Une éolienne est un composant qui convertit l'énergie mécanique du rotor (obtenue à partir du vent) en énergie électrique. Le générateur a la même structure qu'un moteur électrique. Bien qu'il existe de nombreux types d'éoliennes, on peut les résumer en deux catégories : 1. Les éoliennes à axe horizontal, dans lesquelles l'axe de rotation de l'éolienne est parallèle à la direction du vent ; 2. Les éoliennes à axe vertical, dans lesquelles l'axe de rotation de l'éolienne est perpendiculaire au sol ou à la direction du flux d'air.
Éoliennes à axe horizontal
Les éoliennes à axe horizontal se divisent en deux catégories : les éoliennes à portance et les éoliennes à traînée. Les éoliennes à portance tournent à grande vitesse, tandis que les éoliennes à traînée tournent à faible vitesse. Pour la production d'énergie éolienne, les éoliennes à portance sont principalement utilisées. La plupart des éoliennes à axe horizontal sont équipées d'un système anti-vent, capable de s'adapter aux changements de direction du vent. Pour les petites éoliennes, ce système utilise un gouvernail, tandis que pour les grandes éoliennes, des capteurs de vent sont utilisés, ainsi qu'un mécanisme d'entraînement composé d'un servomoteur. Les éoliennes dont la roue éolienne est placée devant le mât sont dites « au vent », tandis que celles dont la roue éolienne est placée derrière le mât sont dites « sous le vent ». Il existe différents types d'éoliennes à axe horizontal : certaines sont équipées de pales inversées, d'autres de plusieurs éoliennes sur un même mât pour réduire le coût de la tour sous une certaine puissance de sortie, et d'autres encore sont équipées d'éoliennes à axe horizontal qui produisent des tourbillons autour de l'éolienne pour concentrer le flux d'air et en augmenter la vitesse.
Éolienne à axe vertical
Les éoliennes à axe vertical n'ont pas besoin de s'enrouler lorsque le vent change de direction. Leur avantage majeur par rapport aux éoliennes à axe horizontal est qu'elles simplifient non seulement la conception structurelle, mais réduisent également la force gyroscopique exercée par l'éolienne sur le vent. Plusieurs types d'éoliennes à axe vertical utilisent la traînée pour tourner, notamment les roues éoliennes constituées de plaques planes et de matelassures, qui sont des dispositifs de traînée pure ; les éoliennes en forme de S, qui offrent une portance partielle, mais restent principalement des dispositifs de traînée. Ces dispositifs offrent un couple de démarrage élevé, mais un faible rapport de vitesse de rotation et une faible puissance de sortie pour une taille, un poids et un coût donnés.
Éoliennes à double alimentation
Avec le développement de l'électronique de puissance, les générateurs à induction à double alimentation (générateurs à induction à double alimentation) sont de plus en plus utilisés dans la production d'énergie éolienne. Cette technologie ne dépend pas exclusivement de la capacité de la batterie, mais du système d'excitation. Le courant d'excitation doit être contrôlé de manière appropriée afin d'obtenir une puissance de sortie à fréquence constante. Leur structure est similaire à celle des générateurs asynchrones, mais leur excitation utilise un courant alternatif. On sait qu'un potentiel magnétique pulsé peut être décomposé en deux potentiels magnétiques tournants de sens opposés. Une disposition appropriée des enroulements triphasés permet de dissiper l'effet de l'un des potentiels magnétiques, obtenant ainsi un potentiel magnétique tournant dans l'espace, équivalent à celui du rotor à excitation continue d'un générateur synchrone. L'avantage du générateur à double alimentation réside dans la possibilité de régler la fréquence de l'excitation alternative, ce qui implique un réglage de la fréquence du potentiel magnétique d'excitation tournant. Cela signifie que la fréquence du potentiel magnétique d'excitation rotatif est réglable. Ainsi, lorsque la vitesse de rotation du moteur principal n'est pas constante, la fréquence du courant d'excitation peut être ajustée de manière appropriée pour fournir une puissance électrique à fréquence constante. Avec l'augmentation constante de la capacité des composants électroniques de puissance, la capacité de régulation du système d'excitation des groupes électrogènes à double alimentation s'améliore, ce qui permet d'augmenter la capacité autonome de ces machines. Bien que la théorie soit encore en cours d'amélioration, cette tendance se généralisera avec l'application des générateurs à double alimentation. L'énergie éolienne, qui ne répond pas aux spécificités nationales des parcs éoliens nationaux, est au cœur de l'image du projet. Miao Wei, vice-ministre de l'Industrie et des Technologies de l'information, a récemment fait une déclaration choquante : selon lui, l'existence d'équipements éoliens en Chine, due à l'usure due au vent et au sable, et le nombre excessif de projets éoliens ne sont pas adaptés aux spécificités nationales. Miao Wei a déclaré que les régions éoliennes étrangères, comme le vent océanique, sont dépourvues de sable. La Chine est une région venteuse, avec du sable, et le vent et le sable s'usent très vite sur les installations de production d'énergie éolienne. Les ventilateurs des éoliennes devraient avoir une durée de vie de 20 ans, mais avec l'érosion due au vent et au sable, cette durée ne peut pas atteindre 20 ans.
