Une éolienne est la partie principale d'une éolienne, qui a une turbine comme dispositif pour recevoir l'énergie éolienne. Une des variantes de tels dispositifs est un corps en forme de cylindre, dans l'espace intérieur duquel se trouvent les lames.

Les éoliennes fabriquées à partir d'éoliennes se caractérisent par un rendement supérieur à celui des éoliennes, ainsi que par la simplicité de conception et la fiabilité de fonctionnement.

Caractéristiques principales

Comme pour tout appareil technique et pour une turbine à air, les paramètres qui classent ses capacités et fournissent des informations sur un modèle particulier sont ses caractéristiques techniques.

Les principales caractéristiques techniques de ces appareils sont :

1. Puissance de sortie nominale, mesurée en kW.
2. La tension nominale redressée que le générateur génère à une certaine vitesse du rotor de l'installation.
3. La fréquence de la tension appliquée, mesurée en Hz.
4. La vitesse du rotor, dans le mode de fonctionnement, à laquelle la tension nominale redressée est créée. Mesuré en tr/min.
5. La vitesse nominale à laquelle l'éolienne atteint la puissance déclarée. Mesuré en tr/min.
6. La vitesse d'accélération, mesurée en tours par minute, classe la capacité maximale de l'unité à fonctionner à une certaine vitesse.
7. Un mode de fonctionnement dans lequel l'un ou l'autre modèle d'appareil est capable de fonctionner pendant une durée déterminée (long terme, cyclique, court terme, etc.).
8. Le niveau de bruit (son) produit lors du fonctionnement d'un modèle particulier est mesuré en dB.
9. Efficacité de l'appareil.
10. Type de refroidissement des unités et des mécanismes.
11. Méthode d'installation et de montage.
12. Dimensions.
13. Unité de poids.

Caractéristiques de conception des éoliennes

Les éoliennes équipées d'une éolienne se présentent comme un cylindre avec des pales à l'intérieur. La présence d'un contour extérieur autour des lames les protège des corps étrangers et des organismes vivants qui y pénètrent.

L'absence de besoin d'une partie arrière (pour l'orientation par rapport à la direction du vent), réduit le poids et les dimensions de l'appareil, et facilite également l'installation et le fonctionnement. Le corps, sous la forme d'un cylindre, s'oriente indépendamment dans la direction des flux de vent, et fonctionnant, en fait, comme une buse, augmente la pression sur les pales installées, augmentant ainsi l'efficacité de l'éolienne.

Comment calculer correctement

Le principal indicateur qui détermine le choix d'un modèle particulier est la capacité à générer de l'énergie électrique, qui se mesure en kilowatt * heures par unité de temps.

La quantité d'énergie générée est directement liée à la puissance de l'installation, qui est la principale caractéristique technique de l'unité, par conséquent, le calcul de l'éolienne détermine ses dimensions géométriques, le nombre de pales installées et la hauteur de l'installation au-dessus le sol.

La puissance d'un générateur électrique, qui détermine la capacité d'une éolienne à produire de l'électricité, dépend du débit du vent, dont la puissance, en fonction du rendement de l'éolienne, peut être calculée à l'aide de la formule :

P = KxRxV 3 xS / 2

P est la puissance du flux d'air ;

K - coefficient tenant compte du rendement de la turbine, a une valeur de 0,2 à 0,5 unité;

R - densité de l'air, est de 1,225 kg / m 3 (à pression atmosphérique normale);

V est la vitesse des flux d'air, mesurée en m/s ;

S est la zone de couverture de l'éolienne (débit de vent fonctionnant avec l'installation).

On peut voir à partir de la formule ci-dessus que la puissance du flux de vent, et, par conséquent, la puissance du générateur, dépend directement du diamètre de l'éolienne (S = π R 2).

Connaissant la vitesse des flux d'air sur le site d'implantation de l'installation, et son diamètre, il est possible de déterminer la puissance de l'installation et sa capacité à générer de l'énergie électrique.

Types d'éoliennes

Bien qu'au départ, on ait cru qu'une éolienne avec une éolienne impliquait son installation uniquement dans un plan horizontal, ce qui caractérise les éoliennes à axe de rotation horizontal, néanmoins, les concepteurs ont développé de nouvelles versions de tels dispositifs, qui sont:

• Éolienne à axe vertical

Dans les installations de ce type, le cylindre de la turbine est situé verticalement et les pales sont dans un plan perpendiculaire à la surface de la terre.

Le fonctionnement des éoliennes à axe de rotation vertical est similaire au fonctionnement des appareils à axe de rotation horizontal.

• Éolienne sans pales

La présence de pales dans des éoliennes de conceptions diverses conduit au fait que de grandes surfaces sont nécessaires pour leur installation, même s'il s'agit d'éoliennes situées dans un boîtier rigide. À cet égard, une nouvelle direction dans le développement des éoliennes est la construction de tels dispositifs utilisant des éoliennes qui n'ont pas de pales.

Cette conception est un pilier avec des disques métalliques à l'intérieur. Les disques sont montés sur un arbre et sont parallèles les uns aux autres ; des entretoises spéciales sont installées entre eux. Lorsque l'air pénètre dans les joints, ils se mettent en mouvement et donnent une impulsion spécifique et directionnelle aux disques métalliques, sous l'action desquels les disques commencent à tourner. Sous l'influence du mouvement de rotation des disques, la tige commence à tourner, qui à son tour transfère son mouvement de rotation à l'arbre du générateur.

