Éoliennes et télévision numérique terrestre

2014/06/01 Itziar Angulo Pita - UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako irakaslea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia

Les parcs éoliens et la télévision ont-ils quelque chose à voir ?

Il y a dix ans, après l'installation de trente éoliennes sur le mont Oiz, elles ont commencé à avoir du mal à regarder la télévision dans la zone de Markina. À ce moment-là, le signal analogique était transmis par deux émetteurs situés au sommet. Les effets sur ce signal étaient évidents : l'image était pliée, pleine d'interférences et les fluctuations de luminosité étaient gênantes pour la vue.

Qu'est-ce qui se passait alors? Les parcs éoliens produisent un certain nombre d'effets sur les signaux électromagnétiques et, dans certains cas, les services de télécommunication offerts dans l'environnement peuvent subir une dégradation de la qualité. Autrement dit, les éoliennes dispersent le signal électromagnétique qui leur arrive dans toutes les directions. En outre, en se déplaçant pour produire de l'énergie, le signal dispersé est variable. Par conséquent, les caractéristiques des signaux diffus dépendent de plusieurs facteurs, certains fixes, comme la distance entre l'émetteur et le récepteur, la taille et les matériaux des éoliennes, et d'autres variables par rapport au temps, comme la vitesse de rotation des bras ou l'orientation du rotor. Lorsque le signal principal est combiné au signal dispersé, une interférence peut se produire.

Heureusement, le problème d'Oiz a été résolu avec de nouvelles antennes. Cependant, depuis lors, un long chemin de recherche a été ouvert. D'une part, il était en attente de déterminer l'incidence possible des parcs éoliens sur la télévision numérique. D'autre part, pour pouvoir prévoir d'éventuelles dégradations dans des cas similaires à ceux actuels, il fallait un modèle mathématique qui décrivait les caractéristiques de la propagation du signal.

L'influence des parcs éoliens sur la télévision numérique terrestre

La télévision numérique nous a apporté de nombreux avantages par rapport à la télévision analogique: plus de chaînes, des images plus propres, un son de meilleure qualité et moins d'interférences, par exemple. En outre, la télévision numérique a besoin de moins de puissance qu'une transmission analogique pour recevoir un bon signal. Cependant, il ne peut rien supporter. C'est pourquoi, par une évaluation empirique, nous avons analysé si dans la TNT il y avait une dégradation de la réception causée par un parc éolien et, le cas échéant, son montant.

Tout d'abord, il faut tenir compte des caractéristiques du canal de diffusion. Selon la position relative entre l'émetteur-turbine-récepteur, deux zones d'influence sont distinguées. Dans l'un d'eux, appelé forward scattering, l'émetteur, l'éolienne et le récepteur sont situés pratiquement sur la même ligne. Par conséquent, comme pour la lumière, le récepteur se situe dans l'ombre électromagnétique, dans une zone de faible intensité. Dans le backscattering, le déploiement suit un modèle multi-parcours. Autrement dit : outre le signal principal, un récepteur reçoit des signaux d'écho de chaque éolienne, dont le comportement sera variable par rapport au temps dû au mouvement de rotation des bras.

Plus précisément, le système DVB-T, actuellement utilisé pour la transmission, a été analysé. Pour ce faire, nous avons mesuré quelques jours dans la zone d'Oiz. Grâce à des équipements spécialisés et à un traitement de signal de laboratoire, nous mesurons les seuils de réception du système dans différentes situations. Le portail de réception est le rapport le plus bas entre le signal à transmettre et les amplitudes des signaux sonores nécessaires à la génération d'images et de sons à la télévision. Il a été conclu que, par rapport aux portails d'accueil reçus dans des situations sans parc éolien, les conditions les plus difficiles d'accueil sont données dans la zone de backsckattering. En outre, nous avons eu l'occasion de démontrer que les incorporations des portails de réception qui précèdent un parc éolien dépendent de l'intensité et de la variabilité temporelle des signaux dispersés. Aucun effet significatif n'a été détecté dans la zone de forward scattering.

Ces résultats montrent qu'un parc éolien peut affecter la réception du système DVB-T. Cependant, cette situation ne sera pas habituelle et ne se produira que dans certaines conditions.

