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					Analyse et   Généralités sur les         3ème
conception
                 éoliennes




             Composants d’une éolienne
Analyse et                  Généralités sur les                                         3ème
conception
                                éoliennes



PARTIE 1
    1) Se connecter sur le site :


    http://www.lei.ucl.ac.be/multimedia/eLEE/FR/realisations/index.htm


    2) Cliquer sur Energies renouvelables, filière éolienne, généralités, composants d’une

       éolienne



    3) Compléter la colonne fonctions du document Nomenclature



 PARTIE 2
    4) Replacer les repères sur le document Composants d’une éolienne


    5) Colorier en rouge les pales, en bleu le mât et repasser en vert la nacelle


    6) Replacer les repères sur le document Photo d’une éolienne et intérieur d’une nacelle


    7) Colorier en rouge les pales, en bleu le mât et en vert la nacelle
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                                éoliennes

   PARTIE 3
 1) En vous aidant des documents ressources, répondre sur une feuille de classeur aux questions

    suivantes :

        a) Pourquoi la plupart des éoliennes commercialisées ont-elles un axe horizontal ?

        b) Pourquoi faut-il un multiplicateur entre le rotor de l’éolienne et la génératrice ?

        c) Quelles sont les critères de choix pour un site éolien ?

        d) Quel est le diamètre de rotor d’une éolienne de 2000 kW ?

        e) Quelle est la hauteur d’une éolienne de 1500 kW ?
Analyse et      Généralités sur les                      3ème
conception
                    éoliennes




             Photo éolienne et intérieur d’une nacelle
Analyse et              Généralités sur les     3ème
conception
                            éoliennes
                          Nomenclature


         Outils de
11
          mesure



10      contrôleur



 9      génératrice



         Système
 8
       d’orientation



 7     Refroidisseur



          Arbre
 6
        secondaire



 5     multiplicateur



          Arbre
 4
         primaire



 3         Mât



 2        Moyeu



 1         pales


Rep.   désignations                 fonctions
    Analyse et                         Généralités sur les                                                     3ème
    conception
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                                            DOCUMENT RESSOURCES

EOLIENNE A AXE HORIZONTAL OU A AXE VERTICAL

Eoliennes à axe horizontal
   Toutes les éoliennes commerciales raccordées au réseau sont aujourd'hui construites avec un rotor du type hélice,

monté sur un axe horizontal.

   La finalité du rotor est évidemment de convertir le mouvement linéaire du vent en énergie rotative susceptible

d'entraîner une génératrice.


Eoliennes à axe vertical


   La seule éolienne à axe vertical qui n’ait jamais été fabriquée commercialement est l'éolienne de Darrieus, nommée

d'après l'ingénieur français Georges Darrieus qui breveta la conception en 1931. La compagnie américaine FloWind

fabriqua l'éolienne jusqu'à son faillite en 1997. L'éolienne de Darrieus est caractérisée par ses pales de rotor en forme de

C qui la font ressembler un peu à un fouet à œufs. Elle est normalement construite avec deux ou trois pales.

   Les avantages théoriques d'une machine à axe vertical sont les suivantes :

1) Elle vous permet de placer la génératrice, le multiplicateur, etc. à terre, et vous n'avez pas besoin de munir la machine

d'une tour.

2) Un mécanisme d'orientation n'est pas nécessaire pour orienter le rotor dans la direction du vent.

   Les inconvénients principaux sont les suivants :

1) Les vents sont assez faibles à proximité de la surface du sol. Le prix d'omettre une tour est donc des vents très faibles

sur la partie inférieure du rotor.

2) L'efficacité globale des éoliennes à axe vertical n'est pas impressionnante.

3) L'éolienne ne démarre pas automatiquement. (Ainsi, il faut p.ex. pousser les éoliennes de Darrieus pour qu'elles

démarrent. Cependant, ceci ne constitue qu'un inconvénient mineur dans le cas d'une éolienne raccordée au réseau, étant

donné qu'il est alors possible d'utiliser la génératrice comme un moteur absorbant du courant du réseau pour démarrer

l'éolienne).

4) Pour faire tenir l'éolienne, on utilise souvent des haubans ce qui est peu pratique dans des zones agricoles exploitées

intensivement.
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LE MULTIPLICATEUR



 La puissance produite par la rotation du rotor d'une éolienne est

 transmise à la génératrice par toute une chaîne dynamique, c.-à-d.

 par l'arbre lent, le multiplicateur et l'arbre rapide.