• Éolienne pour toit

L'intérêt pour la possibilité de se fournir en énergie électrique gratuite, sans créer de problèmes pour les autres, même dans une ville, a conduit au développement d'une conception d'éolienne pouvant être installée sur le toit de n'importe quel bâtiment.

Une telle installation présente un encombrement réduit, un faible poids et est pratiquement silencieuse en fonctionnement. L'enveloppe extérieure du dispositif est réalisée en forme d'escargot, ce qui permet de renforcer le flux du vent dans la direction souhaitée et de l'orienter dans l'espace, conformément à sa direction.

Modèles et marques populaires

Parmi la variété d'éoliennes produites dans différents pays techniquement développés, les suivantes sont les plus populaires :

• Turbine développée par les spécialistes de l'entreprise Fiddler(États-Unis), est destiné à un usage individuel et implique une installation sur le toit d'un immeuble résidentiel ou d'une autre structure à usage individuel.

Ce modèle est équipé d'une unité électronique à l'aide de laquelle, à l'aide d'applications mobiles spéciales, il est possible de surveiller le fonctionnement de l'appareil à distance.

L'éolienne est couplée à une batterie installée à l'intérieur du bâtiment . Les attaches sont conçues pour être montées sur le faîte du toit, ce qui augmente la quantité de vent capturé par la turbine. Le niveau sonore lors du fonctionnement de l'appareil est minimisé, ce qui permet de ne pas créer de gêne pour les résidents habitant à l'intérieur du bâtiment sur lequel l'appareil est monté.

• • La turbine Liam F1 a été développée en Hollande par The Archimedes, est légère (jusqu'à 80,0 kg) et peut être installée sur le toit d'un bâtiment ou sur un autre support autoportant. La conception de l'unité réceptrice, en forme d'escargot, vous permet d'augmenter l'efficacité de l'éolienne et d'être toujours dans le plan du mouvement des flux de vent.
  • 
    
  • Le niveau de bruit pendant le fonctionnement est très faible, ce qui permet une installation dans n'importe quel endroit pratique.

  • Prix ​​moyens

    Les équipements utilisés dans les énergies alternatives, y compris les éoliennes, ne sont pas bon marché. Cela est dû au fait que, en règle générale, les nouveaux modèles sont produits dans une conception à la pièce, et ce qui a déjà été livré n'est pas un flux, n'est pas mis en œuvre en grande quantité, ce qui est dû au fait que cette méthode de génération l'énergie n'a pas encore trouvé une large distribution parmi les utilisateurs.

    Le coût des installations considérées ci-dessus est :

    • Le modèle Liam F1 est vendu dans les pays de l'Union européenne et d'Amérique, son coût est de 4000,0 euros.
    • Il n'y a pas de données sur le coût du modèle de la société américaine Fiddler, mais en raison de sa configuration et de la fourniture de tels appareils sur le marché, nous pouvons affirmer avec certitude que le prix de l'installation n'est pas inférieur à celui des développeurs néerlandais. .

    Avantages et inconvénients

    La simplicité et la fiabilité des éoliennes réalisées à l'aide d'une éolienne ne sont pas les seuls avantages de ces unités. De plus, les avantages de l'utilisation d'éoliennes comprennent :

    • Capacité à travailler à faible débit de vent, à une vitesse de 2,0 m/s.
    • Haute sensibilité aux courants de vent.
    • Capacité de fonctionner à des vitesses d'air élevées, comme des ouragans, jusqu'à 60,0 m / s.
    • A encombrement égal, une éolienne équipée d'une turbine a plus de puissance et un rendement plus élevé par rapport aux unités à palettes.
    • La turbine est un dispositif technique sûr pour la faune habitant le site d'installation de l'unité (oiseaux, chauves-souris).
    • La turbine ne produit pas d'infrasons nocifs pour l'homme et les animaux.
    • Coût inférieur par rapport aux conceptions de pagaie.
    • Facilité des travaux d'installation, grâce à l'assemblage des principaux éléments en usine.
    • Simplicité et facilité d'entretien.
    • Longue durée de vie.

    Les inconvénients de tels appareils sont :

    • Le vent est un phénomène atmosphérique qui n'est pas soumis à l'homme, par conséquent, il est impossible de prévoir, sur une longue période, la force de son écoulement et la direction de son mouvement ;
    • Du fait de la variabilité de la force du vent, il est nécessaire de prévoir des capacités électriques importantes pour l'accumulation de l'énergie générée ;
    • Le coût élevé d'un ensemble d'équipements ;
    • Avant d'installer des éoliennes de grande puissance, il est nécessaire de calculer la faisabilité économique en liaison avec la carte des vents de la région sélectionnée.

    Où puis je acheter

    Une éolienne, et par conséquent un élément distinct de cette installation, qui est une éolienne, est un produit spécifique. Par conséquent, il est préférable, si vous souhaitez acheter un tel équipement, de contacter une entreprise spécialisée dans la mise en œuvre de telles installations.

    Le choix d'une telle organisation vous permettra d'éviter les erreurs lors de la sélection du modèle requis. De plus, des spécialistes pourront aider à l'installation et à la maintenance ultérieure de l'unité achetée.

