Éoliennes à carrousel. Quels types d'éoliennes sont les plus efficaces : caractéristiques, avantages et inconvénients

Types d'éoliennes

Les éoliennes se distinguent par :
- nombre de pales ;
— type de matériaux pour les pales ;
— emplacement vertical ou horizontal de l'axe d'installation ;
— version étape par étape des lames.

De par leur conception, les éoliennes sont divisées en fonction du nombre de pales : monopales, bipales, tripales et multipales. La présence d’un grand nombre de pales leur permet de tourner avec très peu de vent. La conception des pales peut être divisée en rigide et en voile. Les éoliennes à voile sont moins chères que les autres, mais nécessitent des réparations fréquentes.

L'un des types d'éoliennes est horizontal

Les éoliennes verticales commencent à tourner lorsque le vent est faible. Ils n'ont pas besoin de girouette. Cependant, leur puissance est inférieure aux éoliennes à axe horizontal. Le pas des pales de l’éolienne peut être fixe ou variable. Le pas variable des pales permet d'augmenter la vitesse de rotation. Ces éoliennes sont plus chères. Les conceptions d’éoliennes à pas fixe sont fiables et simples.

Générateur vertical

Ces éoliennes sont moins coûteuses à entretenir car installées à faible hauteur. Ils comportent également moins de pièces mobiles et sont plus faciles à réparer et à fabriquer. Cette option d'installation est facile à réaliser de vos propres mains.

Éolienne verticale

La conception d'une éolienne avec des pales optimales et un rotor unique offre un rendement élevé et ne dépend pas de la direction du vent. Les éoliennes de conception verticale sont silencieuses. L’éolienne verticale a plusieurs types de conception.

Éoliennes orthogonales

Éolienne orthogonale

De telles éoliennes ont plusieurs pales parallèles installées à distance de l'axe vertical. Le fonctionnement des éoliennes orthogonales n’est pas affecté par la direction du vent. Ils sont installés au niveau du sol, ce qui facilite l'installation et l'exploitation de l'installation.

Éoliennes basées sur le rotor Savonius

Les pales de cette installation sont des semi-cylindres spéciaux qui créent un couple élevé. Les inconvénients de ces éoliennes incluent une consommation élevée de matériaux et un faible rendement. Pour obtenir un couple élevé avec le rotor Savonius, un rotor Darrieus est également installé.

Éoliennes avec rotor Daria

Outre le rotor Darrieus, ces unités disposent d'un certain nombre de paires de pales au design original pour améliorer l'aérodynamisme. L'avantage de ces installations est la possibilité de leur installation au niveau du sol.

Éoliennes hélicoïdales.

Il s'agit d'une modification de rotors orthogonaux avec une configuration spéciale de pales, qui permet une rotation uniforme du rotor. En réduisant la charge sur les éléments du rotor, leur durée de vie augmente.

Éoliennes basées sur le rotor Daria

Éoliennes multipales

Éoliennes multipales

Les éoliennes de ce type sont une version modifiée des rotors orthogonaux. Les pales de ces installations sont installées sur plusieurs rangées. La première rangée de pales fixes dirige le flux du vent vers les pales.

Éolienne à voile

Le principal avantage de cette installation est la possibilité de travailler dans des vents légers de 0,5 m/s. L'éolienne à voile peut être installée n'importe où, à n'importe quelle hauteur.

Éolienne à voile

Les avantages incluent : une faible vitesse du vent, une réponse rapide au vent, la légèreté de la construction, la disponibilité du matériel, la maintenabilité, la possibilité de fabriquer un moulin à vent de vos propres mains. L'inconvénient est la possibilité de casse en cas de vent fort.

Éolienne horizontale

Éolienne horizontale

Ces installations peuvent avoir un nombre de pales différent. Pour qu’une éolienne fonctionne, il est important de choisir la bonne direction du vent. L'efficacité de l'installation est obtenue grâce au faible angle d'attaque des pales et à la possibilité de leur réglage. De telles éoliennes ont de petites dimensions et un faible poids.

Dans la vie moderne, les modèles rotatifs de haute qualité fonctionnent parfaitement. Ils comportent des mâts préfabriqués originaux.

Les structures du rotor diffèrent par l'emplacement de l'axe de rotation par rapport à la surface de la terre.

caractéristiques générales

Ces mécanismes sont dotés d'un certain nombre de caractéristiques importantes par rapport aux éoliennes à axe horizontal. Ils ne disposent pas en tant que tels de nœuds d'orientation par rapport au flux du vent. Cela réduit considérablement toutes les charges hydroscopiques. En raison de sa structure, dans absolument n'importe quelle direction du vent, la structure est située dans une position complètement arbitraire.

De ce fait, sa mise en œuvre est plus simple. Dans de tels mécanismes, l'apparition d'une rotation crée la force de levage des pales, ainsi que des forces de résistance.

Types de mécanismes à axe de rotation vertical :

1. Conception orthogonale.
2. Mécanisme Darrieus.
3. Mécanisme Savonius.
4. Conception sur un rotor multipale avec une aube directrice.
5. Générateur de conception hélicoïdale.

Éoliennes orthogonales

Un tel générateur contient plus d’une pale. Les pales sont situées parallèlement à l'axe et sont situées à une certaine distance de celui-ci.

Le mécanisme considéré est considéré comme le plus efficace et le plus fonctionnel. Si nous parlons de certains des inconvénients d'un tel générateur, un certain effet sonore est créé lors de son fonctionnement. De plus, beaucoup d’efforts sont consacrés au maintien de son fonctionnement. Dans le même temps, la structure a généralement une courte durée de vie des unités de support en raison des charges dynamiques importantes.

