Types d'éoliennes

Il a été expliqué dans mon article précédent que différents types d'éoliennes utilisent l'énergie cinétique du vent pour générer de l'énergie. En fait, l'énergie éolienne est connue comme le moyen le plus propre de générer de l'énergie mécanique et/ou électrique. L'énergie obtenue peut être classée en fonction de la manière dont l'énergie éolienne est récoltée ; vent terrestre et vent offshore. Lisez l'article ci-dessous pour en savoir plus à ce sujet !

Aujourd'hui, vous découvrirez les différents types d'éoliennes et leurs avantages et inconvénients dans leurs diverses applications.

Types d'éoliennes

Vous trouverez ci-dessous les différents types d'éoliennes utilisées pour la production d'électricité.

Éoliennes à axe horizontal (HAWT)

Les types d'éoliennes à axe horizontal sont les éoliennes les plus utilisées aujourd'hui, même si certaines limitations existent. Les pales de type hélice sont conçues pour tourner autour d'un axe horizontal. Ses composants comprennent des pales de rotor qui sont reliées à un arbre qui est en outre relié à un générateur qui produit de l'énergie électrique. Ces pales ressemblent à une hélice d'avion montée au sommet d'une tour.

Dans ces types d'éoliennes, un capteur de vent est monté sur un mécanisme de lacet (appelé nacelle) afin que l'éolienne puisse s'aligner correctement avec la direction du vent. Par conséquent, une distribution plus efficace de l'énergie éolienne est imposée aux rotors.

La structure des éoliennes à axe horizontal doit être suffisamment solide pour supporter le poids des composants de l'appareil. Certains de ces composants comprennent des pales de rotor, une boîte de vitesses, un générateur, etc. De plus, la base doit pouvoir résister au vent fort qui souffle. Cependant, la nacelle contient un élément de rupture qui aide à arrêter immédiatement les pales en cas de vent fort ou incontrôlé.

Parmi tous les types de turbines, l'éolienne à axe horizontal a un rendement plus élevé et une production d'énergie plus élevée. Cette turbine est souvent disponible en deux types à savoir; éoliennes sous le vent et sous le vent.

Éoliennes sous le vent :

Dans une éolienne Up-wind HAWTs, le vent atteint les rotors avant la tour, c'est-à-dire qu'il fait face au vent. C'est pourquoi les rotors ne souffrent pas du pare-vent derrière la tour, ce qui permet un fonctionnement plus efficace. De plus, le système est moins sensible à l'usure. Cependant, le mécanisme de lacet ajoute au poids de la structure.

Dans la plupart des conceptions, les rotors au vent ne sont pas flexibles afin qu'ils ne se plient pas ou n'entrent pas en collision avec la tour. Cela se produit souvent lorsque la vitesse du vent est élevée. Pour éviter davantage cela, le rotor est placé à une certaine distance de la tour. De ce fait, les difficultés de fabrication de ces types d'éoliennes sont élevées. La rigidité des pales du rotor équivaut à nécessiter un matériau plus lourd pour la construction des pales.

Éoliennes sous le vent :

Ces types d'éoliennes à axe horizontal sont moins courants, mais leur conception ressemble à peu près au type d'explication précédent. La seule différence est l'emplacement du rotor, qui est en aval de la tour. Dans les types vent arrière, le vent frappe la tour avant d'atteindre les pales. La conception permet une plus grande flexibilité dans les pales du rotor, ce qui permet d'utiliser des matériaux plus légers. Les avantages du vent arrière incluent un poids structurel plus léger et une meilleure dynamique structurelle de la tour en enlevant une partie de la charge de la tour aux pales pendant leur fonctionnement.

Les types d'éoliennes à axe horizontal sous le vent ne nécessitent aucun mécanisme de lacet. En effet, le rotor et le carter sont conçus de manière à ce que le carter suive la direction du vent. Étant donné que le rotor est situé en aval de la tour, il subit un ombrage au vent, qui fait fluctuer la quantité d'énergie générée. L'ombre du vent peut également causer de la fatigue aux homologues du système.

Avantages et inconvénients des éoliennes à axe horizontal HAWT

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages des éoliennes à axe horizontal.

• Grâce à la hauteur de la base de la tour, un vent plus fort peut être accessible.
• Parce que les pales se déplacent perpendiculairement au vent, la puissance est reçue pendant toute la rotation. Cela se traduit par une plus grande efficacité.