Éolienne de type Darrieu
Inventée par le Français GJM Darrieux dans les années 1830, elle a fait l'objet de recherches approfondies dans les années 1970 par l'Institut national des sciences du Canada, et elle est aujourd'hui un concurrent majeur de l'éolienne à axe horizontal. L'éolienne de type Darrieux est un dispositif de levage doté d'un profil aérodynamique composé de pales incurvées. Son faible couple de démarrage permet un rapport de vitesse de pointe élevé et une puissance de sortie élevée pour un poids et un coût donnés. Il existe aujourd'hui différents types d'éoliennes de type Darrieux, tels que les types Φ, Δ, Y et H. Ces éoliennes peuvent être conçues avec une, deux, trois ou plusieurs pales.
Éolienne à effet Magnus Éolienne
L'éolienne à effet Magnus est constituée d'un cylindre rotatif qui, lorsqu'il tourne dans un courant d'air, génère une force motrice due à l'effet Magnus, dont l'amplitude est proportionnelle à la vitesse du vent. Certaines éoliennes à axe vertical utilisent un tube ou une tour génératrice de vortex, traversant le carter ou le diffuseur pour transformer le flux d'air horizontal en flux d'air vertical afin d'augmenter la vitesse. Parfois, elles utilisent également l'énergie solaire ou brûlent un combustible pour transformer le flux d'air horizontal en flux d'air vertical.
Éolienne à effet Magnus
L'éolienne à effet Magnus, constituée d'un cylindre rotatif, produit une force motrice due à l'effet Magnus lorsqu'elle fonctionne dans un flux d'air, dont l'intensité est proportionnelle à la vitesse du vent. Certaines éoliennes à axe vertical utilisent un tube ou une tour génératrice de vortex, traversant le carter ou le diffuseur pour transformer un flux d'air horizontal en flux d'air vertical afin d'augmenter la vitesse. Il arrive aussi que l'énergie solaire ou la combustion d'un combustible soient utilisées pour transformer le flux d'air horizontal en flux d'air vertical.
Éolienne à effet de roue radiale Éolienne
L'effet de double roue est un nouveau type de conversion d'énergie éolienne. Il s'agit d'une structure à deux roues, de type radial par rapport au ventilateur axial horizontal. Le ventilateur à axe vertical existant est disposé le long de l'axe longitudinal de la pale. L'utilisation directe de la poussée du vent permet à l'éolienne à axe vertical monoroue d'absorber simultanément le vent et le couple opposé, compensés l'un par l'autre, pour un couple de sortie faible. Conçue pour une structure à deux roues et installée à proximité du fonctionnement synchrone, la forme hydrodynamique du couple de l'axe vertical sur la pale dépend de l'utilisation de la force tourbillonnaire entre les deux roues, puis de la rotation entre elles, les deux roues se poussant mutuellement. Le soufflage sur les deux roues lors de l'inversion du flux du vent peut être bloqué mutuellement, puis leur rotation est répartie à l'extérieur des deux roues, de sorte que celles-ci se superposent à l'extérieur du flux du vent, permettant ainsi à la double roue, située à l'extérieur de la ligne, d'avoir une vitesse supérieure à celle du vent. La structure à double roue s'entraide et exploite activement les caractéristiques du vent, ce qui permet d'obtenir l'« effet double roue ». Comparée à certaines éoliennes à une seule roue, qui adoptent une conception passive pour réduire la résistance de la roue à la rotation, comme un blindage externe et un couple de pas variable, cette invention permet une utilisation active de l'énergie éolienne. Par conséquent, cette invention joue non seulement un rôle pratique dans la promotion de la recherche et du développement sur l'utilisation de l'énergie éolienne, mais revêt également une importance nouvelle en termes d'hydrodynamique. Il ouvre un nouvel espace pour le développement de l'énergie éolienne, est une invention de nature fondamentale, ce ventilateur à deux roues a une conception simple, facile à fabriquer et à traiter, un nombre de tours inférieur, le centre de gravité vers le bas, une bonne sécurité, de faibles coûts d'exploitation, un entretien facile, aucune pollution sonore et d'autres caractéristiques évidentes, peut être largement popularisé et promu pour s'adapter aux besoins d'économie d'énergie et de réduction des émissions de la Chine, de grandes perspectives de marché.
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