Parcs éoliens (parcs éoliens) - les dispositifs de conception spéciale dans lesquels l’énergie éolienne est convertie en énergie électrique. Chaque jour, ils deviennent plus populaires. En utilisant des sources d'énergie naturelles et, plus important encore, en énergies renouvelables, des éoliennes pratiques et simples, appelées les éoliennes, constituent une excellente alternative aux centrales traditionnelles, en particulier chez les particuliers.
Utilisation de l'énergie éolienne
Les moulins à vent, ou plutôt le principe de leur action, ont été inutilement oubliés dans les années vingt du siècle dernier. Cependant, l’énergie éolienne n’a pas encore été utilisée pour obtenir de l’énergie électrique. Elle a actionné des meules, a été utilisée pour déplacer des voiliers et a plus tard lancé des pompes pour pomper de l'eau dans des réservoirs, c'est-à-dire transformées en énergie mécanique.
L'énergie éolienne a commencé à se développer rapidement à la fin des années soixante du XXe siècle. À cette époque, les vecteurs énergétiques traditionnels manquaient cruellement, de plus, leur prix avait fortement augmenté et les problèmes environnementaux liés à leur utilisation étaient devenus de plus en plus aigus.
Il a encouragé l'utilisation de sources d'électricité alternatives, y compris l'énergie éolienne, et les progrès technologiques. De nouveaux matériaux à haute résistance et assez légers sont apparus, permettant la construction de tours atteignant 120 m de hauteur et de grandes pales.
Les vents qui soufflent dans de nombreuses régions de la planète peuvent faire tourner les turbines de la centrale à une vitesse suffisante pour fournir de l’énergie aux habitations privées, aux petites fermes ou aux écoles des zones rurales.
Mais dans chaque baril de miel, il y a au moins une mouche dans la pommade. Le vent ne peut pas être maîtrisé, il ne souffle pas toujours, surtout dans le même sens et à la même vitesse. Le progrès technologique ne reste pas immobile. Si aujourd'hui les parcs éoliens d'une maison individuelle, générant des centaines de kilowatts d'électricité, ne sont plus une rareté, demain, des dizaines de mégawatts deviendront peut-être des routines quotidiennes. En tout état de cause, il existe déjà des parcs éoliens d’une capacité de 5 mW ou plus.
Avantages et inconvénients des parcs éoliens
Outre l'utilisation de l'énergie éolienne gratuite et l'indépendance vis-à-vis des sources d'électricité externes, les centrales éoliennes présentent plusieurs avantages importants. Il n'y a pas de problème environnemental de stockage et d'élimination des déchets, et la méthode de production d'énergie est l'une des plus respectueuses de l'environnement. Sans parler de l'aspect esthétique d'une éolienne dans le ciel, on peut considérer que son avantage est que l'installation peut être à la fois fixe et mobile.
En outre, il est aujourd'hui déjà possible de choisir un parc éolien d'un modèle et d'une capacité appropriés ou d'utiliser une centrale combinant l'utilisation de plusieurs sources d'énergie, traditionnelles et alternatives. Ce peut être une centrale diesel ou solaire-éolienne.
Les parcs éoliens ont aussi des inconvénients. Premièrement, ils sont si bruyants que de grandes installations doivent être éteintes la nuit. Deuxièmement, ils interfèrent souvent avec le trafic aérien ou les ondes radio. Troisièmement, ils doivent être placés sur des zones vraiment immenses. Et il existe un autre inconvénient important des structures à lobes: elles doivent être désactivées lors des vols de masse d'oiseaux saisonniers.
Types de parcs éoliens
En fonction de la fonctionnalité de la centrale, les parcs éoliens peuvent être divisés en stationnaires et mobiles, ou mobiles.De puissantes installations fixes nécessitent toute une gamme de travaux préparatoires, mais elles sont en mesure d'accumuler une quantité suffisante d'électricité pour pouvoir être utilisées par temps calme dans des batteries rechargeables.
Les centrales mobiles sont de conception simple, sans prétention, faciles à installer et à exploiter. Ils sont généralement utilisés pour alimenter des appareils électriques ou en voyage.
La conception distingue les parcs éoliens à palettes et à rotor.
Sur le lieu d'installation du parc éolien, il y a:
- sol. Ils sont installés sur les hauteurs et sont les plus courants aujourd'hui;
- côtier. Ils sont construits dans la zone côtière des mers et des océans, où, en raison du réchauffement inégal des terres et des eaux, les vents soufflent constamment.
- en mer. Ils sont construits dans la mer à une distance de 10-15 km de la côte, où les vents marins soufflent constamment;
- flottant. Ils sont également situés à peu près à la même distance de la côte que de la côte, mais sur une plate-forme flottante.
Par le champ de la centrale, les éoliennes sont industrielles et domestiques.
