Tout sur les éoliennes

Pour améliorer les conditions de vie, l'humanité utilise de l'eau et divers minéraux. Récemment, les sources d'énergie alternatives sont devenues populaires, en particulier l'énergie éolienne. Grâce à ce dernier, les gens ont appris à recevoir de l'énergie pour les besoins domestiques et industriels.

Du fait que le besoin en ressources énergétiques augmente quotidiennement et que les stocks de vecteurs énergétiques habituels diminuent, l'utilisation de sources d'énergie alternatives devient de plus en plus pertinente chaque jour. Récemment, des scientifiques et des ingénieurs concepteurs ont créé de nouveaux modèles d'éoliennes. L'utilisation des dernières technologies améliore les caractéristiques de qualité des unités et réduit le nombre d'aspects négatifs dans les structures.

Une éolienne est un type d'appareil technique qui convertit l'énergie éolienne cinétique en énergie électrique.

Les éoliennes sont utilisées dans différents endroits, généralement des zones ouvertes, où le potentiel éolien est le plus important. Des stations de sources d'énergie alternatives sont installées dans les montagnes, dans les eaux peu profondes, les îles et les champs. Les installations modernes peuvent produire de l'électricité même avec une faible force du vent. En raison de cette possibilité, les éoliennes sont utilisées pour fournir de l'énergie électrique à des objets de différentes capacités.

• Stationnaire un parc éolien peut fournir de l'électricité à une maison privée ou à une petite installation industrielle. Pendant l'absence de vent, la réserve d'énergie sera accumulée, puis utilisée à partir de la batterie.

• Éoliennes de moyenne puissance peut être utilisé dans les fermes ou dans les maisons éloignées des systèmes de chauffage. Dans ce cas, cette source d'électricité peut être utilisée pour le chauffage des locaux.

L'éolienne est alimentée par l'énergie éolienne. La conception de cet appareil doit inclure les éléments suivants :

• aubes de turbine ou hélice;
• turbine;
• générateur électrique;
• l'axe du générateur électrique ;
• un onduleur dont la fonction est la conversion du courant alternatif en courant continu ;
• un mécanisme qui fait tourner les lames ;
• un mécanisme qui fait tourner la turbine ;
• batterie;
• mât;
• contrôleur de mouvement de rotation;
• amortisseur;
• capteur de vent;
• tige de manomètre à vent ;
• gondole et autres éléments.

Les unités industrielles disposent d'une armoire électrique, d'une protection contre la foudre, d'un mécanisme de pivotement, d'une fondation fiable, d'un dispositif d'extinction d'incendie et de télécommunications.

Une éolienne est considérée comme un appareil qui convertit l'énergie éolienne en électricité. Les prédécesseurs des unités modernes sont des moulins qui produisent de la farine à partir de céréales. Cependant, le schéma de connexion et le principe de fonctionnement du générateur n'ont pratiquement pas changé.

1. Grâce à la force du vent, les pales commencent à tourner, dont le couple est transmis à l'arbre du générateur.
2. La rotation du rotor crée un courant alternatif triphasé.
3. Grâce au contrôleur, un courant alternatif est envoyé à la batterie. La batterie est nécessaire pour créer un fonctionnement stable de l'éolienne. En cas de vent, l'appareil charge la batterie.
4. Pour se protéger contre un ouragan dans le système de production d'énergie éolienne, il existe des éléments pour détourner la roue éolienne du vent. Cela se produit en repliant la queue ou en freinant la roue à l'aide d'un frein électrique.
5. Pour recharger la batterie, vous devrez installer un contrôleur. Les fonctions de ce dernier incluent le suivi de la charge de la batterie pour éviter sa panne. Si nécessaire, cet appareil peut décharger l'énergie excédentaire sur le ballast.
6. Les batteries ont une basse tension constante, mais elle devrait atteindre le consommateur avec une puissance de 220 volts. Pour cette raison, des onduleurs sont installés dans les éoliennes. Ces derniers sont capables de convertir le courant alternatif en courant continu, augmentant son indicateur de puissance à 220 volts. Si l'onduleur n'est pas installé, il sera nécessaire d'utiliser uniquement les appareils conçus pour la basse tension.
7. Le courant transformé est envoyé au consommateur pour alimenter les batteries de chauffage, l'éclairage des pièces et les appareils électroménagers.

La classification des parcs éoliens est basée sur les critères suivants.