Description de la propagation du signal

Bien que les cas d'interférence soient rares, si des problèmes surviennent, les solutions sont souvent coûteuses et complexes. Il est donc préférable de prévoir d'éventuelles dégradations dans les services envoyés. Par conséquent, un nouveau modèle de canal a été proposé qui décrit le déploiement habituel autour d'un parc éolien.

Le modèle de canal se compose de quatre composants:

- Nombre de signaux avec parcours multiples, c'est-à-dire nombre d'éoliennes qui composent le parc éolien.

- Retard sur chaque signal multicanal. Pour connaître le retard on calcule la différence entre les distances du parcours direct (émetteur-récepteur) et l'indirect (émetteur-turbine-récepteur).

- Amplitude de chaque signal multiparcours, c'est-à-dire la puissance moyenne du signal dispersé mesurée dans le récepteur. La description du processus de dispersion du signal est effectuée par des modèles de dispersion. Ces modèles expliquent la dispersion dans toutes les directions du signal attaquant l'aérogénérateur.

Les modèles classiques de dispersion indiquent seulement le signal dispersé par les pales, de sorte qu'ils ne tiennent pas compte du signal dispersé par la tour ni de la variabilité temporelle due au mouvement de rotation des bras. De plus, grâce aux mesures effectuées dans la zone Oiz, nous constatons que ces modèles classiques de dispersion ne s'adaptent pas bien aux signaux réels. C'est pourquoi un nouveau modèle de dispersion basé sur le signal est proposé par la tour de l'éolienne. En fait, selon des simulations faites par l'ordinateur, étant la tour métallique (contrairement aux bras), c'est la tour elle-même qui disperse la plupart du signal.

- Spectre doppler de chaque signal multiparcours. Le spectre Doppler permet de connaître la nature d'un comportement variable par rapport au temps du signal.

Une fois les signaux mesurés traités, nous soulevons des spectres Doppler pour le modèle de canal. Concrètement, nous avons choisi trois spectres Doppler, chacun représentant une situation différente en termes de variabilité temporelle: haute, moyenne et basse.

En résumé, ce modèle de canal s'adapte aux conditions propres de tous les cas objet d'étude, considérant, entre autres, la position relative entre émetteur-turbine-récepteur, la taille de l'éolienne, la vitesse de rotation maximale des pales, les caractéristiques de l'émetteur et de l'antenne du récepteur, ainsi que la fréquence.

Essayer d'éviter les problèmes entre les éoliennes et la télévision numérique

Les résultats obtenus dans ce travail ont permis de répondre aux demandes de recherche soulevées par l'Union internationale des télécommunications depuis la détection des premiers cas. L'Union internationale des télécommunications (UIT) est une organisation spécialisée dépendant de l'Organisation des Nations Unies qui coordonne les réseaux et les services de télécommunication. Pour ce faire, il publie des recommandations internationales qui ne sont pas contraignantes.

Avant le début de cette étude était en vigueur la recommandation ITU-R BT.805 sur la télévision et les éoliennes. Dans cette recommandation, seule la télévision analogique est analysée et pour prévoir l'impact possible on ne prend en compte qu'une turbine, c'est-à-dire qu'on ne peut pas calculer l'effet conjoint d'un parc composé de plusieurs éoliennes.

Une nouvelle recommandation appelée ITU-R BT.1893 a été ouverte en 2011. Cette nouvelle recommandation se concentre sur la télévision numérique. La recommandation fait référence aux conclusions de cette étude sur la qualité de la télévision numérique.

Cependant, la nouvelle recommandation a également certaines limitations. Par exemple, le modèle de dispersion décrit ne correspond pas aux signaux mesurés et, comme avec l'ITU-R bt.805, il représente le signal dispersé par un seul aérogénérateur. Par conséquent, étant donné que le modèle de canal proposé corrige ces lacunes, nous continuerons à nous efforcer d'améliorer la réglementation internationale et d'éviter ainsi les problèmes qui pourraient surgir entre les éoliennes et les télécommunications.

Bibliographie Bibliographie

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Ce travail de recherche a bénéficié du financement partiel du Ministère de l'Économie et de la Compétitivité (TEC2012-32370), du Gouvernement Basque (programme d'aides Saiotek) et de l'Université du Pays Basque (appel à recruter la spécialisation de chercheurs docteurs).