Générateurs avec rotor Daria

Nous devons rendre hommage à ce mécanisme - il se caractérise par une grande puissance et une grande vitesse. De plus, le rotor a un coût assez faible. Les inconvénients incluent une faible efficacité. De plus, cette conception n'est pas capable de démarrer indépendamment avec un flux venant en sens inverse uniforme.

Générateurs avec rotor Savonius

Ce type de générateur est assez largement utilisé pour le fonctionnement de haute qualité des centrales électriques domestiques. De par sa conception, un tel rotor est une éolienne comportant plusieurs demi-cylindres qui tournent en permanence autour de son axe.

Le principal avantage du rotor est le suivant : la roue éolienne tourne constamment dans le même sens et est absolument indépendante de la direction du vent. L’inconvénient est la faible efficacité de l’utilisation de l’énergie éolienne.

Ce type de générateur est considéré comme le plus fonctionnel des rotors verticaux. Des performances similaires sont obtenues en utilisant une rangée supplémentaire de lames. L’une des rangées absorbe le flux du vent et l’envoie ensuite à la deuxième rangée de pales. Dans le même temps, le flux lui-même est compressé.

Cette transformation entraîne une augmentation significative de la vitesse d'écoulement, ainsi que de la puissance du rotor dans son ensemble. Cela améliore les performances du système. Cela est dû à l'utilisation d'un nombre beaucoup plus important de pales de conception.

Une conception avec un tel système est dotée d'une rotation du rotor beaucoup plus silencieuse. Cet avantage caractéristique réduit la charge sur les unités de support. En conséquence, la durée de vie du mécanisme est considérablement augmentée. Dans le même temps, le coût du rotor est assez considérable en raison de la technologie complexe de sa production.

Avantages et inconvénients des mécanismes à axe vertical

Les avantages comprennent :

1. Il n'y a donc pas besoin de dépenser davantage en équipements spéciaux dont l'action aurait pour but de déterminer la direction du vent soufflant et d'orienter le générateur vers le flux d'air ;
2. Un petit nombre de pièces mobiles, de sorte que les coûts de production et de réparations ultérieures sont tout à fait insignifiants ;
3. La conception d'un tel rotor est plus basse et lors de son entretien, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à des ascenseurs spéciaux pour accueillir le personnel de maintenance en hauteur ;
4. Le rendement élevé du rotor n'est absolument pas affecté par l'angle ou la vitesse de la direction du vent.

Cependant, il est nécessaire de préciser que diverses études sont constamment menées pour augmenter la fonctionnalité de ce type d'éoliennes. Cela est dû au fait que les rotors à axe vertical présentent également certains inconvénients.

Ceux-ci inclus:

1. Un volume assez important de lames système ;
2. L'efficacité d'une telle éolienne est environ trois fois inférieure à l'efficacité d'un mécanisme à axe horizontal.

Que faut-il considérer lors du choix ?

Avant que la décision d'acheter ce type de mécanisme ne soit prise, un certain nombre de conditions doivent encore être prises en compte. Par exemple, si de forts courants de vent ne sont pas observés dans votre région d'origine, l'utilisation d'une telle conception de rotor ne sera généralement pas rentable.

Pour une zone donnée, un générateur avec une puissance relativement faible est mieux adapté. L'inverse est également vrai : dans la nature, il existe souvent des zones de terrain où les masses d'air changent de direction plusieurs fois toutes les 24 heures. Dans ce mode de réalisation particulier, au contraire, il est permis et possible d'utiliser un rotor à axe vertical.

Fabrication de bricolage

Vous devez d’abord fabriquer ce qu’on appelle une turbine.

Pour cela nous avons besoin de :

1. Fabrication de supports supérieurs et inférieurs. Le marquage est mieux effectué à l'aide d'une scie sauteuse. Il est nécessaire de découper deux cercles de même diamètre dans du plastique. Au centre du premier cercle, il faudra faire un trou de 30 cm qui deviendra le support supérieur.
2. Prenons le hub automobile le plus ordinaire. Faisons quatre trous de même taille sur le support inférieur. Cela nous permettra de renforcer le hub.
3. Nous ferons un croquis détaillé pour illustrer l'emplacement des lames du système et marquez sur notre support situé en dessous des zones où seront ensuite fixés les coins préparés. Ils sont conçus pour relier la lame et le support.
4. Maintenant, mettez les lames en pile, attachez-les et coupez-les à la taille souhaitée. La longueur des pales détermine directement la quantité d’énergie éolienne qu’elles peuvent recevoir. Cependant, il existe également une instabilité en cas de vent fort.
5. Marquons les lames pour fixer les coins. Ensuite, nous perçons des trous spéciaux dans ces lames.
6. Nous fixons le support et les lames en utilisant des coins préparés.

Nous fabriquons le rotor de nos propres mains :

1. Placez deux bases de rotor l'une sur l'autre, en même temps, nous semblons combiner deux trous et tracer une marque latérale. Par la suite, cette étape nous permettra de les positionner correctement.
2. Faisons maintenant deux petits gabarits en carton et collez-les soigneusement sur les bases de nos aimants.
3. Marquons l'aimant. Pour déterminer la polarité correcte, on utilise généralement un aimant avec du ruban isolant.
4. Ensuite, nous avons besoin de résine époxy avec un durcisseur. Nous l'appliquons sur la face inférieure de l'aimant.
5. Nous apportons l'aimant avec beaucoup de précaution jusqu'au bord de la base du rotor.
6. Maintenant tu peux coller nos aimants vont en fait au rotor.
7. Pour fabriquer un deuxième rotor, les aimants doivent être placés dans une polarité différente en face du premier rotor.

Nous fabriquons le stator :

Stator– une unité composée de 9 bobines. Ils sont répartis en 3 groupes. Chaque groupe comporte trois bobines. Les bobines elles-mêmes sont constituées de fils 24 AWG avec 320 tours. Les paramètres des bobines peuvent être modifiés directement.

