Éoliennes verticales

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Bien qu'il existe aujourd'hui de nombreux moyens plus avancés de produire de l'énergie, les éoliennes étaient utilisées presque partout. Bien sûr, ils sont encore utilisés aujourd'hui, mais leur nombre a considérablement diminué. Pour comprendre leur fonctionnement, il est important de savoir que le vent est une forme d'énergie solaire.

Description générale

Les éoliennes fonctionnent grâce aux courants du vent. Mais pourquoi le vent est-il capable de produire de l'électricité ? Ce phénomène se produit en raison du fait qu'il y a un réchauffement inégal de l'atmosphère terrestre, que la structure de la surface de la planète est irrégulière et aussi parce qu'elle tourne. Les éoliennes, ou éoliennes, sont capables de convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, qui peut ensuite être utilisée pour d'autres tâches.

Comment exactement ces appareils génèrent-ils de l'électricité en utilisant le vent normal ? En fait, tout est assez simple. Le principe de fonctionnement d'une telle turbine est directement opposé au fonctionnement d'un ventilateur. Sous l'influence de la force du vent, les pales de l'éolienne tournent, ce qui, à son tour, fait tourner l'arbre relié au générateur pour produire de l'électricité.

Types de turbines

Il existe plusieurs types de turbines différentes. Les ingénieurs distinguent deux catégories principales actuellement utilisées. La première catégorie est horizontale-axiale et la deuxième catégorie est verticale-axiale. Le premier type d'éolienne a la conception la plus courante, qui comprend deux ou trois pales. Les unités à trois pales fonctionnent sur le principe du "contre le vent". Les éléments eux-mêmes sont réglés de manière à regarder le vent.

L'une des plus grandes éoliennes au monde est GE Wind Energy. La puissance de cet appareil est de 3,6 mégawatts. Il convient de noter ici que plus la turbine est grande, plus elle est efficace. De plus, le rapport avantages-prix s'améliore également avec la taille de l'agrégat.

Totaux turbine

Le premier indicateur par lequel un appareil est sélectionné est la puissance. Si l'on prend des turbines "de service", alors leur puissance peut démarrer à partir de 100 kW et atteindre plusieurs MW. Il est également important de noter que les éoliennes verticales et horizontales peuvent être regroupées. Ces groupes sont plus communément appelés parcs éoliens. Le but de ces sites est la fourniture en gros d'électricité à l'objet souhaité.

Si nous parlons de petites turbines simples, dont la puissance est inférieure à 100 kW, elles sont le plus souvent utilisées pour alimenter en électricité des maisons particulières, des antennes de télécommunications ou pour alimenter en énergie des pompes de transfert d'eau. Il convient de noter que les petites turbines peuvent également être utilisées en combinaison avec des moteurs diesel.générateurs, batteries ou panneaux solaires. Un tel système est appelé système hybride. Ils sont utilisés dans des endroits où il n'y a pas d'autre possibilité de se connecter au réseau électrique.

Avantages des turbines verticales

À l'heure actuelle, les appareils de type vertical sont beaucoup plus souvent utilisés. Cela se justifie par le fait que le type vertical présente un certain nombre d'avantages par rapport aux types horizontaux.

Sur les pylônes de type vertical, la charge agira de manière plus uniforme, ce qui facilitera la création d'une structure plus grande en termes de dimensions. De plus, pour installer le rotor sur ce type de turbine, aucun équipement supplémentaire n'est nécessaire. Un avantage important qui augmente l'efficacité du travail est que les pales des turbines verticales peuvent être torsadées - sous la forme d'une spirale. Ceci est très important, car dans ce cas, l'énergie éolienne les affectera à la fois à l'entrée et à la sortie, ce qui, bien sûr, augmente l'efficacité de l'installation.

L'un des avantages les plus importants des éoliennes verticales est que lorsqu'elles sont installées, il est inutile d'ajuster l'axe au flux du vent. Ce type d'appareil fonctionnera avec un courant de vent soufflant de chaque côté.