1. Nombre de lames. Actuellement en vente, vous pouvez trouver un moulin à vent à une pale, à pales basses et à plusieurs pales. Moins un générateur a de pales, plus son régime moteur sera élevé.
2. Indicateur de puissance nominale. Les stations domestiques génèrent jusqu'à 15 kW, semi-industrielles - jusqu'à 100 et industrielles - plus de 100 kW.
3. Sens de l'axe. Les éoliennes peuvent être à la fois verticales et horizontales, chaque type a ses avantages et ses inconvénients.

Ceux qui souhaitent acquérir une source d'énergie alternative peuvent acheter une éolienne avec un rotor, cinétique, vortex, voile, mobile.

Il existe également une classification des éoliennes en fonction de leur emplacement. Aujourd'hui, il existe 3 types d'unités.

1. Terrestre. Ces moulins à vent sont considérés comme les plus courants; ils sont montés sur des collines, des élévations, des sites préparés à l'avance. L'installation de telles installations est réalisée à l'aide d'équipements coûteux, car les éléments structurels doivent être fixés à une hauteur élevée.
2. Des stations côtières sont construites dans la partie côtière de la mer et de l'océan. Le fonctionnement du générateur est influencé par la brise marine, grâce à laquelle le dispositif rotatif produit de l'énergie 24 heures sur 24.
3. Au large. Les éoliennes de ce type sont installées en mer, généralement à une distance d'environ 10 mètres du rivage. De tels dispositifs génèrent de l'énergie à partir du vent offshore régulier. Par la suite, l'énergie va au rivage à travers un câble spécial.

Les éoliennes verticales se caractérisent par un axe de rotation vertical par rapport au sol. Cet appareil, à son tour, est divisé en 3 types.

• Avec un rotor Savounis. La structure comprend plusieurs éléments semi-cylindriques. La rotation de l'axe de l'unité se produit en permanence et ne dépend pas de la force et de la direction du vent. Les avantages de ce générateur incluent un haut niveau de fabrication, un couple de démarrage de haute qualité, ainsi que la capacité de fonctionner même avec une légère force de vent. Inconvénients de l'appareil : faible rendement de fonctionnement des pales, besoin d'une grande quantité de matériaux dans le processus de fabrication.

• Avec rotor Darrieus. Plusieurs lames sont situées sur l'axe de rotation du dispositif, qui ont ensemble la forme d'une bande.Les avantages du générateur sont considérés comme l'absence de besoin de se concentrer sur le flux d'air, l'absence de difficultés dans le processus de fabrication et une maintenance simple et pratique. Les inconvénients de l'unité sont une faible efficacité, un cycle de révision court et un démarrage automatique médiocre.

• Avec rotor hélicoïdal. L'éolienne de ce type est une modification de la version précédente. Ses avantages résident dans une longue période de fonctionnement et une faible charge sur les mécanismes et les unités de support. Les inconvénients de l'unité sont le coût élevé de la structure, le processus difficile et complexe de fabrication des aubes.

L'axe du rotor horizontal de cet appareil est parallèle à la surface de la terre. Ils sont à une lame, à deux lames, à trois lames et également à plusieurs lames, dans lesquels le nombre de lames atteint 50 pièces. Les avantages de ce type d'éolienne sont un rendement élevé. Les inconvénients de l'unité sont les suivants :

• la nécessité d'une orientation selon la direction des flux d'air ;
• la nécessité d'installer des structures hautes - plus l'installation est haute, plus elle sera puissante;
• la nécessité d'une fondation pour l'installation ultérieure du mât (cela contribue à augmenter le coût du processus);
• niveau de bruit élevé;
• danger pour les oiseaux qui volent.

Les groupes électrogènes à pales ont la forme d'une hélice. Dans ce cas, les pales reçoivent l'énergie du flux d'air et la transforment en mouvement rotatif.

Les éoliennes horizontales ont des turbines à pales, dont il peut y avoir un certain nombre. Il y en a généralement 3. Selon le nombre de lames, la puissance de l'appareil peut augmenter ou diminuer. Un avantage évident de ce type d'éolienne est la répartition uniforme des charges sur le palier de butée. L'inconvénient de l'unité est que l'installation d'une telle structure nécessite beaucoup de matériaux supplémentaires et de coûts de main-d'œuvre.

