12) Les ÉOLIENNES

L'énergie du vent.

Le moulin à vent à été utilisé depuis toujours, des Égyptiens du temps des pharaons en passant par la Chine construisant son mur et l'Europe du moyen age. Il fut mis au rancart avec l'utilisation du pétrole et du nucléaire.
Le moulin à vent a lâchement été jeté aux orties pour organiser une civilisation du gaspillage et du jetable en rendant obligatoire l'utilisation d'énergies bientôt épuisées et surtout polluantes dont certaines le sont pour des millions d'années. Alors peut être par remords et honte de n'avoir pas pérennisé l'énergie inépuisable du vent quand elle était déjà utilisée, maintenant le moulin à vent est appelé éolienne.
Chaque lampadaire peut il être surmonté d'une éolienne, alors chaque poteau électrique ou téléphonique le peut il aussi?

 

 

1) FORCE DES VENTS
       a) Vent terrestre Européen
       b) Vent marin européen
       c) Carte mondiale des vents de surface

2) Production électrique éolienne de particulier pour revente et consommation directe
       a) consommation directe et ou revente de production
       b) coût des composants
       c) Consommation directe de production éolienne
       d) Régulation du courant électrique éolien pour éviter la surcharge des batteries avec des composants très simples

       e) moteur asynchrone en génératrice asynchrone ou la génératrice hypersynchrone

3) Moulin à vent
       a) Éolienne marine
       b) Éoliennes terrestres
       c) Éoliennes du World trade center de Bahreïn
       d) Éoliennes sur autoroute
       e) Éolienne horizontale sur le toit d'une HLM d'Equihen Plage
       f) Éolienne pour particulier
       g) Éoliennes à axe vertical
       h) Éolienne horizontale
       i) Nouvelle collection
       j) Motorwind
      k)Eoliennes aérodynamiques SunWindTech

 
 

1) FORCE DES VENTS

 

a) Vent terrestre Européen                                      b) Vent marin européen

La puissance moyenne des éoliennes terrestres est de 2 MW et 5 MW pour les éoliennes marine.
Le nord de l'Europe est le plus venté.
L'EWEA (European Wind Energy Association) estime le potentiel techniquement utilisable éolien de l'Europe à 10 000 TWH/an.
 main.png
European Wind Energy Association - EWEA: Home

 

 

c) Carte mondiale des vents de

surface


 

 

 

 

2) Production électrique éolienne de

particulier pour revente et

consommation directe

 

a) consommation directe et ou revente de production

production-eolienne.png

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Une éolienne de 1000 watts correspond à la consommation d'un habitat de particulier.

Circuit de consommation directe:
La consommation directe de la production électrique éolienne demande des batteries qui nécessitent d’être changées environ tous les sept ans, ce qui revient relativement chère. Utiliser directement la production électrique est surtout intéressante lorsqu’il n’est pas possible d’être relié au réseau électrique.
 
Circuit de revente de production:
La revente de la production électrique éolienne nécessite un compteur de production (compteur   inversé). C’est le système le plus intéressant, car il alimente le réseau et lorsqu’il est produit plus d’énergie que consommé il y a gain d’argent.

 


b) coût des composants:

L'éolienne : Il faut compter minimum 100 Euros par 100 Watts
Onduleur convertisseur : 100 Euros pour 100 watts, 300 Euros pour 1000 watts
Câble de raccordement : coût dépendant des longueurs
Batteries : 80 à 110 Euros par 100 Watts
Compteur de production : 800 Euros
compteur de vérification de non-consommation : 250 euros
Coût de l'installation par un installateur : minimum 4 000 euros
Disjoncteur et systèmes de protection: prix standard

 

C) Consommation directe de production éolienne

Plusieurs options sont possibles pour stocker l'électricité éolien, comme sous forme d'hydrogène fabriqué par électrolyse, par des retenus d'eau avec des pompes qui les remplissent, avec des sels fondus chauffés pour garder sur de longue période la chaleur ...

