à la charge ville (80 kW) et au stockage |
| Génératrice synchrone | 50 kW · triphasée · rendement η ≈ 92% | Conversion mécanique → électrique, standard industriel pour éoliennes MW échelle réduite |
| Onduleur DC/AC | DC → AC 400V / 50 Hz · modulation PWM · THD < 5% | Synchronisation avec le réseau, qualité du signal sinusoïdal pour la distribution |
| Multiplicateur mécanique | Ratio ≈ 1:50 · entraînement rotor → génératrice | Adaptation de la vitesse lente du rotor (~30 RPM) au régime de la génératrice (~1500 RPM) |
Speicherung
| Ausrüstung | Technische Spezifikationen | Begründung |
|---|---|---|
| Batterie locale (×8) | 100 kWh · LiFePO₄ · SOC initial 35% · taux charge/décharge max | Stockage décentralisé par turbine : absorption surplus vent, autonomie locale en cas de panne réseau |
| Batterie centrale (×1) | 400 kWh · LiFePO₄ · SOC initial 50% | Tampon centralisé : garantit l'alimentation de la ville (80 kW) pendant ≥ 2h en mode secours |
| BMS (Battery Management System) | Surveillance SOC, tension, température · équilibrage cellulaire | Sécurité et longévité des batteries, prévention surcharge/décharge profonde |
Netz & Verteilung
| Ausrüstung | Technische Spezifikationen | Begründung |
|---|---|---|
| Réseau central HT | 220 kV · source principale nationale · fréquence 50 Hz | Fournisseur principal, alimente le parc en complément quand le vent est insuffisant |
| Lignes HT (pylônes ×8) | Pylônes monopôles · câbles triphasés · portée ~50 m | Transport haute tension depuis la centrale vers la sous-station de distribution |
| Sous-station / Cabine de distribution | Transformateur 20 kV → 400 V · capacité 100 kW · régulation tension/fréquence | Abaissement de tension pour la distribution locale, point de basculement réseau ↔ secours |
| Câbles collecteurs (parc → hub) | Câbles enterrés DC · 8 lignes depuis les turbines | Collecte de l'énergie produite par chaque turbine vers le hub centralisateur |
| Lignes basse tension (cabine → ville) | 400 V triphasé · pylônes bois · transformateurs de rue | Distribution finale vers les habitations et infrastructures de la ville |
Last
| Ausrüstung | Technische Spezifikationen | Begründung |
|---|---|---|
| Charge ville | 80 kW · consommation continue · résidentielle + commerces | Charge principale à alimenter : dimensionne la capacité minimale du parc et du stockage |
| Éclairage public (lampadaires) | LED · activation automatique crépusculaire/météo · ~20 lampadaires | Sécurité routière nocturne et par mauvais temps, piloté par le système de contrôle |
| Feux tricolores (intersections) | Cycle 20s (8s Z vert → 2s Z jaune → 8s X vert → 2s X jaune) | Régulation du trafic urbain, simulation réaliste de la consommation d'infrastructure |
Résumé Capacitaire
400 kW
Production max (8 × 50)
1 200 kWh
Stockage total (8×100 + 400)
80 kW
Charge ville constante
15 h
Autonomie max (1200/80)
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Tabelle der Systemkonzepte
| Kategorie | Konzept | Beschreibung | Wert / Formel | Status |
|---|---|---|---|---|
| Windenergieerzeugung | Éolienne (T1–T8) | Aérogénératrice à axe horizontal, 3 pales, mât 18 m | Pmax = 50 kW · 8 unités | ✓ Opérationnel |
| Courbe de puissance | Modèle cubique entre vitesse de coupure et nominale | P = 0.07 × (V−3)³ pour 3 ≤ V ≤ 12 m/s | ✓ Modèle actif | |
| Puissance théorique | Formule physique de l'énergie cinétique du vent | P = ½ρAV³Cpη | ✓ Documentation | |
| Génératrice synchrone | Conversion mécanique → électrique, triphasée | 50 kW · η ≈ 92% | ✓ Modélisé | |
| Multiplicateur mécanique | Adaptation RPM rotor → génératrice | Ratio 1:50 (~30 → 1500 RPM) | ✓ Modélisé | |
| Panne aléatoire | Probabilité de panne (surchauffe, capteur, mécanique, onduleur) | p = 0.005% / tick (×16 en tempête) | ✓ Simulation | |
| Speicherung | Batterie locale (×8) | Stockage décentralisé par turbine, LiFePO₄ | 100 kWh · SOC₀ = 35% | ✓ Actif |
| Batterie centrale | Tampon centralisé pour alimenter la ville en secours | 400 kWh · SOC₀ = 50% | ✓ Actif | |
| État de charge (SOC) | Pourcentage de charge restante, mis à jour en temps réel | SOC(t) = SOC₀ + ∫(P/E_max)dt | ✓ Calculé | |
| Flux batterie | Puissance nette charge (+) / décharge (−) | P_flux = P_éol − P_ville | ✓ Temps réel | |
| Capacité totale | Somme de tous les stockages du parc | 8 × 100 + 400 = 1 200 kWh | ✓ Constant | |