Les éoliennes sont actuellement considérées comme les plus efficaces. La raison en est la combinaison optimale des zones de lame avec leur configuration. Les avantages de la conception sans lame incluent un haut niveau d'efficacité, un faible bruit, causé par les petites dimensions de l'appareil. De plus, ces unités ne s'effondrent pas par vent fort et ne présentent pas de danger pour les autres et les oiseaux.

Un moulin à vent de type turbine est utilisé dans les villes et les villages. Avec son aide, il est possible d'éclairer une maison privée et un chalet d'été. Il n'y a pratiquement aucun inconvénient à un tel générateur.

Les principales caractéristiques avantageuses des éoliennes sont les suivantes :

• sécurité environnementale - le fonctionnement des installations ne porte pas atteinte à l'environnement et aux organismes vivants ;
• manque de complexité dans la conception;
• facilité d'utilisation et de gestion;
• indépendance vis-à-vis des réseaux électriques.

Parmi les inconvénients de ces appareils, les experts distinguent les suivants :

• coût élevé;
• la possibilité de rembourser seulement après 5 ans ;
• faible efficacité, faible puissance;
• le besoin d'équipements coûteux.

Les dispositifs de production d'électricité à partir du vent peuvent être de différentes tailles. Leur puissance dépend de la taille de l'éolienne, de la hauteur du mât et de la vitesse du vent. La plus grande unité a une colonne de 135 m de long, tandis que son diamètre de rotor est de 127 m. Ainsi, sa hauteur totale atteint 198 mètres. Les grandes éoliennes avec une grande hauteur et de longues pales conviennent pour fournir de l'énergie aux petites entreprises industrielles, aux fermes. Des modèles plus compacts peuvent être installés à la maison ou à la campagne.

Actuellement, ils produisent un type d'éolienne à marche avec des pales d'un diamètre de 0,75 à 60 mètres. Selon les experts, les dimensions du générateur ne doivent pas être grandioses, car une petite installation portable est adaptée pour générer une petite quantité d'énergie. Le plus petit modèle de l'unité mesure 0,4 mètre de haut et pèse moins de 2 kilogrammes.

Aujourd'hui, la production d'éoliennes est implantée dans de nombreux pays du monde. Sur le marché, vous pouvez trouver des modèles et des unités de fabrication russe en provenance de Chine. Parmi les fabricants nationaux, les plus populaires sont les entreprises suivantes:

• "Vent-Lumière" ;
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "L'énergie éolienne".

Les fabricants étrangers de groupes électrogènes sont également très populaires:

• Goldwind - Chine;
• Vestas - Danemark ;
• Gamesa - Espagne;
• Suzion - Inde ;
• GE Energy - États-Unis ;
• Siemens, Enercon - Allemagne.

Cependant, il convient de rappeler que l'utilisation de telles éoliennes implique l'utilisation de réparations coûteuses, ainsi que de pièces de rechange, qui sont presque impossibles à trouver dans les magasins nationaux. Le coût des unités de production d'électricité dépend généralement des caractéristiques de conception, de la capacité et du fabricant.

Pour choisir la bonne éolienne pour un chalet d'été ou une maison, vous devez prendre en compte les éléments suivants.

1. Calcul de la puissance des appareils électriques installés qui seront connectés dans la pièce.
2. La puissance de la future unité, en tenant compte du facteur de sécurité. Ce dernier ne permettra pas de surcharger le générateur en situation de pointe.
3. Le climat du territoire. Les précipitations ont un impact négatif sur les performances de l'appareil.
4. L'efficacité de l'équipement, qui est considérée comme l'un des indicateurs les plus importants.
5. Indicateurs de bruit qui caractérisent l'éolienne en fonctionnement.

En plus de tout ce qui précède, le consommateur doit évaluer tous les paramètres de l'installation et lire les critiques à ce sujet.

Pour augmenter l'efficacité du fonctionnement de l'éolienne, il sera nécessaire de modifier ses capacités et ses caractéristiques de fonctionnement dans le sens positif. Premièrement, il vaut la peine d'augmenter l'efficacité de la sensibilité de la roue à un vent relativement faible et instable.

Il s'agit d'une sorte de membrane unilatérale pour le flux d'air, qui laisse passer librement le vent dans une direction. La membrane est une barrière imperméable au mouvement des masses d'air en sens inverse.