Parc éolien ailé
Les parcs éoliens Vane, leaders sur le marché de l’énergie éolienne, sont devenus familiers. Sur un rêve élevé, un mécanisme à lames est installé avec un axe de rotation horizontal, principalement à trois lames, et sa puissance dépend de la taille des lames. Un tel agrégat atteint sa vitesse de rotation maximale lorsque les pales sont perpendiculaires au vent; sa conception permet donc au dispositif de faire automatiquement pivoter l'axe de rotation sous la forme d'une aile stabilisatrice sur des systèmes de contrôle de lacet petits et électroniques dans des stations plus puissantes.
Les parcs éoliens à palettes diffèrent principalement par le nombre de pales. Ils peuvent être multi-lames, à deux lames, même avec une lame et un contrepoids.
Éoliennes rotatives
Les éoliennes rotatives ou rotatives ont un axe de rotation vertical et sont indépendantes de la direction du vent. Ceci est un avantage important lors de l'utilisation de courants d'air de lacet en surface. L'inconvénient d'un parc éolien de cette conception est l'utilisation de générateurs multipolaires qui fonctionnent à faible vitesse et qui ne sont pas répandus.
Ces installations sont lentes et ne créent donc pas beaucoup de bruit. En outre, leur avantage réside dans la simplicité des circuits électriques, qui ne sont pas violés par des rafales de vent soudaines et aléatoires.
Les experts estiment que les parcs éoliens rotatifs sont les plus prometteurs pour les grandes éoliennes. Certes, pour promouvoir une telle installation, il faut lui appliquer une énergie externe. Ce n'est que lorsqu'il atteint certaines performances aérodynamiques qu'il passe en mode générateur à partir du mode moteur.
Système éolien-diesel combiné
L'inconvénient des éoliennes - une alimentation en électricité inégale - dans les grands réseaux est compensé par un grand nombre d'installations.
Vous pouvez également compenser cet inconvénient en utilisant des systèmes combinés dans lesquels des dispositifs spéciaux répartissent la charge entre l’éolienne (éolienne) et le moteur diesel. Par conséquent, les réseaux autonomes de faible puissance de 0,5 à 4 MW couplés à un moteur diesel peuvent fonctionner de manière fiable et homogène.
Les équipements modernes, qui permettent d'économiser environ 65% de carburant liquide par an, vous permettent de connecter un moteur diesel ou de l'éteindre en quelques secondes si nécessaire.
Parcs éoliens domestiques et industriels
Les éoliennes domestiques ont une puissance allant de 250 W à 15 kW et peuvent fonctionner avec des panneaux solaires, avec ou sans batterie.
L'électricité générée par les parcs éoliens domestiques est assez chère, mais il arrive souvent qu'il n'y ait simplement aucune autre source.
Les parcs éoliens domestiques en Russie sont fabriqués avec un générateur de courant continu qui charge des batteries jusqu’à 800 Ah. Tous les appareils ménagers peuvent fonctionner à partir de telles piles dans la maison: une télévision, une bouilloire électrique, etc.
Le processus de chargement des batteries après la déconnexion de la charge peut être assez long, en fonction de la force du vent et de la puissance du générateur.
Il existe également des parcs éoliens domestiques sur le marché russe, ils sont assez chers, mais ils cèdent généralement moins de la moitié de la puissance nominale.
Les parcs éoliens industriels se distinguent par une puissance nettement supérieure et sont généralement intégrés dans des réseaux uniques.
Les parcs éoliens privés ont généralement une capacité de 3 à 5, moins souvent 10 kW. Si la vitesse annuelle moyenne du vent dans la région atteint 3-4 m / s, un tel parc éolien peut fournir de l'électricité à une maison de campagne moyenne, à une station-service ou à un petit café.
Les principales caractéristiques du parc éolien
La puissance nominale est l’indicateur principal qui caractérise toutes les centrales, les éoliennes ne font pas exception. Elle est déterminée par la puissance générée par le générateur à une vitesse moyenne du vent de 12 m / s et dépend du type de station.
Le prochain indicateur important est la tension nominale du parc éolien générée par le générateur. Il peut être soit 220 V ou 12 V et 24 V.
La puissance électrique du générateur dépend de la puissance de la turbine. Étant donné que la puissance de la turbine est élevée, plus son diamètre est grand et, par conséquent, plus le mât est résistant, cet indicateur est important pour le choix et le calcul de la conception du mât.
L'éolienne a plusieurs autres caractéristiques. Ses performances sont importantes - il s’agit de la quantité d’électricité que l’appareil génère chaque année. Lors du choix d’une éolienne, il est nécessaire de connaître la vitesse maximale du vent qu’elle peut supporter et sa vitesse minimale (de départ) à laquelle elle commence à tourner. Lors du choix de la vitesse de rotation de la turbine, le nombre d'aubes joue un rôle.
Principe de fonctionnement et d'aménagement du parc éolien
Dans un parc éolien, un flux d'air fait tourner une roue à pales, à partir de laquelle le couple est transmis à d'autres mécanismes. Plus les dimensions de la roue sont grandes, plus le flux d'air capturé est important et la rotation est donc plus rapide.