Inconvénients :

Malgré les bons avantages des éoliennes à axe horizontal, certaines limitations subsistent. Vous trouverez ci-dessous les inconvénients des HAWT.

• Des composants lourds tels que des pales, une boîte de vitesses, un générateur sont nécessaires en raison de la construction massive de la tour.
• Ses composants sont mis en place.
• La hauteur de ces types d'éoliennes les rend visibles de manière intrusive sur de vastes zones. Cela perturbe l'apparence du paysage et peut créer une opposition locale dans certains cas.
• La variante sous le vent souffre de fatigue et de défaillance structurelle causées par la turbulence lorsqu'une pale traverse l'ombre du vent de la tour. C'est pourquoi la majorité des HAWT utilisent une conception au vent, car le rotor fait face au vent devant la tour.
• Un mécanisme de contrôle de lacet supplémentaire est nécessaire pour tourner les pales vers le vent.
• La rupture est nécessaire pour empêcher la turbine de tourner par vent fort. Cela empêchera le système d'être détruit par les vents violents.
• Les contraintes cycliques et les vibrations sont causées lorsque l'éolienne essaie de tourner pour faire face au vent.

Éoliennes à axe vertical (VAWT)

Dans les types d'éoliennes à axe vertical, les rotors font tourner un arbre qui est installé verticalement. Cette conception permet moins de sensibilité à la direction du vent, ce qui la rend parfaite dans les fermes où la direction change fréquemment. En d'autres termes, quelle que soit la direction dans laquelle souffle le vent, les pales continueront de bouger et de faire tourner l'arbre pour produire de l'énergie.

les types d'éoliennes à axe vertical ont leur générateur près du sol. Par conséquent, le poids supplémentaire est soulagé sur le rotor et rend la conception moins complexe. Cela facilite également la maintenance par rapport aux éoliennes à axe horizontal. Cependant, les éoliennes à axe vertical ont moins d'efficacité que les HAWT en raison de la quantité importante de traînée d'air sur les rotors. Une puissance moindre est un autre facteur car la vitesse du vent et son écoulement à distance du sol sont plus élevés et plus réguliers qu'au niveau du sol.

turbine basée sur la traînée ou savonius – ils ont généralement des rotors à aubes pleines qui tournent autour d'un axe vertical.

Basé sur l'ascenseur ou turbine Darrieus - ont un style de profil aérodynamique haut et vertical, bien que certains semblent avoir une forme de batteur à œufs. Une flèche éolienne est un type d'éolienne basée sur l'ascenseur, même si elle fait toujours l'objet de tests indépendants.

Avantages et inconvénients des éoliennes à axe vertical (VAWT)

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages des éoliennes à axe vertical.

• L'électricité est produite dans n'importe quelle direction du vent.
• Une tour de support solide n'est pas nécessaire puisque la plupart de ses composants sont placés sur le sol.
• Faible coût de production par rapport aux éoliennes à axe horizontal.
• L'entraînement en lacet et le mécanisme de tangage sont éliminés puisqu'il n'est pas nécessaire d'orienter la turbine dans la direction du vent.
• Installation facile
• Faibles coûts de maintenance
• Facile à transporter d'un endroit à un autre.
• Convient aux zones soumises à des conditions météorologiques extrêmes.
• Ils sont installés dans des zones urbaines.
• Risque faible pour les humains et les oiseaux car les lames se déplacent à des vitesses relativement faibles.

Inconvénients :

• L'efficacité est faible car une seule lame fonctionne à la fois.
• La poussée initiale pour démarrer est nécessaire pour que les lames puissent commencer à tourner.
• Les éoliennes à axe vertical sont très moins efficaces en raison de la traînée supplémentaire créée lors de la rotation des pales.
• Les vibrations sont relativement élevées, car le flux d'air près du sol crée un flux turbulent.
• Ces vibrations augmentent l'usure des roulements, ce qui peut entraîner une augmentation des coûts de maintenance.
• Les VAWT créent une pollution sonore.

Conclusion

Différents types d'éoliennes conviennent pour une raison ou plus. Les types à axe horizontal sont couramment utilisés en raison de leur efficacité et une éolienne à axe vertical peut être utilisée dans n'importe quelle zone géographique en raison de sa portabilité. C'est tout pour cet article, les types d'éoliennes et leurs avantages et inconvénients.

J'espère que vous avez beaucoup tiré de cet article, si c'est le cas, merci de le partager avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu. À la prochaine !