| Netz & Verteilung | Réseau central HT | Source principale nationale haute tension | 220 kV · 50 Hz | ✓ En ligne |
| Cabine de distribution | Sous-station transformant HT → BT pour la ville | 20 kV → 400 V · 100 kW | ✓ Opérationnel | |
| Hub collecteur | Point de fusion des câbles depuis les 8 turbines | 8 entrées DC → 1 sortie | ✓ Actif | |
| Pylônes HT (×8) | Lignes haute tension monopôles depuis la centrale | Câbles triphasés · portée ~50 m | ✓ Construit | |
| Lignes BT (cabine → ville) | Distribution basse tension via pylônes bois | 400 V triphasé · transfo. de rue | ✓ Actif | |
| Wetter & Umgebung | Conditions météo | 3 états : Dégagé, Pluie, Tempête (sélectionnable) | CLEAR / RAIN / STORM | ✓ Interactif |
| Cycle jour/nuit | Éclairage dynamique soleil/lune, 2 min = 24 h simulées | simTime ∈ [0, 24[ · 120s/cycle | ✓ Actif | |
| Système de pluie | 15 000 particules, vitesse et opacité selon météo | PointsMaterial · wind push | ✓ Rendu 3D | |
| Éclairs (tempête) | Flashs DirectionalLight aléatoires en mode STORM | intensité 10–30 · p = 1.5% | ✓ Effet visuel | |
| 3D-Szene | Moteur de rendu | Three.js WebGL avec ombres PCFSoft et tone mapping ACES | renderer + scene + camera | ✓ Actif |
| Terrain procédural | PlaneGeometry 800×800 avec bruit gaussien pour collines | getTerrainHeight(x, z) | ✓ 150×150 segments | |
| Ville générée | Réseau routier, maisons, arbres, feux tricolores, véhicules | spawnTown(50, 140) | ✓ Procédural | |
| Contrôle caméra | OrbitControls avec damping, double-clic pour recentrer | maxDist 800 · zoomSpeed 0.6 | ✓ Interactif | |
| Clôtures de sécurité | Fils barbelés, panneaux danger, étincelles animées | createSecurityFence() | ✓ 3 zones | |
| Betriebsmodi | Mode Normal | Réseau connecté, production stable, surplus → batteries | gridOnline = true | ✓ État initial |
| Mode Transition | Coupure détectée, temporisation avant basculement (10 s) | timer = 10.0 s | ⚠ Transitoire | |
| Mode Secours | Batteries actives, réseau déconnecté, alimentation ville | gridOnline = false · batteries → ville | ✖ Hors ligne | |
| Mode Restauration | Reconnexion réseau, synchronisation tension/fréquence (20 s) | timer = 20.0 s · sync V/F | ↻ Synchronisation | |
| Rollen & Sicherheit | Utilisateur | Accès lecture seule : KPIs, graphiques, diagrammes | role = 'user' | ✓ Sans auth. |
| Administrateur | Contrôle total : vent, météo, pannes, coupure réseau | role = 'admin' · login requis | ✓ Authentifié | |
| Session persistante | Rôle sauvegardé via miniappsAI.storage (sync cross-device) | storage.setItem('userRole') | ✓ Persistant | |
| Architekturdiagramme | Schéma Bloc | Architecture réseau : Vent → Parc → Hub → Cabine → Ville | SVG inline | ✓ Modal |
| Flux temps réel | Diagramme animé des flux d'énergie entre nœuds | SVG + CSS animations | ✓ Dynamique | |
| UML Classes | Diagramme de classes : Turbine, WindFarm, Battery, etc. | 7 classes · composition/agrégation | ✓ SVG | |
| UML États | Machine à états : Normal → Transition → Secours → Restauration | 4 états · 6 transitions | ✓ SVG | |
| SysML (BDD, IBD, Séquences…) | BDD, IBD turbine, séquences, contexte, acteurs, paramétrique, exigences | 7 diagrammes SysML | ✓ SVG | |
| Matériel & Exigences | Tableau matériel technique + diagramme d'exigences R1–R8 | HTML tables + SVG | ✓ Modals | |
| Schnittstelle & Visualisierung | Dashboard latéral | Panneau repliable avec KPIs, contrôles, journal d'événements | 400px · responsive mobile | ✓ Toggle |
| Graphique temps réel | Chart.js : puissance vent, ville, SOC moyen (30 derniers points) | Chart.js line · 3 datasets | ✓ 1s/tick | |
| Journal d'événements | Log en temps réel : pannes, météo, basculements, réparations | logEvent() · scroll auto | ✓ Temps réel | |
| Formules KaTeX | Rendu mathématique des équations dans les détails de calcul | KaTeX 0.16.8 | ✓ CDN | |
| Simulation | Boucle principale | requestAnimationFrame → updateSimulation(dt) → render() | 60 FPS cible · dt borné [0.0001, 0.1] | ✓ Actif |
| Véhicules autonomes | Voitures avec feux, clignotants, freinage, évitement collision | createVehicle() · AI locale | ✓ Temps réel | |
| Feux tricolores | Cycle 20 s : 8s Z vert → 2s Z jaune → 8s X vert → 2s X jaune | trafficCycle % 20 | ✓ Synchronisé | |
| Particules d'énergie | Cylindres lumineux le long des câbles pour visualiser les flux | updateFlow() · additive blending | ✓ Dynamique |