Éoliennes en Russie: comment choisir, installer et éviter les déceptions

La possibilité de recevoir de l'électricité gratuitement par le vent fait appel à de nombreux propriétaires de maisons individuelles, mais une partie d'entre elles échoue, est déçue par cette méthode et écrit des critiques négatives dans divers forums. Mais vous pouvez éviter les erreurs dans la création de telles installations et en tirer le meilleur parti.

L'éolienne avec son circuit électrique et ses principes de conception ressemble à tout autre générateur électrique. La principale différence réside dans la méthode de rotation de son rotor en raison de l'énergie cinétique des flux d'air captés par les pales aérodynamiques.

Conditions locales estimées

La vitesse et la puissance du vent devraient faire tourner de manière fiable la roue du moteur, dont l'énergie est consommée par le générateur. Si cela n'est pas fait, vous vous retrouverez sans électricité.

Une estimation approximative de la probabilité d'un vent actif sera facilitée par le calendrier annuel moyen de distribution des vents. N'oubliez pas qu'il est conçu pour une hauteur de 50 mètres de la surface de la terre. Pour des conditions réelles, il est nécessaire d'introduire des corrections.

Le tableau de répartition annuel moyen des vents pour le territoire de la Russie, défini pour des hauteurs de 50 mètres (pour augmenter, cliquez sur l'image):

Des informations plus spécifiques pour chaque zone peuvent être clarifiées avec les employés de la station météo régionale, et prendre en compte la hauteur d'installation prévue. Il n'est pas nécessaire de leur demander les directions du vent: l'éolienne tourne automatiquement.

Effet du terrain et de la saison

Selon la saison, le vent souffle de différentes manières. Dans certaines régions, il peut y avoir une longue accalmie.

De plus, la pression du vent est fortement réduite:

• forêt et arbres voisins;

• maisons et bâtiments voisins;

• l'emplacement de la structure en position basse ou élevée.

Pour l'installation d'installations électriques éoliennes, les sommets ouverts dans toutes les directions conviennent le mieux. Il est conseillé d'élever l'éolienne à la hauteur maximale autorisée. Il est préférable d'utiliser une fondation solide et séparée et une tour avec des extensions solidement fixées qui augmentent la stabilité: avec une puissante pression du vent, des forces de renversement énormes peuvent se produire.

Les propriétaires individuels installent des installations éoliennes sur le toit ou le mur de la maison. Ce n'est pas la meilleure option. Elle est applicable aux moteurs de faible puissance: la structure du bâtiment sera constamment secouée par des charges dynamiques changeantes et le bruit d'un rotor en rotation sera transmis à travers les éléments du bâtiment vers les locaux résidentiels.

Exemple: sur un toit plat de l'immeuble d'un grand magasin voisin - un immeuble de deux étages en dalles de béton armé pendant deux ans, une tour avec une antenne de l'opérateur mobile MTS a fonctionné. Après que des fissures sont apparues entre les panneaux et que le toit a commencé à fuir, l'antenne a été retirée et le bâtiment a été révisé.

Choisir une conception de roue éolienne

Dans toute l'histoire de l'humanité, un grand nombre d'appareils fonctionnant à l'énergie éolienne ont été testés. Une efficacité maximale (haute efficacité) est inhérente aux structures qui forment une force de levage telles que les pales incurvées des hélices de moteurs d'avion (rappelez-vous la célèbre expression «De l'hélice») ou des moteurs de bateau / navire situés à des angles aigus par rapport aux flux d'air / liquide venant en sens inverse.

Pour choisir un modèle d'éolienne, il faut non seulement connaître la vitesse du vent (V), mais aussi déterminer la conception des pales du ventilateur. Leur indicateur principal est la zone de la surface balayée (S), qui est affectée par le vent.

Pour estimer la puissance (N) que le ventilateur peut retirer, la formule est utilisée: N = (SρV³)/2.

La valeur ρ est la densité des masses d'air.

Certains vendeurs revendiquent l'efficacité d'éoliennes individuelles à des vitesses de l'air allant jusqu'à 3 m / s ou la taille des pales qui décrivent un cercle d'un rayon ≤1,3 mètre pendant le fonctionnement. Remplacez les caractéristiques de leurs appareils dans la formule ci-dessus: vous vérifiez la fiabilité de ces déclarations publicitaires selon les lois élémentaires de la physique.

Un vent d'une vitesse ≤3m⁄sec ne peut pas transmettre de manière fiable de l'énergie à une éolienne conventionnelle. Mais pour de telles conditions, vous pouvez utiliser les lames de surface accrue, qui est créée en augmentant leurs dimensions - en particulier la longueur de 2 mètres. Cependant, ces structures, en raison de la portée de quatre mètres, conviennent mieux aux installations industrielles.

Si nous revenons au calendrier de distribution des vents et prenons en compte leur effet spécifique sur la roue éolienne (pas à une hauteur de 50 mètres), alors si la nature des vents correspond à la zone orange (à partir de 5 m / s) ou plus, l'Université d'État de Voronej justifiera les coûts de sa production et de son installation.

À des vitesses de vent élevées, la puissance générée augmente fortement. Dans de tels cas, n'importe quelle éolienne est configurée. Dans d'autres situations, il peut ne pas être à la hauteur de ses attentes.

Introduction aux spécifications du fabricant

Les tests et vérifications de la puissance de l'éolienne sont effectués en usine: une soufflerie avec un débit d'air réglable des ventilateurs fixes. Il vérifie les caractéristiques aérodynamiques des avions et de toutes les carrosseries de voitures. Mais cette méthode ne reflète pas les conditions réelles de fonctionnement d'une installation éolienne électrique.

