Types d’éoliennes

Types d’éoliennes

C Bracken Meyers

Les éoliennes peuvent être séparés en deux types de base déterminés par quelle manière la turbine tourne. Les éoliennes qui tournent autour d’un axe horizontal sont plus fréquents (comme un moulin à vent), tandis que éoliennes à axe vertical sont moins fréquemment utilisés (Savonius et Darrieus sont les plus fréquents dans le groupe).

Axe horizontal éoliennes (HAWT)

éoliennes à axe horizontal turbines, également raccourcies à HAWT, sont le style commun que la plupart d’entre nous pensent quand nous pensons à une éolienne. Un HAWT a une conception semblable à un moulin à vent, il a des lames qui ressemblent à une hélice qui tournent sur l’axe horizontal.

éoliennes à axe horizontal turbines ont l’arbre du rotor principal et générateur électrique au sommet d’une tour, et ils doivent être signalés dans le vent. Les petites éoliennes sont pointées par une girouette simples placés carré avec le rotor (pales), tandis que les grandes turbines utilisent généralement un capteur de vent couplé avec un servo-moteur pour tourner la turbine dans le vent. La plupart des grandes turbines éoliennes présentent une boîte de vitesses, qui transforme la rotation lente du rotor dans une rotation plus rapide qui est plus approprié pour entraîner un générateur électrique.

Depuis une tour produit la turbulence derrière elle, la turbine est habituellement fait en amont de la tour. pales d’éoliennes sont faites rigide pour empêcher les lames d’être poussé dans la tour par des vents violents. En outre, les lames sont placées à une distance considérable en face de la tour et sont parfois inclinés jusqu’à une petite quantité.

machines Downwind ont été construits, malgré le problème de la turbulence, car ils ne nécessitent pas un mécanisme supplémentaire pour les garder en ligne avec le vent. En outre, dans des vents violents les lames peuvent être autorisés à plier ce qui réduit leur surface balayée et donc leur résistance au vent. Depuis la turbulence conduit à des échecs de fatigue, et la fiabilité est si important, la plupart des HAWTs sont des machines au vent.

avantages HAWT

  • La base de la tour de hauteur permet d’accéder à vent plus fort dans les sites où le cisaillement du vent. Dans certains sites de cisaillement du vent, tous les dix mètres jusqu’à la vitesse du vent peut augmenter de 20% et la puissance de sortie de 34%.
  • Haute efficacité, étant donné que les lames se déplacent toujours perpendiculairement au vent, recevoir de l’énergie à travers toute rotation. En revanche, toutes les éoliennes à axe vertical, et la plupart proposées conceptions d’éoliennes dans l’air, impliquent différents types d’actions alternatives, ce qui nécessite des surfaces portantes de revenir en arrière contre le vent pour une partie du cycle. Backtracking contre le vent conduit à l’efficacité intrinsèquement inférieure.

inconvénients HAWT

  • Massive construction de la tour est nécessaire pour soutenir la lourde lames, boîte de vitesses, et le générateur.
  • Composants d’une turbine à axe horizontal du vent (boîte de vitesses, l’arbre du rotor et de l’assemblage de frein) étant levé en position.
  • Leur hauteur rend obtrusively visible à travers de vastes zones, ce qui perturbe l’aspect du paysage et créant parfois l’opposition locale.
  • variantes Downwind souffrent de la fatigue et une défaillance structurelle causée par la turbulence quand une lame passe par le vent de l’ombre de la tour (pour cette raison, la majorité des HAWTs utilisent une conception en amont, avec le rotor face au vent en face de la tour).
  • HAWTs exigent un mécanisme de contrôle de lacet supplémentaire pour faire tourner les pales vers le vent.
  • HAWTs nécessitent généralement un dispositif de freinage ou d’embardée dans des vents violents pour arrêter la turbine de tourner et de détruire ou de se détériorer.

contraintes cycliques et des vibrations

Lorsque la turbine tourne pour faire face au vent, les lames rotatives agissent comme un gyroscope. Comme il pivote, précession gyroscopique essaie de tourner la turbine dans un saut périlleux avant ou en arrière. Pour chaque lame sur la turbine d’un générateur de vent, la force est à un minimum lorsque la lame est horizontale et à un maximum lorsque la lame est verticale. Cette torsion cyclique peut rapidement fatigue et casser la lame racines, le moyeu et l’essieu des turbines.