    En outre, vous pouvez utiliser des ressources Internet, où sont représentés un large éventail d'entreprises proposant des produits à la vente dans ce segment particulier d'appareils, mais il s'agit généralement de produits de fabricants chinois, dont la qualité suscite de nombreuses plaintes. De plus, lors de l'achat d'équipements complexes, tels que des éoliennes, via Internet, il n'y a aucune possibilité de retourner des produits de mauvaise qualité et de recevoir une assistance qualifiée.

    Étant donné qu'il est assez difficile de fabriquer une éolienne située dans un espace fermé (cylindre) par vous-même, des concepteurs et des ingénieurs professionnels s'y consacrent, puis de vos propres mains, en utilisant des moyens improvisés, vous pouvez fabriquer une éolienne pour une éolienne à axe de rotation vertical.

    Pour ce faire, vous aurez besoin du matériel suivant :

    1. Un tuyau en plastique durable du plus grand diamètre disponible.
    2. Feuille de contreplaqué d'une épaisseur de 10,0 à 12,0 mm;
    3. Vis autotaraudeuses pour bois;
    4. Épingle à cheveux en métal d'un diamètre de 12,0 à 16,0 mm;
    5. Écrous et rondelles assortis au diamètre du goujon existant;
    6. Moyeu automobile, complet avec roulement.

    et l'outil :

    1. Outil de coupe : scie à métaux, meuleuse avec meules à tronçonner, scie sauteuse, couteau ;
    2. Outils de meulage : meuleuse avec meules, limes, papier de verre ;
    3. Un jeu de clés et de tournevis ;
    4. Tournevis.

    La conception qui devrait être obtenue à la suite du travail effectué, et le schéma de son travail, sont présentés dans le schéma ci-dessous :

• Les travaux se déroulent de la manière suivante :
  • Une billette est fabriquée à partir du tuyau existant, pour cela le tuyau est coupé à la longueur requise (environ 1,0 mètre), après quoi il est coupé le long de son axe. Le résultat est 2 moitiés de longueur et de longueur égales.
  • À partir de contreplaqué, en fonction du diamètre du tuyau, deux cercles sont coupés, après quoi, en fonction du diamètre, ils sont divisés en deux parties. Le résultat est quatre flans semi-circulaires.
  • Des ébauches de contreplaqué sont installées à l'intérieur des ébauches de tubes, dans les parties supérieure et inférieure de chacun d'eux. La fixation se fait avec des vis autotaraudeuses. Le résultat est deux demi-tonneaux.
  • Les demi-canons résultants sont interconnectés de telle sorte qu'ils se chevauchent. De plus, aux endroits de chevauchement, il est nécessaire de sélectionner un segment (non représenté sur le schéma), de sorte qu'ils s'emboîtent pour ainsi dire l'un dans l'autre. La profondeur du segment sélectionné n'est pas inférieure à 50,0 mm, la longueur peut être arbitraire.
  • 2 cercles d'un diamètre de 100,0 mm sont découpés dans du contreplaqué, qui, également à l'aide de coupe-congélateurs, sont fixés en haut et en bas des demi-tonneaux à connecter. Le résultat est une structure rigidement connectée.
  • Au milieu du cercle imaginaire résultant, et ce devrait être le point où les segments sont sélectionnés (sur les cercles de contreplaqué fixes), un trou est fait en fonction du diamètre du montant existant. Des trous sont faits en haut et en bas des flans.
  • Un goujon est inséré dans les trous, qui, en installant des rondelles et des écrous, est fixé dans la structure assemblée.
  • Pour le moyeu automobile existant, une douille est réalisée en fonction du diamètre intérieur du roulement et du diamètre du goujon. Le manchon est enfoncé dans le roulement, après quoi un goujon est placé dessus, qui est en outre fixé avec des écrous.

  Pour la préparation complète de l'éolienne, sur un axe, en dessous de l'emplacement du moyeu, il est nécessaire d'installer une poulie au moyen de laquelle le mouvement de rotation de l'éolienne sera transmis au générateur électrique, et d'installer l'ensemble turbine à l'endroit choisi pour l'installation.

L'énergie éolienne est une énergie gratuite, renouvelable et sûre. Une installation qui convertit l'énergie des courants d'air en énergie électrique

Projet d'éolienne

Les tâches principales de tous les scientifiques traitant des problèmes de l'énergie éolienne sont de réduire le coût de production des éoliennes, d'augmenter leur efficacité et leur puissance.

Classification

Les éoliennes sont subdivisées selon l'emplacement de l'axe de rotation en structures avec :

• axe vertical (perpendiculaire au sol);
• axe horizontal (parallèle au sol).

Selon les matériaux à partir desquels les pales sont fabriquées, les éoliennes sont classées en :

• à lobes raides;
• voile.

Par le nombre de pales, il est subdivisé en :

• générateurs à 2 pales ;
• générateurs à 3 pales ;
• générateurs multipales, avec un nombre de pales à partir de 50.

Les éoliennes de type turbine appartiennent à la catégorie d'une nouvelle génération, elles sont installées sur le toit sous forme de ventilateurs et elles ne dérangent pas les voisins avec du bruit

Par le type de pas de vis, les générateurs se distinguent par :

• un pas constant;
• pas variable.

Par type de construction :

• lame;
• turbine.

Sur rendez-vous:

• Ménage;
• commercial;
• industriel.

Les éoliennes industrielles sont construites principalement avec un axe de rotation horizontal et des pales rigides.

L'éolienne Liam F1 Urban offre un rendement de 80 %

Des éoliennes à voile et des générateurs à axe vertical sont souvent installés pour alimenter les maisons privées et les petits bâtiments.