Cela dépend de la tension requise en sortie :

1. Si vous enroulez les bobines à la main, c'est assez difficile. Pour faciliter le processus lui-même, nous fabriquerons un appareil simple - une bobineuse. Les tours des bobines sont enroulés dans le même sens. Le début et la fin des bobines doivent être enveloppés de ruban isolant et lubrifiés avec de l'époxy.
2. Lorsque les bobines sont déjà enroulées, il est nécessaire d’en vérifier l’identité. Vous pouvez utiliser des balances régulières pour cela. Ensuite, nous mesurons la résistance de nos bobines.
3. Les bobines fabriquées sont placées sur du papier ciré avec un schéma marqué dessus. La fibre de verre est située autour des bobines elles-mêmes. Ensuite, percez des trous dans le stator pour le support.
4. Le tuyau de fixation de l'axe du moyeu est évidemment coupé. Des boulons seront vissés dans les trous créés pour maintenir directement l'essieu.

Assemblage statorique

L'assemblage final:

1. Nous perçons 4 trous dans la plaque supérieure du rotor.
2. Posons quatre broches sur les plaques et installons le rotor dessus. Les rotors subissent une attraction, c'est pourquoi il est nécessaire de réaliser ce dispositif.
3. Nous alignons les rotors les uns par rapport aux autres.
4. Abaissez soigneusement et uniformément le générateur. Après cela, vous devez dévisser les goujons et retirer toutes les plaques. Nous installons le moyeu et le vissons. Des rondelles et des écrous sont généralement nécessaires pour fixer le support de lame au générateur.
5. Le générateur peut désormais être considéré comme assemblé. Nous faisons tourner le moulin à vent et mesurons les paramètres.

Ensemble générateur

Un tel rotor peut être mis en œuvre non seulement pour fournir de l'électricité aux locaux d'habitation et de bureaux. Par exemple, le stator est capable de générer une tension électrique élevée, qui peut être utilisée pour un chauffage de haute qualité des appareils électroménagers. Il convient de préciser que le courant alternatif est converti en courant continu. Cela peut être utilisé pour charger des batteries, chauffer des récipients avec de l’eau froide courante et alimenter des lanternes et des luminaires.

La structure en question est installée à une hauteur de 4 mètres au bord d’une falaise de montagne. La bride, qui, comme d'habitude, est située en bas, permet une installation rapide du rotor - il suffit de serrer quatre boulons. Mais pour des raisons de fiabilité, il serait quand même plus judicieux de les souder.

Les moulins à vent verticaux peuvent être tournés à l’aide d’une girouette. Pour eux, la direction du vent n’a pratiquement aucune importance.

Un facteur à prendre en compte lors du choix de l'emplacement d'installation du rotor est la force du vent elle-même. Les données sur la force du vent pour la zone étudiée et intéressante peuvent être facilement trouvées sur Internet. Un anémomètre, un appareil spécial permettant de mesurer la force du vent, sera également utile.

Systèmes de fabricants mondiaux et russes

Aujourd'hui, environ 75 États de la communauté mondiale l'utilisent assez largement. L’énergie éolienne reste encore aujourd’hui très populaire et fait partie intégrante de notre vie moderne. Les fabricants d’Amérique du Sud et d’Asie progressent rapidement dans le développement de cette industrie populaire.

La Chine est l’un des plus grands fournisseurs de l’industrie de l’énergie éolienne sur le marché mondial. L'Inde compte un assez grand nombre d'industries éoliennes d'une capacité totale supérieure à 3 000 MW.

Dans notre pays, l'industrie de l'énergie éolienne est développée dans de nombreuses villes et régions. Les rotors éoliens sont produits dans des villes telles que Moscou, Tachkent, Astrakhan, Ouzbékistan, Saratov, Omsk, Samara, Ekaterinbourg, Oulianovsk, Anapa et Krasnodar.

Les fabricants mondiaux comprennent des sociétés bien connues telles que : Vestas, GEEnergy, Goldwind, Enercon, DongfangElectric, SiemensWind, UnitedPower.

Aperçu des prix

Le coût des systèmes de rotor dépend principalement de la puissance de la centrale éolienne. En d’autres termes, un modèle de 2 kW peut être acheté pour 6 200 $. Pour 10 kW, la politique tarifaire pour une éolienne similaire est de 40 000 $. Afin de recharger une batterie de voiture ou un téléphone portable, vous pouvez devenir propriétaire d'une station relativement petite de 0,6 kW.

Une telle station ne coûtera pas plus de 3 000 dollars. Les rotors ont naturellement leurs propres différences de prix, et cela dépend généralement de leurs variétés et du fabricant. Le coût des rotors des modèles russes est, en règle générale, 1/3 moins cher que celui de leurs homologues occidentaux.

Dans le même temps, les indicateurs de qualité des stations ne présentent généralement pas de différences significatives et tangibles. Il est conseillé d'acheter une éolienne uniquement si vous avez les moyens d'investir une somme d'argent importante dans un investissement à long terme et si les conditions météorologiques sont favorables dans votre région de résidence.