La consommation directe de production électrique éolien pour particulier ce fait beaucoup par l’intermédiaire de batteries.
À partir des batteries il est possible d'utiliser un onduleur convertisseur pour produire du 220V alternatif. Ou tout matériel électrique fonctionnant en courant continu indépendamment de la tension et de la puissance, qui sont pratiquement toutes possibles en jouant sur la mise en parallèle ou en série des batteries.

main.png
Panneaux solaires, éclairage LED, éoliennes, kits solaires, hydro ...
 

 

d) Régulation du courant électrique éolien pour éviter la surcharge des batteries avec des composants très simples

 Schéma pour une éolienne 24V /150 à 200Watts.

regulateur-3.png
Composants:
- Relais d'automobile Normalement ouvert 12V/30A
- LED rouge 1,2V/10 mA
 - Ampoule de voiture H4, 12V/60-55W
 
Adaptation du système de régulation à toutes éoliennes:
- il faut 1 Relais d'automobile Normalement ouvert 12V/30A en série avec 2 LED rouge 1,2V/10 mA (ou résistances équivalentes) pour chaque batterie (le nombre de LED ou résistance peut étre à ajuster avec la sensibilité du relais).
- Un nombre d'Ampoules de voiture H4, 12V/60-55W sont mis en série jusqu’à atteindre l'intensité maximum que peut produire l’éolienne utilisée. Le même nombre d'Ampoules de voiture H4, 12V/60-55W sont mis en parallèles aux cas ou une ampoule grille.
 
 
 
 

e) moteur asynchrone en génératrice asynchrone ou la génératrice hypersynchrone

 
e1) le rotor de la génératrice asynchrone
 
 cage-d-ecureuil-1.png
Comme vue dans " a) Principe de fonctionement du moteur asynchrone ", le rotor du moteur asynchrone  est une cage d’écureuil, soit constituée de bobinages de cuivre en court-circuit, ou plus généralement une cage d'aluminium remplie de fer blanc.
Dans la cage d’écureuil du rotor du moteur asynchrone, l'aluminium ou le cuivre ne s'aimantent pas, ils sont amagnétique et le fer blanc reste aimanté seulement le temps ou il est soumit à un champs magnétique.
 
C'est l'induction (courants de FOUCAULT) du champ tournant du stator dans le rotor qui transforme le rotor en "électroaimant".
 
 
 
e2) Le rotor de la génératrice asynchrone est amagnétique
 
 generatrice-asynchrone.jpg
Génératrice asynchrone 1/2 hp monophase 110V entraînée en rotation par un moteur thermique utilisant un système d'oxydoréduction à l'échappement, pour produire à partir d'eau de l'hydrogène qui est injecté dans l'admission pour augmenter son rendement.
 
Simplement entraîner en rotation avec un autre système, le stator du moteur asynchrone ne produira pas d'électricité, puisque le rotor du moteur asynchrone n'émet pas de champs magnétiques.
 
Dans un moteur asynchrone, c'est le champs magnétique tournant du stator qui transforme le rotor en "électroaimant". Soit, pour que le rotor produise un champs magnétique, il faut que le stator soit électriquement alimenté.
 

 

e3) Amorçage de la génératrice asynchrone
 Pour qu'une génératrice asynchrone produise de l'électricité, il faut que le rotor ait un champs magnétique  et pour se faire, il est mis en "charge" par l'intermédiaire du stator. Cela s'appelle l'amorçage, il permet de créer la puissance réactive .
L'amorçage peut se faire directement par le réseau électrique ou hors réseau avec des condensateurs et  être fait manuellement ou automatiquement.
 
 
e31) Auto amorçage de la génératrice asynchrone par condensateurs:
 
Les condensateurs doivent fournir une puissance réactive un peu supérieur à celle absorbée en pleine charge en fonction moteur.
 