L'éolienne est une éolienne dont la turbine a une forme cylindrique avec des pales installées à l'intérieur. En fait, il s'agit d'une éolienne à axe de rotation horizontal dont les bords des pales sont protégés par un cylindre. Diffère par une conception simple et fiable, grande, par rapport aux éoliennes à pales, efficacité.

La différence fondamentale

L'éolienne est un circuit cylindrique. Les lames rotatives sont situées à l'intérieur du contour. La structure se compose de :

• turbines;
• carénage extérieur ou intérieur ;
• carénage du groupe turbine-alternateur ;
• gondoles;
• Générateur;
• onduleur;
• module de stockage;
• Unité de contrôle;
• point d'attache dynamique.

Les éoliennes de ce type se caractérisent par l'absence de pales de rotation non protégées, ainsi que par un système conçu pour leur régulation et leur orientation par rapport à la direction du vent. Cela augmente la fiabilité et la sécurité de la structure. La forme cylindrique du carénage se déploie d'elle-même, captant le vent, et le carénage, qui fait office de tuyère, augmente la puissance de l'installation.

Selon la puissance et le but requis, la conception peut avoir de nombreuses modifications. Par exemple, divers matériaux peuvent être utilisés dans la fabrication d'une turbine. Les dimensions géométriques, la méthode de placement (sur un support, un treillis, etc.) peuvent varier. Un équipement supplémentaire avec des modules solaires est possible.

Prototype d'éolienne de type turbine d'affaires

Les éoliennes sont fabriquées pour un usage domestique et industriel.

Le principe de fonctionnement de l'installation

Pour le fonctionnement normal d'une éolienne de type turbine, un vent soufflant à une vitesse de 2 m/s à 60 m/s est nécessaire. Le principe de fonctionnement de l'installation est le suivant. L'unité capte indépendamment la direction du vent, tourne dans la bonne direction. Le flux d'air frappe les pales et les fait tourner. Les masses d'air transmettent une énergie cinétique de mouvement aux pales, où elle est convertie en énergie mécanique qui fait tourner le rotor.

La turbine d'une éolienne développée en Russie est à l'essai

La rotation du rotor produit un courant triphasé circulant dans le générateur. De là, le courant va au contrôleur, où il est redressé, puis il traverse les batteries, les charge, puis va à l'onduleur. L'onduleur produit un courant alternatif monophasé, sa fréquence d'oscillation est de 50 Hertz pour les réseaux 220 V, ou un courant triphasé 380 V requis par les entreprises industrielles, ainsi que pour alimenter la charge.

Avantages d'une éolienne à turbine

Une conception d'éolienne présente des avantages significatifs par rapport aux autres conceptions d'éoliennes.

1. Haute sensibilité au vent. La vitesse minimale du vent pour la mise en mouvement des pales est de 2 m/s ; les éoliennes d'un type différent ont besoin d'une vitesse du vent de 4 m / s.
2. Le générateur est capable de fonctionner à des vitesses de vent d'ouragan (jusqu'à 60 m / s). La plupart des autres éoliennes fonctionnent jusqu'à 25-30 m/s.
3. Le rendement d'une éolienne est presque le double de celui d'une éolienne à pales non protégées. En raison de la conception de la buse du carénage, l'éolienne à turbine est beaucoup plus puissante que les unités des autres conceptions.
4. La turbine est sans danger pour les oiseaux et les chauves-souris. Les moulins à vent à pales ouvertes provoquent souvent la mort d'animaux volants qui ne sont pas en mesure de déterminer les limites de la zone dangereuse. Les chauves-souris et les oiseaux identifient une éolienne avec une conception de turbine comme un obstacle unique et réussissent à le contourner.
5. Les éoliennes de la plupart des structures produisent beaucoup de bruit, génèrent des infrasons à certaines vitesses de vent, elles ne peuvent donc pas être placées à proximité de bâtiments résidentiels, de fermes, de forêts. Les installations de turbines ne produisent pas d'infrasons nocifs pour l'homme et les animaux. Ils peuvent être installés à côté d'un immeuble résidentiel. Les éoliennes à turbine ne provoquent pas de migration artificielle d'animaux.
6. Coût de production inférieur par rapport à la palette. La fabrication de lames détachées est un processus complexe et coûteux. Leur absence réduit considérablement le coût et simplifie la réalisation de l'installation.
7. Facilité et rapidité d'installation. Les composants du générateur à turbine sont fabriqués à l'usine; l'assemblage des blocs principaux y est également réalisé. L'installation ne comprend que le tracé, le raccordement des blocs, sa fixation au support. L'installation s'effectue à l'aide d'ascenseurs standard.
8. Facilité d'entretien. L'entretien des éoliennes à turbine est beaucoup plus facile et moins cher que les éoliennes à pales. Avec le bon fonctionnement de l'installation, un service périodique compétent, la durée de vie atteint 50 ans.
9. Une centrale éolienne de type turbine, contrairement aux éoliennes classiques, n'interfère pas avec les pilotes et les régulateurs de vol, n'est pas détectée par les radars de défense aérienne et ne constitue pas une menace pour la sécurité nationale.

Champ d'application

L'éolienne atteint une efficacité maximale à proximité des plans d'eau naturels en raison du mouvement de l'air presque toute l'année et de sa grande sensibilité au vent. Et il est également installé dans les villes et les villages. La conception de l'installation vous permet d'utiliser le générateur pour l'éclairage autonome ou combiné de maisons privées et de chalets d'été.