Les éoliennes sont des moteurs qui convertissent l’énergie éolienne en travail mécanique. En fonction de la conception de l'éolienne et de sa position dans le flux de vent, les systèmes éoliens sont divisés en trois classes :
1. Éoliennes à palettes avoir une éolienne avec un ou plusieurs nombres d'ailes. Le plan de rotation de la roue éolienne dans les éoliennes à girouettes est perpendiculaire à la direction du vent, donc l'axe de rotation est parallèle au vent.
(Fig. 5a). Le coefficient d'utilisation de l'énergie éolienne de ces éoliennes atteint ξ= 0,42.
2. Carrousel et éoliennes rotatives avoir une éolienne (rotor) dont les pales se déplacent dans la direction du vent ; l'axe de rotation de la roue éolienne occupe une position verticale (Fig. 5,b). Le rendement énergétique éolien de ces éoliennes varie de 10 à 18 %.
3. Éoliennes à tambour Ils ont la même conception d'éolienne que celles à rotor et n'en diffèrent que par la position horizontale du rotor, c'est-à-dire que l'axe de rotation de l'éolienne est horizontal et situé perpendiculairement au flux du vent (Fig. 5d). Le taux d'utilisation de l'énergie éolienne de ces éoliennes est de 6 à 8 %.

Figue. 5. Systèmes d'éoliennes : a - éoliennes à palettes ; b) - les éoliennes rotatives ; c - les éoliennes à carrousel ; g - éoliennes à tambour.

Étant donné que les éoliennes à palettes fonctionnent beaucoup plus efficacement que les éoliennes rotatives et rotatives, dans la discussion suivante, nous ne parlerons que des éoliennes à palettes.

L'éolienne à palettes est constituée des éléments suivants (Fig. 6) :
1. Une éolienne peut avoir de 2 à 24 pales. Les éoliennes comportant un nombre de pales de 2 à 4 sont appelées à petites pales ; Si une éolienne a plus de 4 pales, elle est alors dite multipale.
2. La tête d'éolienne est un support sur lequel sont montés l'arbre de l'éolienne et l'engrenage supérieur (boîte de vitesses).
3. La queue est attachée à la tête et la fait tourner autour d'un axe vertical, positionnant la éolienne vers le vent.
4. La tour de l'éolienne sert à déplacer la roue éolienne au-dessus des obstacles qui perturbent le flux d'air. Les éoliennes de faible puissance alimentées par un générateur sont généralement montées sur un poteau ou un tuyau avec des haubans.
5. A la base de la tour, un arbre vertical est relié à un engrenage inférieur (boîte de vitesses), qui transmet le mouvement aux machines de travail.
6. Le contrôle de la vitesse de la roue éolienne est un dispositif ou un mécanisme qui limite la vitesse de la roue éolienne à mesure que la vitesse du vent augmente.

Une éolienne est un dispositif permettant de convertir l'énergie éolienne en énergie électrique ou en énergie mécanique pour entraîner des appareils mécaniques (par exemple, une pompe à eau). Les ancêtres des éoliennes modernes étaient les moulins à vent, et avec le développement de la technologie et l'avènement de l'ère de l'électricité, les moulins à vent ne se contentaient plus de moudre des grains en farine ou de pomper de l'eau, mais faisaient également tourner des générateurs qui généraient de l'énergie électrique.

Les éoliennes sont industrielles ; ces éoliennes sont installées par l’État ou par de grandes sociétés énergétiques pour fournir de l’électricité aux installations industrielles. Les éoliennes industrielles sont aujourd'hui les plus grandes et les plus puissantes, la puissance des éoliennes individuelles s'élève à des mégawatts, mais ces éoliennes ne sont pas installées une à la fois, mais d'immenses parcs éoliens sont construits dans les endroits où le vent est le plus approprié pour une production stable. d'électricité, par exemple sur les côtes, ou sur des collines ouvertes. L'énergie des éoliennes va directement au réseau électrique, et la stabilité et la fréquence de rotation des générateurs sont assurées par divers mécanismes, par exemple des systèmes de réglage des angles des pales par rapport au flux de vent venant en sens inverse, de sorte que la vitesse de la roue éolienne, et donc le générateur, est stable.

Parc éolien en mer - éoliennes industrielles

Parc éolien situé dans la mer du Nord, 80 éoliennes produisent un total de 400 mégawatts d'énergie, soit suffisamment pour alimenter 455 000 foyers. Le parc éolien est situé à environ 140 kilomètres de la côte de Basse-Saxe.

Il existe également des éoliennes commerciales installées dans le but de vendre de l'électricité ou de fournir de l'énergie à diverses industries dans les endroits où la capacité propre est insuffisante ou où il n'y a pas de réseau électrique du tout. Ces centrales éoliennes comprennent également de nombreux générateurs éoliens de puissance variable. L'énergie de ces éoliennes peut être fournie directement au réseau électrique si elles produisent une tension alternative stable de 220/380 volts ou plus. Les éoliennes sont également utilisées pour charger un large éventail de batteries, dont l'énergie est ensuite convertie en tension alternative et fournie au réseau électrique.

Il existe également des éoliennes domestiques ordinaires de faible puissance à usage privé, dont l'installation ne nécessite aucun permis si la hauteur du mât ne dépasse pas 25 mètres et que l'éolienne ne gêne pas les avions. Ces éoliennes sont basse tension et leur tâche principale est de charger des batteries avec une tension de 12/24/48 volts, et l'énergie est extraite des batteries, qui est convertie en 220 volts 50 Hz comme dans une prise ordinaire. Les éoliennes de faible puissance sont souvent installées pour fournir de l'énergie aux maisons privées, aux chalets d'été, aux fermes ou pour alimenter de petites installations éloignées.

Conception et conception d'éoliennes

Il est clair que les éoliennes sont alimentées par l’énergie éolienne, mais ce n’est pas tout, une éolienne se compose de plusieurs composants et l’essentiel est une éolienne et un générateur. Les éoliennes horizontales ont généralement des hélices à trois pales, qui fonctionnent grâce à la force de levage du vent venant en sens inverse. Et les éoliennes verticales de type Savonius (baril) tournent sous l'effet de la pression du vent. Il existe des éoliennes verticales qui utilisent également la force de levage, par exemple le rotor Darrieus et d'autres éoliennes orthogonales. Pour les éoliennes horizontales, la vitesse de rotation des pales dépasse la vitesse du vent, généralement nominalement 5 fois ; cela permet l'utilisation de générateurs plus petits que pour les éoliennes verticales, car ils ne peuvent pas tourner plus vite que la vitesse du vent, à l'exception des générateurs orthogonaux. .