    Mais pourquoi, en fait, utiliser un multiplicateur ? N'est-ce pas

 possible d'entraîner la génératrice directement par la puissance

 produite par l'arbre lent ?

    Si nous utilisions une génératrice ordinaire, raccordée directement

 au réseau électrique il nous faudrait une turbine à une vitesse

 extrême variant entre 1.000 et 3.000 tours par minute. Avec un

 diamètre de rotor de 43 mètres, cela impliquera une vitesse des

 pales du rotor à leur extrémité de plus de deux fois la vitesse du son,

 il vaut donc mieux laisser tomber cette idée tout de suite.




CHOIX D’UN SITE EOLIEN

  La ressource éolienne
  Normalement, le seul fait d'observer

  la nature constitue une aide

  excellente lors de l'identification

  d'un bon site éolien.

     Ainsi, comme vous pouvez le
                                               Raccordement au réseau
  voir sur l’image, les arbres et les
                                               Les grandes éoliennes doivent
  buissons peuvent servir d'un bon
                                               évidemment être raccordées au
  indicateur de la direction des vents
                                               réseau électrique.
  dominants dans la zone en                                                       Infrastructure
                                                  Lorsqu'il s'agit de projets
  question.                                                                       Lors de l'élaboration d'un projet
                                               éoliens de moindre envergure, il

                                               est donc primordial que            éolien, il faut toujours tenir
  En recherche d'une vue
                                               l'éolienne soit installée          compte des coûts liés à
  dégagée
  Il faut de préférence avoir une vue          relativement près d'une ligne      l'établissement des fondations
  aussi dégagée que possible dans la                                              des éoliennes et à la construction
                                               électrique de 10 à 30 kilovolts
  direction des vents dominants.
                                               (kV) afin d'éviter que les coûts   d'un chemin permettant aux

                                               de pose de nouveaux câbles ne      camions lourds de gagner le site.

                                               soient exorbitants.
  Analyse et                          Généralités sur les                                                        3ème
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                                          éoliennes
                                           DOCUMENT RESSOURCES

TAILLE DE LA TOUR
Il est évident que la production d'énergie d'une grande génératrice est supérieure à celle d'une petite, mais si vous

regardez les trois éoliennes ci-dessous de 225 kW, 600 kW et 1,500 kW ayant des diamètres de rotor de 27, 43 et 60

mètres respectivement, vous verrez que la hauteur des tours diffère également.




Il va de soi que, pour des raisons de faisabilité, il est impossible d'installer un rotor de 60 m de diamètre sur une tour

de moins de 30 m de haut. Mais également si nous considérions le coût d'un grand rotor, d'une grande génératrice et

d'un multiplicateur, une telle idée s'avérerait tout à fait folle : ce serait une pure perte d'argent d'installer un si grand

rotor sur une petite tour, pour la simple raison qu'une plus grande tour nous permet d'obtenir des vitesses du vent

beaucoup plus fortes, et donc d'extraire une capacité énergétique bien supérieure. Chaque mètre de tour coûtant

évidemment de l'argent, la hauteur optimale d'une tour est donc fonction de :


    1.    le coût de la tour par mètre (10 m de tour supplémentaires s'élèvent à environ 12.000 €).

    2.    combien la vitesse du vent varie avec l'altitude au-dessus du sol sur le site en question

    3.    le prix que le propriétaire de l'éolienne obtiendra par kWh d'électricité produite en plus.

Les constructeurs d'éoliennes vendent souvent des éoliennes dont la hauteur de la tour correspond au diamètre du
rotor. D’un point de vue esthétique, beaucoup de monde trouve en fait que les éoliennes sont plus harmonieuses à
regarder si la hauteur de la tour et le diamètre du rotor sont plus ou moins égaux.

TAILLE DES PALES

         La surface de disque balayée par le rotor (ainsi que

    la vitesse du vent, évidemment) détermine la quantité

    d'énergie que l'éolienne est susceptible de récolter en

    une année.

         L'image peut vous donner une idée des diamètres

    généraux du rotor, valables pour les différentes tailles

    d'éoliennes. Une éolienne, dont la puissance de la

    génératrice est de 600 kW, aura typiquement un

    diamètre de rotor de 44 mètres.

				
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posted:11/26/2011
language:French
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