Une éolienne est utile dans les agglomérations situées loin des villes, des centres régionaux, où se produisent souvent des pannes de courant. L'éolienne peut être utilisée à proximité des aérodromes, des terrains d'entraînement militaire. Bien qu'invisible aux radars, il ne présente aucun danger pour les pilotes et les systèmes de sécurité nationale.

Les éoliennes sont utilisées comme source d'électricité depuis des décennies. Pour la première fois, les gens ont commencé à exploiter de telles structures lorsqu'il a exploité la puissance de la nature et a commencé à construire des moulins. Aujourd'hui, des éoliennes de type turbine de troisième génération sont utilisées pour produire de l'électricité. De plus, les structures elles-mêmes ont récemment acquis des formes de plus en plus inhabituelles.

Une éolienne moderne se compose des éléments suivants :

1. Anémomètre. Il est chargé de mesurer la vitesse du vent et transmet les informations correspondantes au contrôleur de l'éolienne à turbine.
2. Lames. Le vent qui frappe ces éléments les fait tourner. En conséquence, une turbine est entraînée, ce qui génère de l'électricité.
3. Frein. Il est complété par des entraînements mécaniques, hydrauliques et autres. Le système de freinage d'une éolienne est nécessaire pour arrêter le rotor dans des situations critiques.
4. Manette. Responsable de la gestion de l'ensemble de l'installation. Il démarre et arrête automatiquement les éoliennes.
5. Générateur à induction. L'appareil génère de l'électricité. Il est complété par un arbre à grande vitesse.
6. Gondole. Il est situé au sommet de l'éolienne. Le corps de la nacelle abrite la plupart des éléments structurels de l'unité, y compris le frein et le contrôleur.

Selon le type de construction, l'éolienne peut être complétée par d'autres éléments. En particulier, les installations modernes sont équipées d'un carénage qui capte le vent et valorise la puissance de ce dernier.

Avantages de la turbine

Une éolienne moderne présente les avantages suivants par rapport à ses prédécesseurs :

1. Capable de travailler à des vitesses de vent élevées. Les turbines modernes fonctionnent lorsque les flux de vent dépassent les valeurs critiques (25 à 60 m / s).
2. Ne crée pas d'ondes infrasoniques. Les éoliennes des générations précédentes présentaient cet inconvénient.
3. Installation simple. La base de la conception est créée en production. Des éléments séparés sont installés sur place et la nacelle est montée sur le mât.
4. Application de matériaux innovants. Ils augmentent non seulement la durée de vie de l'unité, mais assurent également une facilité d'installation.

Les éoliennes sont principalement installées le long des côtes de la mer et de l'océan ou directement sur l'eau. Cette approche permet un fonctionnement de la turbine presque toute l'année.

Développements modernes

Les inconvénients des systèmes à palettes sont les suivants :

• ils perturbent l'équilibre thermique naturel;
• efficacité relativement faible, ne dépassant pas 30%;
• occuper une grande surface;
• représentent un danger pour les oiseaux.

Ces lacunes obligent les développeurs du monde entier à rechercher de nouvelles solutions technologiques permettant d'obtenir de l'énergie éolienne. Parmi les dernières réalisations, citons :

1. Turbine montante.

Structurellement, il ressemble à un ballon rempli d'hélium. Une turbine à trois pales est installée à l'intérieur sur un axe horizontal. Un tel système est actuellement exploité en Alaska. L'éolienne en vol stationnaire est située à une hauteur que les éoliennes modernes ne peuvent pas atteindre. Un tel système est capable de fonctionner de manière presque autonome (la participation du personnel est minimisée).

2. Turbines verticales.

Leurs lames suivent l'emplacement des nageoires des poissons. Grâce à cette conception, les turbines sont capables de générer une quantité suffisante d'électricité, tout en étant proches les unes des autres. La longueur des unités verticales est de 9 m. Pour un fonctionnement efficace du système, l'installation d'au moins deux turbines rapprochées est requise. Selon des études préliminaires, le nouveau type d'installation, par rapport aux homologues à pales, génère 10 fois plus d'électricité, occupant la même surface.

3. "tiges" carbonées.

Un nouveau projet de production d'électricité propre est en cours de mise en œuvre aux Émirats arabes unis. Il prévoit l'installation de 1203 "tiges" de carbone sur une base de 20 mètres. La hauteur de cette structure est de 55 m.Chaque élément individuel du système est situé à une distance de 10 m les uns des autres.

L'épaisseur d'une tige individuelle à la base est de 30 m. À l'intérieur, il y a des couches constituées d'électrodes alternées et de matériau piézoélectrique. Sous pression, ce dernier génère de l'électricité. L'énergie est générée lorsque les tiges se balancent dans le vent. Ce système génère la même quantité d'électricité que les autres éoliennes de la même région.

Les scientifiques tunisiens ont créé quelque chose de similaire. Leur système diffère des « tiges » carbonées utilisées aux Émirats arabes unis en ce qu'il abrite un générateur silencieux ressemblant à une antenne parabolique au sommet.