Axe vertical

VerticalAxis éoliennes, comme raccourci à VAWTs, ont le arbre du rotor principal disposé verticalement. Le principal avantage de cet arrangement est que l’éolienne n’a pas besoin d’être souligné dans le vent. Ceci est un avantage sur les sites où la direction du vent est très variable ou a des vents turbulents.

Avec un axe vertical, le générateur et d’autres composants primaires peuvent être placés à proximité du sol, de sorte que la tour n’a pas besoin de le soutenir, rend également un entretien plus facile. Le principal inconvénient d’un VAWT créer généralement glisser lors de la rotation dans le vent.

Il est difficile de monter les turbines à axe vertical sur des tours, ce qui signifie qu’ils sont souvent installées plus près de la base sur laquelle elles reposent, comme le sol ou un toit du bâtiment. La vitesse du vent est plus lente à une altitude inférieure, donc moins d’énergie éolienne est disponible pour une turbine à taille donnée. Le débit d’air près du sol et d’autres objets peuvent créer un écoulement turbulent, ce qui peut introduire des problèmes de vibrations, y compris le bruit et l’usure des roulements qui peut augmenter le maintien ou raccourcir sa durée de vie. Cependant, quand une turbine est montée sur un toit, le bâtiment redirige généralement le vent sur le toit, ce qui permet de doubler la vitesse du vent à la turbine. Si la hauteur du toit monté tour de l’éolienne est d’environ 50% de la hauteur du bâtiment, c’est proche de l’optimum pour l’énergie maximale du vent et du vent minimum de turbulences.

sous-types VAWT

Darrieus éolienne

Darrieus éoliennes sont communément appelés "Eggbeater" turbines, parce qu’ils ressemblent à un rétropédalage géant. Ils ont une bonne efficacité, mais produisent grande ondulation de couple et de contrainte cyclique sur la tour, ce qui contribue à une mauvaise fiabilité. En outre, ils nécessitent généralement une source d’énergie externe ou un rotor de Savonius supplémentaire pour commencer à tourner, parce que le couple de démarrage est très faible. L’ondulation de couple est réduite par l’utilisation de trois ou plusieurs lames qui se traduit par une solidité plus élevée pour le rotor. Solidité est mesurée par zone lame sur la zone de rotor. Les nouvelles turbines de type Darrieus ne sont pas retenus par des haubans, mais ont une superstructure externe connecté au palier supérieur.

Savonius éolienne

Un Savonius est une turbine de type drag, ils sont couramment utilisés dans les cas de grande fiabilité dans beaucoup de choses telles que la ventilation et les anémomètres. Parce qu’ils sont une turbine de type drag ils sont moins efficaces que le HAWT commun. Savonius sont excellents dans les zones de vent turbulent et auto départ.

avantages VAWT

  • Aucun mécanisme de lacet est nécessaire.
  • Une éolienne à axe vertical peut être situé plus près du sol, ce qui rend plus facile à maintenir les pièces en mouvement.
  • VAWTs ont des vitesses de vent de démarrage inférieur à celui typique des HAWTs.
  • VAWTs peuvent être construits à des endroits où les structures de grande taille sont interdites.
  • VAWTs situés près du sol peuvent profiter des endroits où les toits, les mesas, croupes, ridgelines et passes canalisent le vent et d’augmenter la vitesse du vent.

inconvénients VAWT

  • La plupart des VAWTs ont une moyenne diminution de l’efficacité d’un HAWT commun, principalement en raison de la traînée supplémentaire qu’ils ont leurs pales tournent dans le vent. Versions qui réduisent la traînée produisent plus d’énergie, en particulier ceux qui entonnoir vent dans la zone de collecteur.
  • Ayant rotors situés à proximité du sol, où les vitesses de vent sont plus bas et ne profitent pas des vitesses de vent supérieures ci-dessus.
  • Parce VAWTs ne sont pas couramment déployés principalement en raison des graves inconvénients mentionnés ci-dessus, ils apparaissent à nouveau ceux qui ne connaissent l’industrie éolienne. Cela leur a souvent fait l’objet de réclamations sauvages et les escroqueries d’investissement au cours des 50 dernières années.

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