Éolienne Bolotov

Cet appareil se démarque des autres appareils. Pour un fonctionnement normal de la turbine, il n'est pas nécessaire de l'adapter aux différentes conditions météorologiques. L'élément éolien de cette conception est capable de percevoir le vent de n'importe quel côté, sans aucuneopérations de réglage. De plus, ce type de station n'oblige pas la tour à tourner lorsque la direction du vent change. Un autre avantage des éoliennes verticales (VAWT - centrale éolienne avec un arbre de générateur vertical) est qu'elles ont une conception spéciale qui vous permet de travailler avec des flux de vent de n'importe quelle puissance. Le fonctionnement même pendant les tempêtes est possible. Il est possible de choisir le nombre de modules d'installation. La puissance de sortie de la turbine dépendra de leur nombre. Autrement dit, en modifiant le nombre de modules, vous pouvez modifier la puissance de l'unité, ce qui est très pratique. Un autre avantage est que l'élément de force éolienne est assemblé de telle manière qu'il permet une conversion à haut rendement de l'énergie cinétique en énergie mécanique.

Dimensions de l'éolienne Biryukov et Blinov

Cet appareil a un rotor à deux étages d'un diamètre de 0,75 m. La hauteur de cet élément est de 2 m. Sous l'action d'un vent frais, un tel rotor a pu faire tourner complètement le rotor d'un asynchrone arbre d'une puissance allant jusqu'à 1,2 kW. L'éolienne pouvait résister à une force de vent allant jusqu'à 30 m/s sans défaillance.

Ça vaut la peine d'expliquer pourquoi l'éolienne est considérée comme une réalisation de deux scientifiques. Le truc c'est que dans les années 60. en URSS, le scientifique Biryukov a breveté une éolienne à carrousel avec KIEV 46%. Cependant, un peu plus tard, l'ingénieur Blinov a pu utiliser le même design, mais avec un indicateur de 58 % KIEV.

Turbinestype hyperboloïde

Les éoliennes de type hyperboloïde étaient basées sur les idées d'un ingénieur tel que Shukhov Vladimir Grigoryevich.

Les caractéristiques de ce type de turbine incluent le fait qu'elle a une plus grande zone de travail du flux de vent. Si nous comparons cet indicateur avec d'autres catégories d'appareils, le type hyperboloïde affiche des résultats 7 à 8% meilleurs, si l'on compte à partir de la zone balayée. Cet indicateur est valable pour les types dans lesquels la zone de travail du flux de vent est à aubes. Si nous comparons ce type, par exemple, avec les turbines Darrieus et Savonius, la différence sera de 40 à 45 %.

Les propriétés particulières de cette catégorie d'unités incluent également le fait qu'elles sont capables de fonctionner avec des flux d'air ascendants. Il est très productif si vous installez le générateur près d'un lac, d'un marais, d'une colline, etc.

Les avantages de telles turbines incluent le fait que la ligne de contact de la couche d'air active, qui lave l'hyperboloïde, sera 1,6 fois plus longue que celle d'un cylindre similaire tournant comme une éolienne rotative. Naturellement, d'où la conclusion que l'efficacité sera supérieure du même montant.

Défauts

Malgré les nombreux avantages et caractéristiques de ces éoliennes, elles présentent également quelques inconvénients.

Les facteurs négatifs incluent le fait que lorsque les pales du générateur tournent contre les courants de vent, ce type de générateur subira des pertes importantes, ce qui, à son tour, entraînera une diminution d'environ la moitié de l'efficacité du travail. La diminution de cet indicateur est très visible si l'on compare les turbines verticales avec les turbines horizontales, qui n'ont pas de telles pertes.

Un autre inconvénient est que l'éolienne verticale doit être très longue. Si vous le placez près du sol, où la vitesse du vent est beaucoup plus faible qu'à haute altitude, il peut y avoir des problèmes de démarrage du rotor, qui a besoin d'une poussée pour commencer à fonctionner. Tout seul, il ne démarre pas du tout. Vous pouvez, bien sûr, installer des tours spéciales pour élever les pales plus haut, mais la partie inférieure du rotor sera toujours trop basse.

D'autres inconvénients incluent le fait qu'en hiver, des glaçons se forment sur les pales des éoliennes. Il convient également de noter la grande quantité de bruit émis par les turbines pendant le fonctionnement. Certaines installations sont même capables de produire des infrasons nocifs lors de leur fonctionnement. Cela provoque des vibrations, ce qui peut faire vibrer le verre, les fenêtres et la vaisselle.

Fait amusant: les éoliennes de RimWorld ont été utilisées comme source d'énergie.