En Hollande, il a été proposé d'installer une petite structure sur chaque maison, capable de générer de l'électricité sous l'influence de la force du vent. Cette éolienne a une turbine qui épouse la forme d'une coquille d'escargot. Elle, capturant le flux du vent, se retourne et change la direction de son mouvement. La productivité d'une telle éolienne atteint 80 % des indicateurs théoriques que de telles installations peuvent potentiellement démontrer.

Ces dernières années, il y a eu des développements conçus pour l'installation sur des navires flottants. De manière générale, le nombre de systèmes pouvant remplacer les éoliennes à pales est en constante augmentation. Peut-être qu'à l'avenir, ils seront en mesure de résoudre tous les problèmes auxquels l'énergie éolienne est confrontée.

Une éolienne de type hyperboloïde selon Shukhov est capable de fonctionner même dans des courants d'air ascendants, qui se déroulent généralement à côté d'une rivière, d'un lac, d'un marécage, sur les pentes des collines et des ravins. Les conditions d'« auto-amorçage » et « d'auto-assistance » sont créées, comme dans les turbines hélicoïdales, bien que cela ne joue pas un rôle déterminant dans le fonctionnement.

La technologie est en attente de financement et est en cours de développement !

La description:

Selon Shukhov, l'éolienne de type hyperboloïde est basée sur les idées du grand ingénieur et scientifique russe Shukhov V.G.

Sur la figure, la zone de travail du flux de vent est colorée en rouge. Selon ce paramètre, elle (une éolienne de type hyperboloïde selon Shukhov) surpasse les autres types d'éoliennes, à savoir: la zone de travail du flux de vent de type girouette - 7-8% de la zone balayée; Turbines Darrieus et Savonius - 45-50%; dans ce cas, 60-70%.

Générateur de vent ce type est capable de travailler même en amont air, qui a lieu, en règle générale, à côté d'une rivière, d'un lac, d'un marais, sur les pentes des collines et des ravins.

Les conditions pour « l'auto-amorçage » et « l'auto-assistance » sont créées, comme dans l'hélicoïde turbines, bien que cela ne joue pas un rôle décisif dans le travail.

Avantages :

- la ligne de contact de la couche active du flux d'air lavant l'hyperboloïde est 1,6 fois plus longue que la ligne analogue du cylindre rotatif d'une éolienne de type rotatif à pales droites. Il est naturel de s'attendre à ce que l'efficacité éoliennes sera plus élevé proportionnellement à la même valeur,

– constructif dispositif le corps de travail en combinaison avec la légèreté, la force et l'équilibre permet l'installation d'unités (boîte de vitesses, générateur électrique etc.) à placer à l'intérieur du volume intégré, ce qui réduit les dimensions et le poids de l'ensemble de l'installation dans son ensemble,

– le moment d'inertie total d'une structure est déterminé comme la somme des produits des masses de points matériels par la valeur du carré de la longueur du rayon. Sur cette base, il s'ensuit que le moment d'inertie de la structure au repos est au moins la moitié du moment d'inertie du cylindre en rotation d'une éolienne à pales droites, et, par conséquent, la force du vent requise au moment du démarrage est deux fois moindre.

Comparaison des caractéristiques :

Note : description de la technologie sur l'exemple d'une éolienne hyperboloïde selon Shukhov.

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L'énergie éolienne se développe activement partout dans le monde, et ce n'est un secret pour personne depuis longtemps qu'il s'agit de l'un des domaines les plus prometteurs des énergies alternatives à l'heure actuelle. À la mi-2014, la capacité totale de toutes les éoliennes installées dans le monde était de 336 gigawatts, et la plus grande et la plus puissante des éoliennes verticales à trois pales, Vestas-164, a été installée et lancée début 2014 au Danemark. Sa puissance atteint 8 mégawatts et la portée des pales est de 164 mètres.

Malgré la technologie à long terme de fabrication d'éoliennes et d'éoliennes en général, de nombreux passionnés s'efforcent d'améliorer la technologie, d'augmenter son efficacité et de réduire les facteurs négatifs.

Comme vous le savez, le coefficient d'utilisation de l'énergie du flux de vent atteint au mieux 30%, ils sont assez bruyants et violent le bilan thermique naturel des territoires voisins, augmentant la température de la couche d'air de surface la nuit. Ils sont également très dangereux pour les oiseaux et occupent des zones importantes.

Quelles sont les alternatives ? En fait, la créativité des inventeurs modernes ne connaît pas de frontières et de nombreuses alternatives différentes ont été inventées.

Jetons un coup d'œil à 5 ​​des alternatives d'éoliennes les plus inhabituelles notables dans l'industrie.

Depuis 2010, la société américaine Altaeros Energies, fondée au Massachusetts Research Institute, développe une nouvelle génération d'éoliennes. Le nouveau type d'éoliennes est conçu pour fonctionner à des altitudes allant jusqu'à 600 mètres, là où les éoliennes conventionnelles ne peuvent tout simplement pas atteindre. C'est à de telles altitudes que soufflent constamment les vents les plus forts, qui sont 5 à 8 fois plus forts que les vents près de la surface de la terre.

Le générateur est une structure gonflable, semblable à un dirigeable pompé à l'hélium, dans lequel une turbine tripale est installée sur un axe horizontal. Une telle éolienne a été lancée en 2014 en Alaska à une altitude d'environ 300 mètres pour des essais sur 18 mois.

Les développeurs assurent que cette technologie produira de l'électricité à un coût de 18 cents le kilowattheure, soit la moitié du prix du coût habituel de l'énergie éolienne en Alaska. À l'avenir, de tels générateurs pourraient bien remplacer les centrales électriques diesel et trouver une application dans les zones à problèmes.