Par exemple, une éolienne avec une éolienne d'un diamètre de 3 mètres et une vitesse de vent de 10 m/s représente 5,6 kW d'énergie éolienne, mais un maximum de 49 % de l'énergie peut être convertie en énergie de rotation mécanique ; pour une installation horizontale pour les éoliennes, le coefficient moyen de conversion de l'énergie éolienne est de 0,4, pour les éoliennes verticales, il est nettement inférieur, pour les éoliennes de type "Savonius" de 0,1 à 0,25 et pour les éoliennes orthogonales jusqu'à 0,4.

Le générateur avec la roue éolienne peut être connecté directement et la vitesse de la roue éolienne et du générateur sera la même, ou une boîte de vitesses peut être installée pour augmenter la vitesse du générateur. Dans les conceptions de grands générateurs éoliens, installés dans des endroits avec un flux d'échappement stable et puissant, un système de réglage de la position des pales est utilisé pour maintenir des vitesses stables du générateur. Lorsque le vent augmente, les pales tournent dans une direction, augmentant l'angle d'attaque du vent venant en sens inverse et la roue éolienne ne prend pas de vitesse, et lorsque le vent faiblit, au contraire, de sorte que l'éolienne ne réduit pas la vitesse. , les pales tournent à une vitesse plus élevée. De plus, la vitesse peut être maintenue en augmentant ou en diminuant la charge sur le générateur ou par le système de freinage. Ainsi, le générateur fonctionne à la même vitesse et produit une tension et une fréquence de courant alternatif stables, par exemple 220 volts 50 Hz, bien qu'il puisse produire des milliers de volts.

Dans les petites éoliennes, la vitesse du générateur n'est pas stabilisée car cela est très difficile, et ces éoliennes sont installées à basse altitude dans diverses zones où le vent peut périodiquement disparaître complètement et être très instable. Pour assurer un fonctionnement stable, les centrales éoliennes utilisent des batteries ; le générateur charge les batteries lorsqu'il y a du vent, et vous pouvez toujours en tirer de l'énergie, même dans le calme le plus complet. Et pour se protéger des ouragans, ils utilisent un système qui éloigne l'éolienne du vent en repliant la queue, ou ils freinent l'éolienne avec un frein électrique.

Pour charger les batteries, un contrôleur est placé entre l'éolienne et la batterie, qui surveille la charge de la batterie, et lorsqu'il est complètement chargé, afin de ne pas gâcher les batteries, le contrôleur soit ralentit l'hélice en court-circuitant le générateur enroulements, ou déverse l'excès d'énergie dans le ballast, qui peut être utilisé comme réservoirs de chauffage, ou simplement comme grosse résistance. Une éolienne avec contrôleur agit comme un chargeur pour la batterie, et l'énergie elle-même provient des batteries et non de l'éolienne.

Mais les batteries ont une basse tension constante, qui peut être de 12/24/48 volts, et pour alimenter la maison il faut 230 volts, donc c'est installé onduleur, qui convertit la tension continue en tension alternative 220 volts. Mais vous pouvez vous passer d'un onduleur si tous les consommateurs sont conçus pour être alimentés en basse tension. Par exemple, si le réseau de batteries est de 12 volts, vous pouvez utiliser n'importe quel appareil électrique de 12 volts, chargeur de voiture, téléviseur, bandes et ampoules LED de 12 volts, bouilloires de voiture, réfrigérateurs de voiture et bien plus encore.

Éolienne - centrale éolienne

éolienne, contrôleur, batteries

Types et types d'éoliennes

Les éoliennes sont de deux types principaux : horizontales et verticales. Les éoliennes classiques horizontales ont une hélice - généralement à trois pales, et les éoliennes verticales ont une roue éolienne tournant verticalement. Les éoliennes classiques sont les plus populaires car elles offrent le rendement le plus élevé au moindre coût. Plus la vitesse de la roue éolienne est élevée, plus le générateur est petit, et donc moins cher, et plus le générateur lui-même est léger, moins les coûts de matériaux sont nécessaires pour sa production. Et aussi, plus l’éolienne est haute par rapport au sol, plus la production d’électricité est efficace.

Éolienne classique

Les éoliennes verticales de type « Savonius » ou « Barrel » sont les éoliennes les plus lentes et les plus inefficaces. Par conséquent, pour obtenir la même puissance qu'une éolienne horizontale, une telle éolienne devra être beaucoup plus grande, installer un très faible générateur de vitesse ou multiplicateur, et Puisqu'il n'est pas possible de soulever une structure aussi lourde sur un mât haut, le moulin à vent doit généralement être deux fois plus grand qu'un moulin horizontal, et le générateur doit être cinq à sept fois plus grand. Cela fait que le coût de ces éoliennes est cinq fois plus élevé que celui des éoliennes classiques.

