L'énergie éolienne est l'une des plus importantes dans le monde des énergies renouvelables. Il faut donc bien connaître son fonctionnement. La éolienne C'est l'un des éléments fondamentaux de ce type d'énergie. Il a un fonctionnement assez complet et il existe différents types d'éoliennes selon le parc éolien où nous sommes.
Dans cet article, nous allons vous dire tout ce que vous devez savoir sur l'éolienne, ses caractéristiques et son fonctionnement.
Qu'est-ce qu'une éolienne
Une éolienne est un appareil mécanique qui convertit l'énergie éolienne en énergie électrique. Les éoliennes sont conçues convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, qui est le mouvement de l'axe. Ensuite, dans le turbogénérateur, cette énergie mécanique est convertie en énergie électrique. L'électricité produite peut être stockée dans une batterie ou utilisée directement.
Il existe trois lois fondamentales de la physique qui régissent l'énergie disponible du vent. La première loi stipule que l'énergie produite par la turbine est proportionnelle au carré de la vitesse du vent. La deuxième loi stipule que l'énergie disponible est proportionnelle à la surface balayée de la lame. L'énergie est proportionnelle au carré de la longueur de la lame. La troisième loi établit que le rendement théorique maximum d'une éolienne est de 59 %.
Contrairement aux anciens moulins à vent de Castilla La Mancha ou des Pays-Bas, dans ces moulins à vent, le vent pousse les pales à tourner, et les éoliennes modernes utilisent des principes aérodynamiques plus complexes pour capter l'énergie éolienne plus efficacement. En fait, la raison pour laquelle une éolienne déplace ses pales est similaire à la raison pour laquelle un avion reste en l'air, et c'est dû à un phénomène physique.
Dans les éoliennes, deux types de forces aérodynamiques sont générées dans les pales du rotor : l'une est appelée poussée, qui est perpendiculaire à la direction du flux du vent, et l'autre est appelée traînée, qui est parallèle à la direction du flux du vent. .air.
La conception des aubes de turbine est très similaire à celle d'une aile d'avion et se comporte comme cette dernière en cas de vent. Sur une aile d'avion, une surface est très ronde, tandis que l'autre est relativement plate. Lorsque l'air circule à travers les lames de broyeur de cette conception, le flux d'air à travers la surface lisse est plus lent que le flux d'air à travers la surface ronde. Cette différence de vitesse produira à son tour une différence de pression, qui est meilleure sur une surface lisse que sur une surface ronde.
Le résultat final est une force agissant sur la surface lisse de l'aile du propulseur. Ce phénomène est appelé "effet Venturi", ce qui explique en partie le phénomène de "lift", qui à son tour, cela explique pourquoi l'avion reste en l'air.
Intérieur des éoliennes
Les pales d'une éolienne utilisent également ces mécanismes pour provoquer un mouvement de rotation autour de leur axe. La conception de la section de la lame facilite la rotation de la manière la plus efficace. A l'intérieur du générateur, le processus de conversion de l'énergie de rotation de la pale en énergie électrique a lieu par la loi de Faraday. Il doit comprendre un rotor qui tourne sous l'influence du vent, couplé à un alternateur, et qui convertit l'énergie mécanique de rotation en énergie électrique.
Éléments d'une éolienne
Les fonctions implémentées par chaque élément sont les suivantes :
- Rotor: Il capte l'énergie éolienne et la convertit en énergie mécanique rotative. Même dans des conditions de vent très faible, sa conception est essentielle pour tourner. On peut voir du point précédent que la conception de la section des pales est la clé pour assurer la rotation du rotor.
- Accouplement de turbine ou système de support : adapter le mouvement de rotation de la pale au mouvement de rotation du rotor de générateur auquel elle est couplée.
- Multiplicateur ou réducteur : A des vitesses de vent normales (entre 20-100 km/h), la vitesse du rotor est faible, environ 10-40 tours par minute (tr/min) ; Pour produire de l'électricité, le rotor du générateur doit fonctionner à 1.500 80 tr/min, la nacelle doit donc contenir un système qui convertit la vitesse de la valeur initiale à la valeur finale. Ceci est accompli par un mécanisme similaire à la boîte de vitesses d'un moteur de voiture, qui utilise un ensemble de plusieurs engrenages pour faire tourner la partie mobile du générateur à une vitesse adaptée à la production d'électricité. Il contient également un frein pour arrêter la rotation du rotor lorsque le vent est très fort (plus de 90-XNUMX km/h), ce qui peut endommager n'importe quel composant du générateur.
- Générateur: Il s'agit d'un ensemble rotor-stator qui génère de l'énergie électrique, qui est transmise à la sous-station par des câbles installés dans la tour qui supporte la nacelle, puis est injectée dans le réseau. La puissance du générateur varie entre 5 kW pour la turbine moyenne et 5 MW pour la plus grosse turbine, bien qu'il existe déjà des turbines de 10 MW.
- Moteur d'orientation : Permet aux composants de tourner pour positionner la nacelle dans la direction du vent dominant.
- Mât de soutien : C'est le support structurel du générateur. Plus la puissance de la turbine est importante, plus la longueur des pales est importante et donc plus la hauteur à laquelle doit se situer la nacelle est importante. Cela ajoute une complexité supplémentaire à la conception de la tour, qui doit supporter le poids du groupe électrogène. La pale doit également avoir une rigidité structurelle élevée pour résister aux vents violents sans se casser.
- Pagaies et anémomètres: appareils situés à l'arrière des télécabines qui contiennent des générateurs ; ils déterminent la direction et mesurent la vitesse du vent, et agissent sur les pales pour les freiner lorsque la vitesse du vent dépasse un seuil. Au-dessus de ce seuil, il existe un risque structurel de la turbine. Il s'agit généralement d'une conception de type turbine Savonious.
J'espère qu'avec ces informations, vous pourrez en apprendre davantage sur l'éolienne et ses caractéristiques.