generatrice-asynchrone-autonome.png
 Génératrice asynchrone triphasé autonome à condensateurs en étoile
 
 
Calcul des condensateurs pour l'auto amorçage de la génératrice asynchrone :
- Condensateur pour un montage triangle (un seul enroulement):
C =          I phase    
        2π. f .V phase
 
- Montage étoile (deux enroulements), Il faut multiplier par 2 le condo pour un montage étoile, mais le rendement est meilleur:
C =        I phase   
     π. f .V phase
 
C= condensateur par phase en F (Farad), à réduire en uF.
π= Pi 3,14
f = fréquence en H (ex : 50 ou 60 Hertz)
V phase = V / 3 = en V (Volt)
I phase = Q phase / V phase = en A (Ampère)
 
Puissance réactive Q, puissance active P, puissance apparente S :
Puissance réactive en triphasé:
Q = (S² - P²) = √3.U.I.sin φ = P tan φ =en VAR (volt-ampère-réactif)
Q² =S² - P²
Q phase = Q / 3 = en VAR (volt-ampère-réactif)
 
Puissance apparente en triphasé :
S= 3.U.I = √(P²+Q²) = en VA (volt-ampère)
S² = P² + Q²
 
Puissance active en triphasé :
P = 3.U.I.cos φ = en W (Watts)
 
Exemple de calcul :
plaque-signaletique-d-un-moteur-asynchrone-triphase.png
Caractéristiques moteur : avec U = 400 V, I=1,9 A 0,75 kw, cos = 0,83, n =2800tm , f=50 H z
 
- Puissance apparente en triphasé : S= 3.U.I = √3 x 400 x 1,9 =1316 VA
- Puissance active en triphasé :P = 3.U.I.cos φ = √3 x 400 x 1,9 x 0,83 = 1092 W
- Puissance réactive en triphasé: Q = (S² – P²) = (1316² - 1092²) = 734,4 VAR
- Q phase = Q / 3 = 734,4 / 3 = 244,8 VAR
- V phase = V / 3 = 400/ 3 =231 V
- I phase = Q phase / V phase = 244,8 / 231 = 1,06 A
 
- Montage triangle :
C = I phase / (2π. f .V phase) = 1,06 / ( 2π x 50 x 231) = 0,000014611 F = 15 uF
 
 
- Montage étoile :
C = I phase / (π. f .V phase) = 1,06 / ( π x 50 x 231) = 0,000029222 F = 30 uF
Les condensateurs en montage étoile seront deux fois plus importants, mais le rendement de la génératrice est généralement meilleur .
 
 
 
 

e32) Auto amorçage de la génératrice asynchrone par aimant :

 Aimant asynchrone

 Aimant asynchrone 1

 Aimant asynchrone 3
Le champs magnétique pour amorcer la génératrice asynchrone et créé la réactance du rotor peut être réalisée par l'installation d'aimant sur le rotor.
 
Principaux problème de l'installation d'aimant sur le rotor d'une génératrice asynchrone :
 
- Trouvé les bons aimants et le prix des aimants.
- Le Nombre d'aimants.
- La mise en place de aimants et comment les faire tenir en place.
- L'équilibrage du rotor avec les aimants qui doit obligatoirement être parfait.

 

e33) Génératrice asynchrone triphasé raccordée à un réseau électrique triphasé

generatrice-asynchrone-raccordee-au-reseau-triphase.png

La génératrice asynchrone est branchée au réseau public et est en fonction moteur. Elle tourne à sa vitesse de fonctionnement normal.
Lorsque la source d’entraînement de la génératrice asynchrone ( exemple moteur thermique, éolienne…) va la faire tourner à la vitesse de synchronisme plus la vitesse de glissement (l'hypersynchronisme). Alors la génératrice asynchrone va produire de l'électricité qui sera injectée dans le réseau.
 