Dans une soufflerie, le vent souffle dans une direction avec un effort constant, mais en réalité il change toujours quelque peu à la fois en vitesse et en direction. Observez le comportement d'une girouette régulière. Et l'éolienne de celui-ci est très différente des effets de l'accélération et du freinage.

Pour comprendre cela, il suffit d'essayer de dérouler une main avec un simple roulement (pales de girouette), puis le rotor d'un générateur électrique (ou moteur) bourré d'enroulements entourés de champs électromagnétiques. L'opposition créée devra être surmontée même au ralenti. Lors de la connexion de la charge (pour cela, tout est fait), il est nécessaire d'appliquer plus de puissance.

Changement de la pression du vent

De légères rafales de vent (plus fortes / plus faibles) ont peu d'effet sur la vitesse du rotor et les chocs de vent - de manière significative. Pour les contrer, divers schémas d'amortissement sont utilisés, notamment le freinage et le pliage des éléments de structure.

Un exemple est celui des éoliennes avec une position de quille haute (extrémité arrière). Lors d'un impact de tempête, toute la structure est brusquement inclinée vers un poids assez important.

Après avoir réduit la pression, il revient à sa place. En un coup de vent, les tours de la tour doublent l'énergie de la tempête. Et si un tel générateur de vent est fixé sur le bâtiment, il perçoit de tels chocs. Comment?

Le système de freinage électromagnétique fonctionne mieux et plus doucement, ce qui ferme les enroulements à des vitesses critiques. Mais c'est beaucoup plus compliqué et cher.

Changement de direction du vent

Le vent peut créer des rafales de différents côtés dans un plan horizontal. De nombreux modèles d'éoliennes réagissent de manière très sensible à ces charges en raison de la grande surface de la surface balayée des pales de travail.

Les éoliennes commencent à répéter le mouvement de la charge de vent, mais, ayant une masse importante, l'axe de la direction du vent passe par l'inertie et va à des angles de déflexion beaucoup plus grands.

Avec des rafales de vent importantes, il peut atteindre une direction perpendiculaire ou s'y glisser et s'arrêter dans l'état opposé au vent. La roue éolienne s'arrêtera, reviendra à sa position d'origine et sortira en mode de fonctionnement. Dans ces situations, le système d'amortissement des vibrations (le cas échéant) ne fonctionne pas bien.

La girouette n'est pas non plus immédiatement installée dans la direction, mais sa masse est bien moindre, et les efforts consacrés aux processus électromagnétiques ne sont pas appliqués.

Protection contre la foudre

Pour une raison quelconque, ils l'oublient ou s'en souviennent en dernier. Mais en vain. L'emplacement des structures métalliques à haute altitude, et même la production d'électricité pendant un orage, crée les conditions préalables pour attirer les potentiels de foudre.

Il est plus simple de réfléchir à la conception de la protection contre la foudre et de la créer avec l'installation d'une éolienne que plus tard pour effectuer les modifications.

Circuit de vent typique d'une station d'accueil

Il est nécessaire de déterminer la conception finale de l'éolienne en tenant compte des tâches de consommation d'énergie électrique. Le diagramme de connexion de charge devrait aider.

Un schéma simplifié d'une centrale électrique domestique avec une batterie solaire et une éolienne (cliquez sur l'image pour l'agrandir):

Il est nécessaire de commencer à sélectionner une éolienne en fonction de la puissance générée selon les principes décrits dans l'article «Centrales solaires pour la maison». Lisez cet article et vous comprendrez que les stations éoliennes et solaires fonctionnent sur les mêmes algorithmes.

Veuillez noter que ces stations peuvent parfaitement s'intégrer dans le schéma global et se compléter mutuellement, fonctionner en conjonction avec le même équipement électrique: onduleur, le contrôleur et des piles peut fonctionner de n'importe quelle source: panneaux solaires, vent.

Dans certaines conditions, c'est économiquement faisable. Bien que vous puissiez abandonner la batterie solaire et travailler uniquement à partir d'une éolienne. Le choix vous appartient.

Certaines sources recommandent l'utilisation d'une éolienne sans contrôleur et sans piles pour alimenter les éléments chauffants qui chauffent l'eau des chaudières ou des ampoules à incandescence. Il y a un grain mûr dans cette idée: le schéma est grandement simplifié. Mais les filaments nichromes à froid ont une faible résistance active, qui dérive simplement les bornes de sortie du générateur. Ce point doit être pris en compte à chaque démarrage d'un tel circuit: allumer le dispositif de préchauffage.

Problèmes possibles

Lorsque vous utilisez une éolienne, vous pouvez rencontrer:

• violation de la résistance de la fixation de la fondation ou des vergetures mécaniques. Ils devraient être inspectés périodiquement;

• le givrage du corps et des lames par temps froid entraîne l'apparition d'un poids supplémentaire, ce qui crée des charges accrues et réduit l'efficacité du système;

• détérioration de la stabilité due à une violation de la vitesse de rotation (changement de la vitesse du vent), ce qui est le plus typique pour les générateurs asynchrones;

• incendie dans le circuit électrique avec endommagement de l'isolation.

Les meilleurs fabricants mondiaux d'éoliennes

L'équipement de ces sociétés a fait ses preuves de manière fiable, il a donc un coût élevé. Cependant, au stade initial du développement de l'énergie éolienne, vous pouvez essayer de créer un design similaire de vos propres mains. Les compétences acquises lors de sa mise en œuvre permettront d'évaluer le potentiel de charges de vent dans votre région sans coûts financiers importants.