TPE Etude d'une Eolienne

« dessus pour fixer le mat de l'éolienne. Après cette présentation des principales parties de la machine, nous verrons dans le chapitre suivant les principes de fonctionnement des éoliennes. PRINCIPE DE L'ENERGIE EOLIENNEA) Deux type d'éoliennes Orientation de l'axeIl existe différents profils d'éolienne.

On distingue deux grandes familles d'éolienne : les éoliennes à axe vertical et les éoliennes à axe horizontal.Éolienne à axe verticalLes pylônes des éoliennes à axe vertical sont courts.

Cela permet de placer tout le dispositif de conversion de l'énergie (génératrice, multiplicateur, etc.) au pied del'éolienne, ce qui facilite les opérations de maintenance.

De plus, il n'est pas nécessaire d'utiliser un dispositif d'orientation du rotor comme pour les éoliennes à axehorizontal.

Cependant, les vents sont faibles au voisinage du sol, ce qui abouti a un moins bon rendement car l'éolienne subit les turbulences du vent.

De plus, ceséoliennes doivent être entraînées au démarrage et le mât subit de fortes contraintes mécaniques.

Ces pour cela que de nos jours, les constructeurs d'éoliennesprivilégient les éoliennes à axe horizontal.Les deux types d'éoliennes à axe vertical les plus répandues fonctionnent sur les mêmes principes soit le principe de traînée différentielle et de la variation cycliqued'incidence :Le rotor de Savonius qui fonctionne grâce à l'effort exercé par le vent sur chacune des faces d'un corps creux.

Il en résulte un couple entraînant la rotation del'ensemble.[pic]Principe du rotor de Savonius [pic]Rotor de Savonius Le type Darrieus repose sur l'effet de portance subi par un profil soumis à l'action d'un vent relatif ; (le même effet qui s'exerce sur l'aile d'un avion).

[pic]Rotor de Darrieus Eolienne à axe horizontalLes éoliennes à axe horizontal sont basées sur le principe des moulins à vent.

Elles sont constituées d'une à trois pales profilées aérodynamiquement.

Le plus souventle rotor de ces éoliennes est tripale, car trois pales constituent un bon compromis entre le coefficient de puissance, le coût et la vitesse de rotation du capteur éolienainsi que l'aspect esthétique par rapport aux bipales. Eolienne a axe horizontal Nous nous intéresserons plutôt à l'éolienne à axe verticale. B) L'énergie L'énergie d'origine éolienne fait partie des énergies renouvelables.

En effet l'énergie éolienne est une forme d'énergie solaire.

Les rayons du soleil qui arrivent sur lesocéans et sur les continents, réchauffent l'air créant ainsi des courants d'air ascendant.

L'air plus froid s'engouffre dans l'espace laissé libre par l'air montant, ce quigénère des vents de surface.

Les systèmes éoliens captent l'énergie du vent en utilisant de grandes pales montées sur de hautes tours appelées turbines.

Le vent faittourner les pales et les pales font tourner un générateur qui produit de l'électricité, elle capable de capter l'énergie cinétique du vent et de la transformer enmouvement mécanique (éolienne mécanique) et le plus souvent en électricité (aérogénérateur). Ce couplage mécanique peut être soit direct si turbine et génératrice ont la même vitesse, soit réalisé par l'intermédiaire d'un multiplicateur.

Enfin, il existe plusieurstypes d'utilisation de l'énergie électrique produite : soit elle est stockée dans des accumulateurs, soit elle est distribuée par le biais d'un réseau électrique ou soit ellealimente des charges isolées. Quant aux parties électriques, leur rendement est souvent de 100 %, les pertes étant plutôt d'origine mécanique (frottements, rendements des engrenages, etc.).

Eneffet, le système de conversion éolien produit également des pertes.

Ainsi, on peut indiquer un rendement de 59 % au rotor de l'éolienne, 96% au multiplicateur.

Ilfaut de plus prendre en compte les pertes de la génératrice et des éventuels systèmes de conversion.

Globalement, les aérogénérateurs sont des machines qui affichentun bon rendement, puisqu'elles sont en mesure de transformer en électricité 30 à 50 % de l'énergie du vent. Schéma théorique du fonctionnement d'une éolienne : | | | | | |[pic] |Stockage || | | | | | |accumulateurs ||Energie |[pic] |Energie mécanique |[pic] |Energie électrique |[pic] |Réseau de distribution ||cinétique | |rotor | |génératrice | | ||vent | | | | | | || | | | | |[pic] |Charges isolées || | | | | | |(ex : village reculé) | 1) Energie cinétique C'est l'énergie fournie par le vent.

Cette énergie varie en fonction de la masse et la vitesse d'un certain volume d'air.

La masse volumique de l'air étant constante.

Ec= 1/2.

m.

V²Ec : énergie cinétique en joules (J)m : la masse du volume d'air en kg V: la vitesse instantanée du vent en m/s-1. »