Dans le langage physique, la vitesse du vent linéaire est convertie en vitesse angulaire de rotation de l'axe du générateur, qui à son tour convertit le mouvement de rotation en énergie électrique, en le transmettant aux batteries via le contrôleur. À la sortie de l'appareil, l'électricité est déjà adaptée à un usage domestique.
C’est-à-dire qu’un petit parc éolien se compose d’une turbine, de pales, d’un mécanisme de rotation, d’un mât avec rallonges, de batteries, d’un régulateur de charge et d’un onduleur convertissant le 12 V en 220 V.
Outre ces dispositifs, un parc éolien industriel comprend également des systèmes de suivi de la direction et de la vitesse du vent, de l’état de l’éolienne et de la protection contre les éclairs. De plus, le mât ne supporte pas les charges de plus grande taille et il est remplacé par une tour dans laquelle sont situés tous les équipements supplémentaires.
Conception d'un parc éolien
Le principal indicateur qui vous permet de décider de l’utilisation d’un parc éolien est la vitesse annuelle moyenne du vent, qui devrait être d’au moins 5 m / s. Il est vrai qu'aujourd'hui, il existe déjà des parcs éoliens facilement dispersables conçus pour alimenter des ménages privés, qui commencent à fonctionner avec une vitesse de l'air minimale de 3,5 m / s.
Pour déterminer cet indicateur, des cartes de vent spéciales sont utilisées.
Dans divers zones climatiques de la Russie Des mesures de la vitesse du vent ont été prises pour déterminer l'efficacité des parcs éoliens. Des éoliennes et des centrales fonctionnent déjà dans la région de Kaliningrad, dans les îles du Commandant, à Mourmansk, dans la République de Sakha (Yakoutie) et au Bachkortostan.
Lorsque vous décidez d’installer une centrale éolienne ou un parc éolien privé, faites appel à des spécialistes pour effectuer des recherches sur l’orientation et la force du vent à l’aide d’anémomètres et pour élaborer des cartes indiquant la disponibilité de son énergie.Sur la base de ces données, d’une conception d’éolienne ou de plusieurs centrales, ses paramètres techniques et géométriques sont calculés et développés.
Il est impossible de construire un parc éolien industriel d’une capacité suffisante sans investisseurs, et des calculs bien exécutés et un projet achevé aideront à déterminer la période de récupération du projet et à attirer un financement supplémentaire.
Parcs éoliens privés
Selon des statistiques largement sous-estimées, qui ne tiennent pas compte des bâtiments et des structures isolés éloignés, environ 30% des ménages privés en zone rurale, où la pose de réseaux électriques est impossible pour des raisons économiques, ne disposent pas de l'électricité. Il n’ya pas partout des générateurs de carburant liquide. Et c'est au 21ème siècle!
Des études ont montré que des centrales éoliennes de différentes capacités peuvent être installées dans de nombreuses régions du nord et du grand nord, à Sakhalin et au Kamchatka, dans la région de la Basse Volga, en Sibérie, en Carélie et dans le Caucase du Nord.
Le choix de l'installation est influencé par les besoins du client. S'il est nécessaire d'assurer le fonctionnement des machines agricoles, une éolienne de faible puissance se chargera de cette tâche. Si vous avez besoin d'électrifier l'ensemble du bâtiment, d'installer un éclairage public, de chauffer la maison, vous devez mener à bien le projet d'une centrale éolienne.
En plus de la vitesse moyenne du vent et de sa direction, il est nécessaire de calculer la consommation mensuelle moyenne et la charge de pointe en électricité. De tels calculs, si vous le souhaitez, sont faciles à effectuer indépendamment.
Il existe un autre indicateur qui affecte le coût de l'équipement et de l'installation des éoliennes. C'est la hauteur du mât. Plus la structure est haute, plus la vitesse du vent est élevée et plus le coût est élevé. Selon les experts, l’optimum est une hauteur de mât supérieure de 10 à l’arbre ou au bâtiment le plus grand dans un rayon de 100 m.
Parc éolien DIY
Pour le fonctionnement d'une pompe électrique, d'un téléviseur, d'un éclairage ou de tout autre appareil électrique de faible puissance dans un chalet d'été, une installation éolienne peut être réalisée de sa propre main, si certaines connaissances en électrotechnique sont en place.
Il existe des données de référence et des recommandations pour choisir la puissance de l’éolienne, la taille et le nombre de ses pales, ainsi que des instructions assez détaillées sur la fabrication d’une éolienne de vos propres mains, à partir de quels matériaux et de quels composants.
Aujourd'hui, les investissements dans la construction de grands parcs éoliens augmentent en Europe. La construction en série réduit le coût d'un kilowatt et le rapproche du prix de l'électricité reçue de sources traditionnelles.
La conception des parcs éoliens est constamment améliorée, les indicateurs aérodynamiques et électriques sont améliorés, les pertes sont réduites.
Les économistes estiment que les parcs éoliens domestiques sont les projets énergétiques les plus rentables. À l'avenir, ils promettent d'être indépendants des tendances négatives de ce marché.