A cette étape la génératrice asynchrone peut alors aussi être déconnecté du réseau public et alimenté un réseau électrique indépendant.
 
 
 
e4) Production électrique d'une génératrice asynchrone à une fréquence de 50 Hz
Pour une fréquence de 50 Hz, La génératrice asynchrone doit produit de l'électricité lorsque le rotor est amorçé pour créer une puissance réactive et que le rotor a une vitesse de rotation corespondant à la vitesse de synchronisme plus la vitesse de glissement.
 
 
vitesse-de-synchronisation-du-moteur-asynchrone.png
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- La vitesse de synchronisation d'un moteur asynchrone, c'est la fréquence diviser par le nombre de paire de pôles: V(tr/s)= F/Pp (Une paire de pôles = 1 pôle sud et un pôle nord)
 
- La vitesse de glissement d'un moteur asynchrone, c'est la vitesse de synchronisation moins la vitesse de fonctionnement normal du moteur asynchrone.
 
 
Calcule de l'hypersynchronisme: vitesse de rotation de la génératrice asynchrone
 
plaque-signaletique-d-un-moteur-asynchrone-triphase.png
Plaque signalétique d'un moteur asynchrone triphasé
 
la vitesse de fonctionnement de ce moteur asynchrone triphasé à une paire de pôles avec la fréquence du réseau de 50Hz est 2800 tr/min, sa vitesse de synchronisme est 3000tr/min.
 
Calcule de la vitesse de rotation (hypersynchronisme) nécessaire de ce moteur en fonction génératrice pour une fréquence de 50Hz:
vitesse de synchronisme plus la vitesse de glissement
3000+(3000-2800)=3200
Ce moteur doit tourner à 3200 tr/min en fonction génératrice pour produire de l'électricité à une fréquence de 50Hz.
 
Problème de la Génératrice asynchrone relié au réseau 50Hz
Pour relier une génératrice asynchrone au réseau, la fréquence de la génératrice doit impérativement resté constante à 50Hz, ce qui restreint fortement la plage de vitesse possible du rotor. A 50Hz, la génératrice asynchrone doit fonctionner à partir d'une vitesse seuil et ne pas produit au de-là d'une vitesse limite.
 
Pour augmenter la plage des vitesses d'utilisation d'une génératrice asynchrone relié au réseau 50Hz, il peut être utilisé :
-Des machines asynchrones avec un double bobinage, ayant un nombre de paires de pôles différents pour chaque bobinage, à l'image des moteurs asynchrones à deux vitesses de machine à laver.
- Plusieurs génératrices asynchrones, avec un nombre de paires de pôles différents pour chaque génératrices.
- utilisation d'une boite de vitesse.
- Un onduleur adapté.
 
e5) Génératrice asynchrone autonome (non reliée au réseau)
 
La génératrice asynchrone autonome, une fois amorcée, peut produire de l'électricité à n'importe qu'elle vitesse de rotation jusqu'à celle de saturation imposée par les matériaux qui composent la génératrice. Mais la fréquence, l'intensité et la tension vont varier en fonction de la vitesse de rotation, puisque la vitesse de synchronisme et la vitesse de glissement dépendent de la fréquence du courant et du nombre de pôle.
 
 
 
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES
GÉNÉRATRICES ET  MOTEURS ÉLECTRIQUES
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3) Moulin à vent


a) Éolienne marine

En Grande-Bretagne, aux Pays-Bas, au Danemark et en Allemagne, il existe déjà des parcs d'éoliennes en mer qui sont le plus productifs.

 

Éoliennes offshore Allemandes à 500 mètres des côtes de Basse-Saxe de l'opérateur BARD Engineering.

