Une éolienne à axe vertical est un dispositif qui utilise l'énergie du vent pour la convertir en électricité. Contrairement à une éolienne à axe horizontal traditionnelle, le corps principal de l'éolienne à axe vertical est vertical.
1. Principe de fonctionnement d'une éolienne à axe vertical
Les éoliennes à axe vertical utilisent l'énergie du vent pour faire tourner les pales, ce qui entraîne le générateur et produit de l'électricité. Leurs principaux composants sont l'arbre principal, vertical, le rotor, entouré de pales, et le générateur, situé au sommet de l'arbre principal.
2. Types d'éoliennes à axe vertical
Selon le principe de fonctionnement de l'aérodynamique, on distingue le type de traînée et le type de portance.
(1) Éolienne à axe vertical de type traînée
Le type d'éolienne à résistance est dû à la pale de l'éolienne dans la direction du vent de la forme asymétrique, en raison de sa résistance à l'air différente, générant ainsi un moment autour de l'axe central, de sorte que la roue éolienne tourne.
Principaux types : éolienne à plaque barrière, éolienne à plaque pivotante, éolienne à coupelle, éolienne de type S.
(2) Éolienne verticale de type élévateur
L'éolienne de type élévateur utilise la force de portance générée par l'air circulant à travers les pales comme force motrice pour faire tourner l'éolienne et générer de l'électricité.
Principaux types : Éoliennes Darrieux (type H et type Φ sont les plus représentatives).
À propos des avantages et des inconvénients des éoliennes à axe vertical
Les éoliennes se divisent généralement en plusieurs composants importants : support central, support auxiliaire de pale fixe, moyeu, pales, multiplicateur, etc. On distingue généralement deux grandes catégories d'éoliennes : les éoliennes à axe horizontal et les éoliennes verticales. Aujourd'hui, nous allons aborder les avantages et les inconvénients des éoliennes verticales.
Avantages de l'éolienne verticale
1. Indice de performance globale élevé. La conception à pales droites et à double pivot triangulaire, concentrant la principale contrainte sur le moyeu, permet d'éviter les chutes, les ruptures et les projections de pales, entre autres problèmes. Les pales verticales de l'éolienne forment un cercle selon un même angle. Cette conception permet de réduire la pression sur le support central. De plus, le réducteur, le dispositif de transmission et divers équipements auxiliaires peuvent être installés au sol à proximité de la plateforme de travail.
La réduction du poids de l'éolienne et, dans une certaine mesure, des coûts de construction et de maintenance, ainsi que l'intégration des éoliennes verticales aux bâtiments, contribuent à réduire ces coûts. La plateforme de travail, réduisant le poids de l'éolienne et, dans une certaine mesure, les coûts de construction et de maintenance, permet une utilisation intégrée et favorable à la construction urbaine.
2. Réduire la pollution sonore. L'utilisation de la rotation horizontale et l'application du principe de conception des pales d'aile d'avion permettent de réduire le bruit au point qu'il soit insondable en milieu naturel.
3. L'installation de systèmes auxiliaires est inutile. Comparées aux éoliennes verticales, les éoliennes à axe horizontal et vertical sont dotées d'un plan de rotation des pales parallèle au sol, permettant ainsi une captation de l'énergie éolienne dans toutes les directions. L'augmentation du dispositif d'orientation pour ajuster la direction de l'énergie éolienne est également inutile. La structure globale de l'éolienne est simplifiée, ce qui réduit les vibrations générées par son fonctionnement et améliore sa fiabilité.
4. Forte résistance au vent. La rotation horizontale et le double pivot triangulaire lui permettent de résister à une faible pression du vent et à des typhons de 45 mètres par seconde.
5. Construction simple des pales. Grâce aux pales verticales, la capacité de captage d'énergie éolienne est améliorée. La pale est entraînée par le vent lors de sa rotation uniquement grâce à la pression de l'éolienne et à la force centrifuge exercée sur elle. Les exigences en matière de matériaux des pales sont ainsi réduites, ce qui réduit le coût d'achat.
6. La plage de vitesse est plus large. Comparées aux éoliennes à axe horizontal, les éoliennes verticales atteignent une vitesse idéale bien supérieure. Par vent fort, elles sont plus stables que les éoliennes horizontales, supportant idéalement des vents forts jusqu'à 60 m/s. Grâce à une stratégie de contrôle et à des matériaux de qualité, les éoliennes verticales exploitent l'énergie éolienne bien mieux que les éoliennes horizontales.
Comme les pales des éoliennes à axe vertical sont enroulées autour de l'arbre, elles sont généralement plus sûres pour les oiseaux. Dans les éoliennes horizontales, la rotation des pales dans l'air peut causer divers problèmes aux oiseaux.
De plus, les éoliennes à axe vertical présentent les inconvénients suivants :
1. Une efficacité moindre et une capacité de production d’électricité plus faible ;
2. Il y a une petite quantité de bruit, qui a un impact sur l’environnement environnant ;
3. Coût de maintenance élevé et durée de vie relativement courte.
4. Les éoliennes à axe vertical ont des indicateurs de performance de démarrage plus faibles que les éoliennes horizontales
5. Problèmes anti-vibrations, notamment pour les grandes éoliennes
Domaines d'application
En raison des caractéristiques des éoliennes à axe vertical de type H, leur utilisation et leurs zones d'utilisation ont évolué. Les éoliennes horizontales sont utilisées dans des parcs éoliens ou dans des zones reculées pour pallier le manque d'électricité dû au bruit et à la direction du vent, loin des centres urbains. Cependant, les éoliennes de type H seront bientôt étendues à de nouveaux domaines d'application.
Par exemple, outre les parcs éoliens, il est possible de construire des bâtiments éoliens et des bâtiments à énergie zéro en exploitant pleinement la capacité de captage du vent des grands bâtiments ainsi que l'espace et la hauteur de leurs derniers étages. L'éclairage public urbain et les autoroutes peuvent également être dynamisés par l'énergie éolienne grâce à une approche complémentaire à de nombreuses applications éoliennes.
En outre, les entreprises et institutions disposant de ressources éoliennes peuvent également utiliser des éoliennes à axe vertical de type H en grande quantité, telles que les unités de dessalement de l'eau de mer en bord de mer, les extracteurs de pétrole des champs pétrolifères et les plates-formes de forage offshore.
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