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TYPES ET CARACTERISTIQUES D’EOLIENNE
Les éoliennes à axe horizontal
Les éoliennes à axe horizontal sont divisées à leur tour en éoliennes lentes et en éoliennes rapides, suivant la vitesse de rotation de leur rotor en régime de fonctionnement. Chacun des deux types d’éolienne a sa spécificité et son domaine d’exploitation.
Les éoliennes lentes à axe horizontal
Le nombre de pales des éoliennes lentes à axe horizontal varie de 12 à 30 . La vitesse spécifique, ou paramètre de rapidité, est en général, inférieure ou égale à 3. Le diamètre D des plus grandes éoliennes de ce genre construites actuellement est de l’ordre de 5 à 8 m. Ces éoliennes sont adaptées aux vents faibles et démarrent à vide pour des vents de l’ordre de vitesse V de 2 à 3 m.s⁻¹ . Le couple de démarrage est relativement fort. Leur puissance maximale, en watts, [7] peut être définie approximativement par la relation :
P = 0,15.D² .V³ (1 – 1)
Les puissances développées par les éoliennes lentes sont relativement moyennes. Ces machines utilisent principalement les vents de vitesses comprises entre 3 m.s⁻¹ et 7 m.s⁻¹ . Cependant, elles rendent des services non négligeables dans les régions où le vent prédominant se situe dans l’intervalle précité. Elles servent à pomper de l’eau ou à moudre du grain.
Les éoliennes rapides
Le nombre de leurs pales varie de 1 à 3 [7]. Ces machines sont relativement légères . Cependant, leur démarrage nécessite une vitesse de vent assez élevée : à partir de 5 m.s⁻¹ . Les vitesses de rotation sont beaucoup plus élevées. Leur vitesse spécifique est, en général, supérieure à 3. La puissance des éoliennes rapides [8] peut être obtenue en pratique en appliquant la relation:
P = 0, 20.D².V³ (1 – 2)
Le diamètre D du rotor peut varier de 2 m jusqu’à 30 m. La vitesse du vent utilisée peut atteindre plus de 30 m.s⁻¹ . Le plus souvent, ces aéromoteurs sont utilisés comme générateurs d’énergie électrique.
Les dispositifs d’orientation
Les éoliennes à axe horizontal sont équipées d’un système spécial pour orienter automatiquement le rotor face au vent . Les plus utilisés ont l’empennage, l’éolienne auxiliaire, l’éolienne en aval du support et les dispositifs à servo-moteur. Parmi ces dispositifs, c’est l’empennage qu’on rencontre le plus souvent . Ce système apparaît plus simple à dimensionner et à construire.
Les éoliennes à axe vertical
Ce type de machines se rencontre relativement rare dans la pratique. Néanmoins, les modèles suivants utilisés:
– les machines à traînée différentielle,
– les machines à écran,
– les machines à clapets battants,
– les machines à pales tournantes,
– les machines à variation cyclique d’incidence, à aubes fixes et à aubes mobiles.
Les machines à traînée différentielle
Le modèle le plus simple est constitué par l’anémomètre à coupelles. Les machines présentent des axes de symétrie horizontaux et n’ont pas besoin de dispositif spécial pour s’orienter automatiquement. Le mouvement de rotation est dû au fait que le vent exerce sur les corps creux des forces d’intensités très différentes selon l’orientation des corps par rapport à la direction du vent.
Les machines à écran
Pour éliminer la poussée du vent sur les aubages qui vont à contre courant, des chercheurs ont eu l’idée de placer devant ceux-ci un écran orientable à l’aide d’un gouvernail aval mobile autour de l’axe de la machine . L’orientation est automatique.
Les machines à clapets battants
Il y a deux types de ces machines: le modèle à tambour central et celui à butées. Actuellement, ces machines se rencontrent rarement dans la pratique.
Les machines à pales tournantes
Le mouvement de la pale est assuré par un mécanisme épicycloïdal. Une girouette oriente l’ensemble de telle façon que l’aubage qui remonte soit situé dans le lit du vent . Le mécanisme est très complexe et fait dissiper beaucoup d’énergie à cause de l’importance des surfaces en contact des corps qui s’entraînent en rotation .
Les machines à variation cyclique d’incidence à aubes fixes
Ces machines sont constituées par des aubages à profil généralement biconvexe, reliés rigidement les uns aux autres et qui tournent autour d’un axe vertical . La surface décrite par les pales peut être cyclique, tronconique, sphérique ou parabolique. Parmi ces machines, on a les éoliennes Darrieus, les éoliennes Morel, les éoliennes Arnback, le système mixte Savonius-Darrieus .
Les machines à variation cyclique d’incidence à aubes mobiles
Ce sont des machines très proches du rotor Darrieus à pales mobiles. La variation d’inclinaison des pales peut se faire par des tiges guidées ou excentriques. Ces machines démarrent seules. Les modèles suivants existent :
– Cyclogyro ou gyromill,
– rotor Darrieus de M. de Laguarde,
– le rotor Darrieus à géométrie variable.
Actuellement, Laurent-Charles VALDES est en cours de concevoir des machines dénommées les éoliennes Valdès .
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