À l'avenir, cet appareil ne sera pas seulement un générateur d'électricité, mais aussi une partie d'une station météorologique et un moyen pratique de fournir Internet dans des zones éloignées de l'infrastructure concernée.

Une fois installé, un tel système ne nécessite pas la présence de personnel, n'occupe pas une grande surface et est quasiment silencieux. Il peut être surveillé à distance et ne nécessite une maintenance qu'une fois tous les 1 à 1,5 ans.

Une autre solution intéressante pour la création d'un design inhabituel pour un parc éolien est en cours de mise en œuvre aux Émirats arabes unis. Non loin d'Abu Dhabi, la ville de Madsar est en construction, dans laquelle ils envisagent de construire un parc éolien assez inhabituel, appelé par les développeurs "Windstalk".

Le fondateur de la société de design basée à New York Atelier DNA, qui développe la conception du projet, a déclaré que l'idée principale était de trouver dans la nature un modèle cinétique qui pourrait servir à générer de l'électricité, et un tel modèle a été trouvé. 1203 tiges en fibre de carbone, chacune d'environ 55 mètres de haut, avec des bases en béton de 20 mètres de large, seront installées à 10 mètres de distance.

Les tiges seront renforcées de caoutchouc et auront une largeur d'environ 30 cm à la base et se rétréciront jusqu'à 5 centimètres vers le haut. Chacune de ces tiges contiendra des couches alternées d'électrodes et de disques en céramique constitués d'un matériau piézoélectrique qui génère un courant électrique lorsqu'il est soumis à une pression.

Lorsque les tiges se balancent dans le vent, les disques se contractent, générant un courant électrique. Pas de bruit des pales d'éoliennes, pas de victimes d'oiseaux, rien que du vent.

L'idée est née de l'observation des roseaux se balançant dans le marais.

Windstalk de l'Atelier DNA a remporté la deuxième place du concours Land Art Generator parrainé par Madsar pour sélectionner les meilleures œuvres d'art appliquées à l'échelle internationale pouvant générer de l'énergie à partir de sources renouvelables.

La superficie occupée par ce parc éolien atypique s'étendra sur 2,6 hectares et correspondra en termes de capacité à une éolienne classique occupant la même superficie. Le système est efficace en raison de l'absence de pertes par frottement inhérentes aux systèmes mécaniques traditionnels.

À la base de chaque tige, un générateur sera installé qui convertit le couple de la tige à l'aide d'un système d'amortisseurs et de cylindres, similaire au système Levant Power développé à Cambridge, Massachusetts.

Comme le vent n'est pas constant, un système de stockage d'énergie sera utilisé afin que l'énergie stockée puisse être consommée même lorsqu'il n'y a pas de vent, explique le personnel du projet.

Au sommet de chaque tige sera installée une lampe LED, dont la luminosité dépendra directement de la force du vent et de la quantité d'électricité produite à ce moment.

Windstalk fonctionnera de manière erratique, permettant aux éléments d'être positionnés beaucoup plus près les uns des autres que ce qui est possible avec des éoliennes à pales conventionnelles.

Un projet Wavestalk similaire est en cours de développement pour convertir l'énergie des courants océaniques et des vagues, où un système similaire sera à l'envers sous l'eau.

Le projet, développé par la société tunisienne Saphon Energy, ressemble à Windstalk, une éolienne sans pales, mais cette fois, l'appareil a une conception de type voile.

Ce générateur silencieux, en forme d'antenne parabolique, est appelé le Saphonien. Il n'a pas de pièces rotatives et est totalement sans danger pour les oiseaux. L'écran du générateur se déplace d'avant en arrière sous l'influence du vent, créant des vibrations dans le système hydraulique.

L'objectif du projet est d'améliorer les caractéristiques des éoliennes par rapport à l'utilisation du flux de vent. Le vent est littéralement harnaché à la voile, qui sous son action fait des mouvements de va-et-vient, alors qu'il n'y a ni pales, ni rotor, ni engrenages. Cette interaction vous permet de convertir plus d'énergie cinétique en énergie mécanique à l'aide de pistons.

L'énergie peut être stockée dans des accumulateurs hydrauliques, ou convertie en énergie électrique au moyen d'un générateur, ou elle peut être utilisée pour faire tourner un mécanisme. Si les éoliennes conventionnelles ont un rendement de 30 %, alors cette génératrice à voile donne tous les 80 %. Son efficacité est 2,3 fois supérieure à celle des éoliennes à pales.

En raison de l'absence de composants coûteux, comme c'est le cas dans une éolienne (pales, moyeux, boîtes de vitesses), dans le cas de la Saphonienne, les coûts d'équipement sont réduits jusqu'à 45 %.

La forme aérodynamique du Saphonian a l'avantage que les courants de vent turbulents ont peu d'effet sur le corps de la voile et que la force aérodynamique ne fait qu'augmenter. C'est à cause des turbulences que les éoliennes ne sont pas utilisées dans les zones urbaines, et le saphonien peut y être utilisé aussi. De plus, les facteurs acoustiques et vibratoires nocifs sont minimisés. Saphon Energy a reçu le Prix de l'Innovation KPMG.