 

 

b) Éoliennes terrestres

Champs d'éoliennes, Guerinda (Espagne)

 

 

c) Éoliennes du World trade center de

Bahreïn

Conçu par le cabinet d'architecte Atkins et le fabricant d'éolienne Norwin, trois éoliennes d'un diamètre de prés de 30 mètres sont intégrées dans un couloir où s'engouffre le vent créé par les tours du World trade center de Bahreïn (BWTC) dans le royaume du golfe Persique. La production électrique des trois machines peu atteindre plus de 1000 MWh par an destinés à l'alimentation des tours, ce qui peut représenter jusqu'à 15% de la consommation des deux bâtiments.
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Atkins architectes internationaux et mondiaux architectes commerciaux ...
 

 

 

d) Éoliennes sur autoroute

L'éolienne sur autoroute appelée projet « Parasitic Catalyst » est développé par Joseph de Le Ree, étudiant de l'université d'Arizona.
Il prévoit pour chaque pont éolien autoroutier un rendement de 9.600 KWH par an.

 


e) Éolienne horizontale sur le toit d'une HLM

d'Equihen Plage

Le 12 Janvier 2006, une éolienne à axe horizontal a été installée sur le toit d'une HLM d'Equihen Plage dans le Pas de Calais.
Production de 7 à 8 000 kWh/an
 

 


f) Eolienne pour particulier

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les éoliennes pour particuliers

 

 

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éolienne pour particulier : eole synergie

 

 

 Éolienne bas de plafond

 

 

g) Éoliennes à axe vertical

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Les éoliennes domestiques | Lares et Penates

 


Eolienne Starck

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Eolienne domestique Starck - La MJC

 

 

Statoeolien

Éolienne à axe vertical"Statoeolien" fabriqué en France.
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Statoéolien GSE - Le concept
 

 

h) Éolienne horizontale

 

 

i) Nouvelle collection

NHEOWIND

 

Chaque lampadaire peut il être surmonté d'une éolienne, alors chaque poteau électrique ou téléphonique le peut il aussi?
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NHEOLIS

 

 

Loop Wind Turbine

 

 

j) Motorwind


L'italien Lucien GAMBAROTA est l'inventeur de la Motorwind, une éolienne de petite taille à
engrenage qui permet de créer des chaines de micro-éoliennes adaptable à tous les cites.

Installation appartenant à Fiorenzo BORGHI, d'où l'Empire State Building de New York est visible

 

Les micro-éoliènnes sont en polymère moulé par injection de plusieur couleur aux choix. Elles ont un diamètre de 26 cm et les engrenages qui en font le tour donnent la capacité de les relier entre elles pour former des figures à volonté. Elles peuvent servir à plusieurs fonctions, pour entrainer un générateur électrique ou une pompe à eau.

Pour la France, le lot de 8 micro- éoliennes seules est à 34 $ US et le lot de 20 est à 48 $ US.

 
 
Ces micro éoliennes avec engrenages pour s'entrainer les unes les autres sont adaptables à toutes les formes possibles,clôture, rembarde, pont....

 

Vidéo d'une réalisation d'un montage de micro-éoliennne avec engrenage sur le toit de l'école de la mer de HONG GONG
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Hong Kong Sea School video june 2007

 

 
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Motorwind - MotorWave
 

 

K) SUN-GROUP

Sun-Groupe Sàrl - LED Suisse - Numérisation d'archives et textes anciens
 
eol-200w.png

 

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400W avec 2 éolienne couplées avec du photovoltaïque (50W) pour un lamapdaire LED.

 

public-application-eolienne-lampadaire-led-solaire-5.gif
400W avec 2 Eoliennes pour chaque lampadaire LED.

 

public-application-eolienne-sur-toit-station-service.gif
Eoliennes sur le toit d'une station service, production 2 400W.

 

public-application-eolienne-sur-toit-usine.gif
Eoliennes sur le toit d'une usine, production 3 600W.
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SUN-GROUPE - Eoliennes SunWindTech - Eoliennes pour le public

 

 

 

 

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Bottin-Moulin : L'Annuaire des moulins à eau ou à vent

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