Par conséquent, les éoliennes de type Savonius ne sont pas populaires et sont assez rares, bien qu'elles soient très populaires sur Internet en raison de mythes sur leur efficacité, leur silence et leur simplicité. En effet, le KIEV de telles éoliennes n'est que de 0,1-0,2 contre 0,4 pour les éoliennes classiques, le silence est également relatif puisque par vent de 7 m/s tout fait du bruit, même les arbres. Et à propos de simplicité, c'est aussi un mythe : il est beaucoup plus facile d'installer trois pales légères et simples sur un générateur que d'installer un énorme rotor, qui ne peut pas être protégé d'un ouragan, et donc une plus grande résistance structurelle est nécessaire. Un exemple d'un tel générateur fait maison est décrit dans cet article - Générateur éolien vertical DIY

Éolienne verticale

Éolienne de type baril

Il existe également d'autres types d'éoliennes verticales, par exemple le « Daria Rotor », il a un KIEV légèrement supérieur à celui d'une éolienne de type baril, mais il a un couple de démarrage très faible, et s'il n'y a que deux pales , alors il ne peut pas démarrer tout seul. - cela se fait souvent avec un rotor hybride Savonius+Darieu. Il existe d'autres types avec toutes sortes de lames courbes, des demi-barils à plusieurs étages, mais en pratique ils ne sont pas loin du canon coupé habituel.

Éoliennes verticales

Éoliennes à voile essentiellement les mêmes éoliennes horizontales, mais du fait que toute la roue éolienne est recouverte de voiles et qu'il n'y a pas de profil aérodynamique, ces éoliennes sont à faible vitesse et inefficaces, mais elles ont un couple élevé à basse vitesse et de ce fait, elles peuvent entraîner directement divers mécanismes, par exemple une pompe pour soulever l'eau. Les analogues d'un moulin à vent à voile sont des moulins à vent multipales à pales rigides.

Générateurs

Les générateurs pour éoliennes sont les générateurs triphasés les plus courants, similaires à ceux utilisés dans les voitures, mais en fonction de la puissance et de la vitesse nominale, les dimensions seront beaucoup plus grandes. L'enroulement du stator est triphasé, connecté en circuit en étoile, après la connexion, il reste trois fils en sortie, qui vont au contrôleur, et là, à l'aide d'un pont de diodes, la tension alternative est convertie en tension continue , c'est-à-dire plus et moins. Le rotor du générateur est basé sur des aimants en néodyme ; l'excitation électrique, comme dans les autogénérateurs, n'est pas utilisée ici car la bobine d'excitation consomme de l'énergie.

Générateurs pour éoliennes

Pour augmenter la vitesse, un multiplicateur est souvent utilisé, ce qui augmente la vitesse et vous pouvez ainsi obtenir plus de puissance du générateur existant ou utiliser un générateur de taille et de coût inférieurs. Les multiplicateurs sont souvent utilisés dans les éoliennes verticales car leur roue éolienne tourne beaucoup plus lentement que celle des éoliennes classiques horizontales.

Le générateur est la partie la plus chère d’une éolienne, à l’exception du mât qui peut coûter très cher. Par conséquent, ils essaient de rendre la vitesse des éoliennes aussi élevée que possible afin d'installer des générateurs plus petits. C’est d’ailleurs pour cette raison que les éoliennes horizontales à trois pales sont devenues si répandues. Il a des vitesses élevées et ne nécessite pas de multiplicateur pour augmenter la vitesse du générateur ; cela rend la conception beaucoup moins chère et plus simple, tout en offrant le rendement le plus élevé.

Vous pouvez fabriquer vous-même un générateur, et vous pouvez même fabriquer vous-même une éolienne complète ; sur les pages du site il y a toutes les informations sur le calcul des générateurs et des éoliennes en général. Les générateurs sont fabriqués à partir de moteurs asynchrones, de générateurs automatiques, et les générateurs dits à disques axiaux sont également très populaires. Vous pouvez en savoir plus sur les éoliennes utilisant de tels générateurs dans cette section Éoliennes axiales à disque

Prix ​​et applications des éoliennes

Les éoliennes sont bien sûr coûteuses, car il s’agit d’équipements complexes et peu utilisés, comme les téléviseurs ou les voitures. De plus, en plus de l'éolienne elle-même, la centrale éolienne contient des batteries, un contrôleur et un onduleur, et le mât est également une partie coûteuse et intégrante de l'éolienne.

Éoliennes d'une puissance de 300 watts très faible et il faut comprendre qu'ils produisent leurs 300 watts par heure déclarés avec un vent nominal de 10-12 m/s, et lorsque le vent est de 4-5 m/s, la puissance ne sera que de 30-50 watts* h. De telles éoliennes génèrent très peu d’énergie, ce qui est suffisant, par exemple, pour alimenter de petits appareils électroniques et un éclairage LED à économie d’énergie. Il ne faut pas s'attendre à ce qu'un tel moulin à vent soit capable de fournir de l'énergie pour un réfrigérateur, une télévision et de l'éclairage dans toute la maison. La production d'énergie dépend directement de la présence du vent à l'endroit où l'éolienne est installée.

Disons qu'avec une vitesse annuelle moyenne du vent de 3 m/s, la puissance d'une éolienne de 300 watts ne sera que d'environ 3 à 6 kW par mois, mais si le vent souffle chaque jour avec une vitesse moyenne de 5 m/s, la puissance sera alors de 15 à 20 kW, mais de tels endroits venteux n'existent pas partout.

Les prix des petites éoliennes commencent à 15 000 roubles pour une éolienne avec un contrôleur sans piles ni mât. Un ensemble complet composé d'une éolienne, d'un contrôleur, de batteries, d'un mât et d'un onduleur coûtera 50 000 roubles et plus.

Pour fournir de l'énergie à une petite maison ou un chalet une éolienne aura besoin d'une puissance de 1 kW, la production d'énergie dépend encore une fois de la présence de vent dans votre région, elle peut être de 30 à 100 kW par mois. En principe, une telle éolienne est suffisante pour l'éclairage, un téléviseur, un ordinateur, une pompe, mais l'éolienne peut ne pas être en mesure de faire face au fonctionnement 24 heures sur 24 d'un grand réfrigérateur. En général, lorsqu'une éolienne est installée pour fournir en permanence de l'énergie à une zone résidentielle où l'énergie est nécessaire quotidiennement, un générateur à essence ou diesel est également installé, qui charge les batteries pendant les périodes d'absence prolongée de vent. Un générateur est un appareil nécessaire pour assurer une ininterruption totale d’une centrale éolienne autonome.