Une autre approche très révolutionnaire de l'énergie éolienne a été reprise en 2008 par un inventeur enthousiaste de Californie. Les grandes éoliennes pour les petites villes ont la taille d'un immeuble de 30 étages et leurs pales atteignent la taille des ailes d'un Boeing 747.

Ces générateurs géants génèrent certes beaucoup d'énergie, mais de tels systèmes sont complexes et coûteux à fabriquer, à transporter et à installer. Malgré cela, l'industrie croît de plus de 40 pour cent chaque année. C'est exactement ce à quoi Doug Selsam de Californie a réfléchi avant de se fixer son objectif ambitieux. Il a décidé qu'il était tout à fait possible d'obtenir plus d'énergie en utilisant moins de matériaux pour cela.

En installant une douzaine ou plusieurs douzaines de petits rotors sur un seul arbre relié à un seul générateur, Doug a finalement atteint son objectif. Il a connecté une extrémité du long arbre au générateur et a lancé l'autre extrémité dans le ciel sur des ballons à l'hélium. Le système a fonctionné comme prévu.

Doug avait lu dans ses manuels qu'une turbine à rotor unique suffisait pour obtenir le maximum, mais Doug avait des doutes. Il croyait le contraire : plus il y avait de rotors, plus il y avait d'énergie éolienne disponible pour l'utilisation.

Si chaque rotor est positionné à angle droit, alors chaque rotor recevra son propre vent, ce qui augmentera l'efficacité de la génération.

Bien sûr, cela complique la physique, car maintenant il fallait s'assurer que chaque rotor capte son propre flux, et pas seulement le flux du rotor voisin. Il fallait trouver l'angle optimal de l'arbre par rapport au vent et la distance idéale entre les rotors. Et au final, le gain a été obtenu avec moins de matière.

En 2003, l'inventeur a reçu une subvention de 75 000 $ de la California Energy Commission pour développer une turbine de 3 000 watts avec sept rotors. Le défi a été un succès et Doug Selsam a déjà vendu plus de 20 de ses turbines à double rotor de 2 000 watts à plusieurs propriétaires. Il a construit ces appareils dans son garage de campagne.

L'idée de Doug était l'une des rares idées qui avait toutes les chances de connaître un grand succès dans le monde commercial. Selsam dit que les deux rotors ne sont qu'un début. Un jour, il verra probablement ses turbines multi-rotors s'étendre sur un kilomètre dans le ciel.

Archimède, dont le siège est à Rotterdam, aux Pays-Bas, a mis au point son concept d'éoliennes inhabituelles pouvant être installées directement sur les toits des bâtiments résidentiels.

Tel que conçu par les auteurs du projet, une conception efficace à faible bruit peut entièrement fournir de l'électricité à une petite maison, et un complexe de tels générateurs, fonctionnant conjointement avec, peut complètement réduire la dépendance d'un grand bâtiment vis-à-vis de sources d'électricité externes. à zéro. Les nouvelles éoliennes sont nommées Liam F1.

Une petite turbine de 1,5 mètre de diamètre et pesant environ 100 kilogrammes peut être installée sur n'importe quel mur ou toit d'un immeuble résidentiel. Habituellement, la hauteur des toits en terrasse est de 10 mètres et le vent dans le pays est presque toujours du sud-ouest. Ces conditions sont suffisantes pour bien positionner l'éolienne sur le toit et utiliser efficacement l'énergie éolienne.

Deux problèmes des éoliennes conventionnelles sont ici résolus : le bruit des turbines à pales conventionnelles et le coût élevé de l'installation d'équipements encombrants. Dans les éoliennes conventionnelles, les coûts d'installation ne sont souvent pas rentables. Le niveau sonore de la turbine Liam est d'environ 45dB, ce qui est encore plus silencieux que le bruit de la pluie (le bruit de la pluie en forêt est de 50dB).

En forme de coquille d'escargot, la turbine, comme une girouette, se déploie dans le vent, captant le flux d'air, réduisant sa vitesse et changeant de direction. Le directeur de l'entreprise, Marinus Miremeta, affirme que l'efficacité de la turbine innovante atteint 80% de l'efficacité maximale théorique de l'énergie éolienne. Et cela suffit déjà.

Aux Pays-Bas, un ménage moyen consomme 3 300 kWh d'électricité par an. Selon les développeurs, la moitié de cette énergie peut être fournie par une turbine Liam F1 à une vitesse du vent d'au moins 4,5 m/s.

Vous pouvez placer trois de ces turbines aux sommets d'un triangle sur le toit de la maison, puis chacune des turbines sera alimentée en vent et elles n'interféreront pas les unes avec les autres, mais au contraire s'entraideront.

S'il s'agit d'une installation dans une ville où il y a des flux turbulents, le constructeur propose de surélever légèrement les éoliennes installées sur les toits de la ville, en les fixant sur des poteaux afin que les murs des maisons voisines ne gênent pas les flux de vent.

Le coût estimé de la nouvelle turbine, installation comprise, est de 3999 euros. Étant donné que l'appareil a une taille de plus d'un mètre, une licence spéciale pour son utilisation peut être requise. Par conséquent, dans le cas le plus extrême, la société produit également des mini-turbines Liam d'un diamètre de 0,75 mètre.

Les fabricants prévoient d'utiliser leurs turbines non seulement pour l'alimentation électrique des bâtiments résidentiels et industriels, mais également pour l'alimentation électrique des navires.

Comme vous pouvez le constater, les fabricants d'éoliennes disposent de nombreuses alternatives intéressantes.