Une autre méthode pour augmenter l'efficacité d'une éolienne est l'utilisation de diffuseurs ou de capuchons de protection, qui coupent le flux de la surface opposée. Chacune des options présente à la fois des avantages et des inconvénients. Cependant, ils sont en tout cas plus efficaces que le modèle traditionnel.

Une éolienne coûte cher. Si vous souhaitez l'installer sur votre territoire, il convient de considérer les points suivants :

• disponibilité d'un terrain approprié;
• prévalence de vents fréquents et forts;
• manque d'autres sources d'énergie alternatives.

Sinon, le parc éolien ne donnera pas le résultat escompté. Étant donné que la demande d'énergie alternative augmente chaque année et que l'achat d'une éolienne est un coup dur pour le budget familial, vous pouvez essayer de fabriquer une unité de vos propres mains avec une installation ultérieure. La fabrication d'une éolienne peut être basée sur des aimants en néodyme, une boîte de vitesses, des pales et leur absence.

L'éolienne a beaucoup d'avantages. Par conséquent, avec un grand désir et la présence de compétences élémentaires de concepteur, presque n'importe quel artisan peut construire une station pour produire de l'électricité sur son site. La version la plus simple de l'appareil est considérée comme une éolienne à axe vertical. Ce dernier ne nécessite pas de support et de mât haut, et la procédure d'installation se caractérise par sa simplicité et sa rapidité.

Pour créer une éolienne, vous devrez préparer tous les éléments nécessaires et fixer le module à l'endroit choisi. Dans le cadre d'un générateur d'énergie vertical fait maison, la présence de tels éléments est considérée comme obligatoire :

• rotor;
• lames;
• mât axial;
• stator;
• batterie;
• onduleur;
• manette.

Les lames peuvent être fabriquées en plastique résilient léger, car d'autres matériaux peuvent être endommagés et déformés sous l'influence de charges élevées. Tout d'abord, 4 parties égales doivent être découpées dans des tuyaux en PVC. Après cela, vous devez découper quelques fragments semi-circulaires de l'étain et les fixer le long des bords des tuyaux. Dans ce cas, le rayon de la partie de la lame doit être de 69 cm. Dans ce cas, la hauteur de la lame atteindra 70 cm.

Pour assembler le système de rotor, vous devez prendre 6 aimants en néodyme, 2 disques de ferrite d'un diamètre de 23 cm, de la colle pour le collage. Les aimants doivent être placés sur le premier disque, en tenant compte d'un angle de 60 degrés et d'un diamètre de 16,5 cm.Selon le même schéma, le deuxième disque est assemblé et les aimants sont coulés avec de la colle. Pour le stator, vous devez préparer 9 bobines sur chacune desquelles vous enroulez 60 tours de câblage en cuivre d'un diamètre de 1 mm. La soudure doit être effectuée dans l'ordre suivant :

• le début de la première bobine avec la fin de la quatrième ;
• le début de la quatrième bobine avec la fin de la septième.

La deuxième phase est assemblée de manière similaire. Ensuite, un formulaire est fabriqué à partir d'une feuille de contreplaqué dont le fond est recouvert de fibre de verre. Les phases des bobines soudées sont montées sur le dessus. La structure est remplie de colle et laissée plusieurs jours pour coller toutes les pièces. Après cela, vous pouvez commencer à connecter les éléments individuels de l'éolienne en un seul ensemble.

Pour assembler la structure dans le rotor supérieur, il faut faire 4 trous pour les goujons. Le rotor inférieur est installé avec des aimants vers le haut sur le support. Après cela, vous devez placer le stator avec les trous requis pour le montage du support. Les broches doivent reposer sur la plaque d'aluminium, puis couvrir avec le deuxième rotor avec les aimants vers le bas.

À l'aide d'une clé, il est nécessaire de faire tourner les broches pour que le rotor descende uniformément et sans à-coups. Lorsque le bon endroit est pris, il vaut la peine de dévisser les goujons et de retirer les plaques d'aluminium. A la fin des travaux, la structure doit être fixée avec des écrous et non serrée.

Un tuyau métallique solide d'une longueur de 4 à 5 mètres convient comme mât. Un générateur pré-assemblé y est vissé. Après cela, le cadre avec les pales est fixé au générateur et la structure du mât est installée sur la plate-forme, qui est préparée à l'avance. La position du système est fixée avec une entretoise.

La vidéo suivante donne un aperçu d'un moulin à vent fait maison.