Grid → Distribution
Wind Farm → Hub
Backup → Distribution
Distribution → Town
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Lydie Venticore Energy
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Normal Mode
Administrator Controls
Wind Speed
-
m/s
+
Weather Conditions
Local time
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.
Block Diagram
Real-Time Flow
Use Cases
Deployment
Implementation
UML Classes
System States
Context
Requirements
Database
Internal Blocks
Simulate Grid Outage
Power Produced
0 kW
Wind Farm
Voltage / Frequency
20.0 kV /50Hz
Battery Flow: 0 kW
Power History
Storage System
Mathematical Models$SOC(t) = SOC(t-1) + \int_{0}^{t} \frac{P_{flux}(\tau)}{E_{max}} d\tau$
Où \(SOC\) est l'état de charge (%), \(P_{flux}\) la puissance nette (kW) et \(E_{max}\) la capacité totale du stockage (kWh).
Central Storage
50.0%
Local Storages (T1-T8)
80.0%
T1
80%
T2
80%
T3
80%
T4
80%
T5
80%
T6
80%
T7
80%
T8
80%
Wind Farm Maintenance
T1
Opérationnelle
Dépanner
T2
Opérationnelle
Dépanner
T3
Opérationnelle
Dépanner
T4
Opérationnelle
Dépanner
T5
Opérationnelle
Dépanner
T6
Opérationnelle
Dépanner
T7
Opérationnelle
Dépanner
T8
Opérationnelle
Dépanner
Main Grid
Online
Distribution Cabin
Powered
Event log
Electrical Network Architecture
Use Case Diagram
Real-Time Energy Flow
Deployment Diagram
Software Architecture (Implementation)
UML Class Diagram
System State Diagram
SysML Context Diagram
Requirements Diagram
Functional Requirements
R1: Wind power generation
✓ satisfait
Generate electricity from wind
→ Turbine, WindFarm
400 kW max
R2: Local storage
✓ satisfait
Each turbine has local storage
→ Battery, Turbine
8 × 100 kWh
R3: Backup mode
✓ satisfait
Automatic switch in case of grid failure
→ SimulationEngine, PowerGrid
Auto-detect
R4: SCADA Supervision
✓ satisfait
Real-time equipment monitoring
→ Dashboard, Chart, EventLog
Temps réel
R5: City distribution
✓ satisfait
Continuous city load power supply (80 kW)
→ DistributionCabin, Town
80 kW
Non-Functional Requirements
R6: Switchover time
✓ satisfait
Backup switchover < 10 seconds
→ transitionTimer
10s max
R7: Battery autonomy
✓ satisfait
Minimum 2h autonomy in backup mode
→ Battery capacity
1200 kWh / 80 kW = 15h
R8: Availability
✓ satisfait
System availability ≥ 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 |
Equipment & Technical Specifications Table
Production
| Equipment | Technical Specifications | Justification |
|---|---|---|
| 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) |
Storage
| Equipment | Technical Specifications | Justification |
|---|---|---|
| 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 |
Grid & Distribution
| Equipment | Technical Specifications | Justification |
|---|---|---|
| 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 |
Load
| Equipment | Technical Specifications | Justification |
|---|---|---|
| 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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System Concepts Table
| Category | Concept | Description | Value / Formula | Status |
|---|---|---|---|---|
| Wind Production | 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 | |
| Storage | 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 | |
| Network & Distribution | 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 | |
| Weather & Environment | 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 Scene | 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 | |
| Operating Modes | 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 | |
| Roles & Security | 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 | |
| Architecture Diagrams | 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 | |
| Interface & Visualization | 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 |