Le coût d'un ensemble complet est de 150 000 roubles et peut atteindre 300 000 à 400 000 roubles. Plus la capacité de la batterie est grande, plus vous pouvez rester longtemps alimenté par la batterie en l’absence de bon vent. De plus, les batteries ne doivent pas être complètement déchargées, car cela réduirait considérablement leur durée de vie. Par conséquent, si, par exemple, 2 kW d'énergie sont dépensés par jour, l'énergie contenue dans les batteries doit être d'au moins 10 kW.

Si vous envisagez de fournir de l'énergie à votre maison privée ou à votre petite ferme, alors vous aurez besoin d'une éolienne d'une puissance de 3 à 5 kW. Le coût d'un ensemble complet varie de 300 000 roubles à 1 million de roubles. Il y a déjà beaucoup d'énergie et de consommation ici, donc en plus du prix du moulin à vent, le mât, le contrôleur et l'onduleur puissant sont également chers, et vous avez besoin de beaucoup de batteries pour fournir de l'énergie de manière stable à tous les appareils électroménagers.

Si vous souhaitez que l'éolienne chauffe également la maison, vous devez alors examiner puissance à partir de 10 kW. En général, pour qu’une centrale électrique autonome produise de manière optimale de l’électricité, une seule éolienne ne suffira pas. Le système doit être équipé de panneaux solaires et d’un générateur de gaz au cas où il n’y aurait ni soleil ni vent. Le contrôleur doit contrôler à la fois l'éolienne et les panneaux solaires, et démarrer le générateur de gaz lorsque l'énergie est épuisée. Tous ces équipements coûtent cher, mais s’il n’est pas possible de se connecter au réseau électrique, alors la solution est d’investir dans une centrale éolienne-solaire.

Un exemple d'utilisation d'éoliennes et de panneaux solaires pour fournir de l'électricité à une maison privée

Centrale éolienne-solaire

Une centrale éolienne-solaire fournit de l'électricité pour tous les besoins d'une maison privée, soit environ 300 kWh par mois. Le système contient deux éoliennes d'une puissance nominale totale de 3 kW et des panneaux solaires d'une puissance nominale de 1,8 kW. Le coût de cette centrale était de 350 000 roubles. Lire la suite dans l'article

Dans cet article, nous allons essayer de répondre à la question des lecteurs du portail du site : qu'est-ce qu'une éolienne, quel est son fonctionnement et ses différences.

Une éolienne est un dispositif technique par lequel l’énergie cinétique du vent est convertie en énergie électrique destinée aux consommateurs.

D'après le schéma ci-dessous, le principe de fonctionnement de l'éolienne peut être décrit comme suit :

Les éoliennes diffèrent par leur conception, leur installation et leurs méthodes d'installation, et chaque type a ses propres avantages et inconvénients, à savoir :

Avec axe de rotation horizontal

L'axe du rotor et l'axe d'entraînement sont parallèles à la surface du sol.

Il existe des couteaux monolames (n° 1), bipales (n° 2), tripales (n° 3) et multilames (n° 4), avec une quantité allant jusqu'à 50 pièces.

Avantages de ce type :

• Haute efficacité;

Défauts:

• La nécessité de s'orienter dans la direction des flux d'air ;
• La nécessité d'installer une structure haute pour installer l'appareil, et plus la puissance de l'unité est élevée, plus la structure (mât) doit être haute ;
• La nécessité de construire une fondation pour l'installation du mât, ce qui entraîne une augmentation du coût des travaux d'installation ;
• Niveau sonore élevé pendant le fonctionnement ;
• Danger potentiel pour les oiseaux et autres organismes volants.

Avec axe de rotation vertical

L'axe de rotation est situé verticalement par rapport à la surface de la terre.

Ce type d'appareil peut être divisé en plusieurs groupes, à savoir :

Cette conception se compose de plusieurs demi-cylindres. Dans ce cas, l'axe tourne constamment, quels que soient les flux de vent et leur intensité.

Avantages de conception :

• Conception de haute technologie ;
• Couple de démarrage important ;
• Capacité à travailler avec de faibles débits d'air.

Défauts:

• Faible efficacité de la lame ;
• Besoin important en matériaux lors de la fabrication.

Dans cette conception, plusieurs pales, qui constituent une bande plate, sont fixées à l'axe de rotation. Le schéma montre les types suivants de ce type d'appareil :

1 – version classique du rotor Darrieus.

2 – Rotor Daria Tina N (rotor orthogonal).

3 – Rotor hélicoïdal Darrieus (avec rotor héliocoïde).

Avantages de conception :

• Il n’est pas nécessaire de se concentrer sur les courants d’air ;
• Lames faciles à fabriquer ;
• Simplicité et mode de service pratique.

Défauts:

• Faible efficacité des installations ;
• Cycles courts entre les réparations des unités de support et des éléments structurels ;
• Ils ont une faible capacité à s'auto-démarrer, en présence de deux pales, avec des flux de vent uniformes.

Avec rotor hélicoïdal

Il s'agit d'une modification des appareils avec un rotor Daria. Dans le schéma ci-dessus - n° 3.

Avantages de conception :

• Durée de vie plus longue, par rapport à la version classique du rotor Darrieus ;

Défauts:

• Coût plus élevé par rapport à la version classique ;
• Un processus de fabrication de lames plus laborieux et plus complexe.

Il s'agit d'une modification des appareils avec un rotor Savounis. Cette conception comporte deux rangées de lames. La première rangée est fixe, elle capte le flux d'air et le comprime, et donc la vitesse du flux d'air augmente. Le flux d'air pénètre ensuite dans la deuxième rangée, qui fonctionne selon le principe du rotor Savounis.

Avantages de conception :

• Haute efficacité au travail ;
• Capacité à travailler dans des vents faibles.

Défauts:

• Prix ​​élevé.

Cette conception est la base de ce qui précède - l'axe de rotation est situé
verticalement, plusieurs pales y sont fixées, situées parallèlement à l'axe et éloignées de celui-ci à une certaine distance.

Dans le schéma ci-dessus, il s'agit du n°2 – le rotor Daria Tina N.

Avantages de conception :

• Absence de mécanismes d'orientation en fonction des flux de vent ;
• Facile à utiliser et à entretenir.

Défauts:

• Cycles courts entre les réparations des unités de support et des éléments structurels.

Alimenté par des gouttes d'eau

Cette conception n’est pas encore produite commercialement. Il contient du métal
un cadre à l'intérieur du contour duquel des tubes isolés sont placés horizontalement. Chaque tube contient des buses et des électrodes spéciales. Le principe de fonctionnement est basé sur la génération et l'accumulation d'énergie à l'aide de gouttes d'eau sortant de buses spéciales.

Les gouttelettes d'eau sont chargées positivement et, sous l'influence des courants de vent, elles sont transportées vers des électrodes chargées positivement. Cela conduit à une augmentation de l’énergie potentielle de la goutte chargée positivement. L'électricité est générée lorsque des gouttelettes d'eau frappent une électrode chargée positivement.

Ce type de générateur ressemble à une antenne parabolique. Pour l'installation
un mât est utilisé, comme c'est le cas pour les éoliennes qui ont un axe de rotation horizontal. Ces structures ont également une orientation similaire dans les flux d'air - une tige est utilisée, grâce à laquelle la « plaque » est constamment dans un plan perpendiculaire à la direction du vent.

La « voile » est fixée et tendue sur une armature ronde et, sous l'influence du vent, effectue des mouvements oscillatoires. Ces mouvements, à travers un système de tiges, sont transmis aux pistons du système hydraulique, dans lesquels l'énergie mécanique des vibrations est convertie en pression de fluide. La pression hydraulique du fluide est convertie en mouvement de rotation de l'entraînement, auquel est connecté un générateur électrique, qui génère du courant électrique.

Les avantages de la conception sont :

• Capacité à travailler à des vitesses de vent faibles ;
• Faible poids de la structure ;
• Maintenabilité et facilité de maintenance ;
• Sécurité environnementale des appareils ;
• Facile à installer

Défauts:

• Lorsqu'ils sont utilisés dans des zones où il y a des vents forts, les principaux avantages par rapport aux autres structures perdent de leur pertinence.

Afin de sélectionner une éolienne, vous devez :

Modèles et marques populaires

Actuellement, les éoliennes sont produites par des fabricants nationaux et étrangers.

Parmi les modèles domestiques, les plus demandés sont :

Parmi les modèles étrangers, les éoliennes sont très répandues :

• Zonhan Windpower Co, Ltd (Chine), avec un axe de rotation horizontal, puissance de 0,3 à 5,0 kW ;
• Bekar Europe GmbH (Allemagne), à ​​axe de rotation vertical, puissance de 0,5 à 60,0 kW.

Prix ​​moyens

Le coût des éoliennes dépend de la conception, de la puissance, du pays et du fabricant.

Le coût des modèles évoqués ci-dessus est de :

• EnergyWind, en fonction de la puissance (de 1,0 à 10,0 kW), varie respectivement de 68 000,00 à 650 000,00 roubles.
• Exmork de Zonhan Windpower Co, Ltd (Chine), selon la puissance (de 0,3 à 5,0 kW), varie respectivement de 30 000,00 à 260 000,00 roubles.
• Bekar, selon la puissance (de 0,5 à 60,0 kW), varie de 43 000,00 roubles.

Avantages et inconvénients

Aux avantages de l'utilisation de l'énergie éolienne, et donc des éoliennes,
inclure les éléments suivants:

• L’énergie éolienne est une énergie renouvelable aux ressources inépuisables ;
• Respect de l'environnement de la ressource énergétique et du processus de production d'énergie électrique ;
• La capacité d'installer rapidement des installations et de fournir de l'énergie électrique aux consommateurs ;

Les inconvénients sont les suivants :

• L'efficacité des installations dépend de la période de l'année, des conditions météorologiques et de la région où l'unité est installée ;
• Niveau sonore élevé pendant le fonctionnement des unités ;
• Danger pour les habitants à plumes de la région où est installée l'éolienne ;
• Dans la production industrielle d’énergie électrique, lors de l’utilisation d’éoliennes, des superficies importantes sont nécessaires.

En raison du besoin croissant de ressources énergétiques et de la diminution des réserves de vecteurs énergétiques conventionnels, le développement de l'énergie verte devient de plus en plus pertinent.

Des scientifiques et des ingénieurs de différents pays développent de nouveaux modèles d'éoliennes afin de
augmenter la part des propriétés positives des agrégats et minimiser les propriétés négatives.

De tels exemples incluent les éoliennes flottantes et planantes. Les navires flottants sont installés loin du rivage et occupent des terres ; leur travail est plus efficace grâce aux vents marins constants. Les générateurs flottants sont également efficaces, car plus ils sont élevés au-dessus de la surface de la terre, plus la vitesse du vent est élevée.

La part de l’énergie électrique produite par les centrales éoliennes est en constante augmentation. Cela se produit à la fois dans notre pays et dans tous les pays techniquement développés.

En Russie, il est prévu qu'à l'avenir la part de l'énergie électrique produite par les centrales éoliennes représentera environ 30 % de la production totale d'électricité du pays.