Caractéristiques de fonctionnement et de construction des types modernes de parcs éoliens
L'article traite du principe de fonctionnement et des caractéristiques de performance de conception des éoliennes modernes pour l'industrie et le secteur privé.
Depuis l'Antiquité, l'homme a tenté d'apprivoiser le vent en le mettant à son service. Au début, il y avait des voiliers qui utilisaient l'énergie éolienne pour leur mouvement, puis les moulins à vent ont commencé à être utilisés dans la vie quotidienne, mais maintenant le temps est venu d'utiliser l'énergie éolienne dans les éoliennes pour produire de l'électricité qui sert les gens.
À l'étranger, une partie assez importante de l'électricité est produite par des centrales éoliennes (HPP), ce qui, franchement, ne peut pas être dit de la Russie et des pays de l'espace post-soviétique. Ici, c'est évident - nous sommes parmi les retardataires.
L'utilisation de parcs éoliens dans les pays développés du monde permet de résoudre non seulement les problèmes d'alimentation électrique autonome des villas, maisons de campagne, communautés de datcha, mais également les problèmes environnementaux, car il n'y a pas de pollution environnementale lors de la production d'électricité des parcs éoliens modernes du tout.
Examinons le principe de fonctionnement et plus en détail les principaux types de centrales éoliennes modernes.
Principe de fonctionnement des éoliennes
Tout principe d'action centrale éolienne (HPP) consiste à convertir l'énergie cinétique du flux d'air circulant dans le plan des pales ou des turbines en énergie électrique — grâce à l'utilisation de générateurs électriques. Le type le plus courant de centrale éolienne moderne est les centrales éoliennes à pales, qui combinent des éoliennes à pales avec un axe de rotation horizontal et des générateurs rotatifs avec un carrousel, dans lequel - l'axe de rotation est situé verticalement. Ci-dessous, nous examinerons de plus près ces types d'éoliennes.
Conception des principaux types d'éoliennes
Chaque éolienne se compose structurellement d'une base, autrement appelée mât, d'un dispositif rotatif à pales rotatives ou d'une éolienne, d'électricité générée par un générateur et d'une batterie. De plus, une unité de contrôle et de conversion est requise dans chaque parc éolien.
En ce qui concerne le nombre de pales, les turbines hydroélectriques peuvent être à deux, trois et multipales. Les turbines tripales sont les plus courantes.Pour éviter la défaillance prématurée des éoliennes, les centrales éoliennes sont équipées d'un système de stabilisation aéromécanique de la vitesse de rotation de leurs pales.
Un générateur électrique qui produit de l'électricité dans une centrale éolienne est directement relié à sa turbine, lorsque l'axe de rotation de l'éolienne et du générateur est le même, ou par l'intermédiaire d'une transmission mécanique qui transfère les mouvements de rotation des pales de la turbine au Générateur. Les parcs éoliens modernes utilisent principalement des générateurs sans balais multipolaires synchrones à aimants permanents, qui sont structurellement fabriqués dans un boîtier complètement fermé et à partir d'éléments standard.
En fonction du sens et de la "pression" du flux d'air sur les aubes de la turbine, celui-ci peut être réorienté par le mécanisme de rotation de l'installation dans le sens optimal pour son bon fonctionnement.
Fonctionnellement, l'unité de contrôle et de conversion de puissance est conçue pour stocker l'énergie électrique générée par le parc éolien dans ses batteries de stockage avec sa conversion ultérieure de la tension continue 12V à la tension alternative 220V - au moyen d'un "onduleur".
L'unité de contrôle permet également de surveiller et de contrôler le processus de charge de la batterie, la puissance du générateur électrique, etc.
Les différentes options de finition des parcs éoliens modernes, tant à usage industriel que pour ceux utilisés dans le secteur privé, vous permettent de choisir chacune, l'option la plus optimale pour chaque utilisateur.
Actuellement, les plus répandues dans le monde sont les éoliennes du type à pales, dont l'axe de rotation des pales est parallèle ou horizontal à la direction du flux d'air. En gros, nous parlerons de ces éoliennes plus tard.
Une pale de parc éolien à axe de rotation horizontal
L'efficacité d'utilisation de l'énergie éolienne pour ce type d'éolienne atteint 48%, ce qui est bien supérieur à celui des générateurs de carrousel. Ce type d'éoliennes peut être à deux et trois pales.
Ici, le fonctionnement le plus efficace du dispositif est obtenu lorsque le vent est dirigé perpendiculairement au plan de rotation des pales du générateur. Ainsi, même structurellement, ce type d'« éolienne » possède un dispositif qui permet la rotation automatique du générateur perpendiculairement à la direction du vent. La production d'énergie de ce type de parc éolien dépend directement de la vitesse du vent (sa pression), ainsi que du diamètre et de la surface des pales de l'éolienne elle-même.
Parcs éoliens carrousel ou rotatifs
Ce type d'éolienne a un axe de rotation vertical, avec une roue montée dessus et fixée dessus, recevant des surfaces pour le vent. Un avantage significatif de ce type de parcs éoliens est qu'ils peuvent fonctionner sans changer de position - dans n'importe quelle direction du flux d'air. Ce type d'éoliennes est lent et silencieux, et des générateurs électriques multipolaires à basse vitesse sont utilisés comme générateurs pour générer de l'énergie.
Parc éolien moderne avec axe de rotation horizontal et vertical
Autres types de parcs éoliens modernes
De plus, très récemment, les derniers développements en matière d'éoliennes sont apparus avec des conceptions fondamentalement nouvelles, qui consistent structurellement en une base à trois paliers située sur une fondation puissante. Un générateur en forme d'anneau est monté sur la base, avec un roulement intégré et un rotor central. L'anneau d'un tel générateur peut avoir plus de 100 mètres de diamètre. Ces parcs éoliens sont utilisés pour la production d'énergie industrielle.
Il existe également des parcs éoliens en activité, composés de plusieurs dizaines de petites éoliennes - modules, structurellement unis dans un seul système de débogage pour la production d'électricité.
Plus récemment, des spécialistes américains ont développé et mis en production industrielle une petite centrale éolienne à turbine « Windgate » destinée au secteur privé. La roue de turbine atteint 1,8 mètre de diamètre et tourne sur un axe horizontal. Les extrémités des aubes d'une telle installation de turbine ont des aimants permanents, à la suite desquels nous avons en fait un grand rotor - tournant dans un carter solidaire du stator de l'installation. De telles éoliennes Windgate peuvent même être installées sur le toit d'une maison ou d'un chalet privé et sont très efficaces, et leur prix est d'environ 4,5 à 5 000 dollars américains.
Conclusion
Il convient de noter que la construction de centrales éoliennes est en constante amélioration et, par conséquent, leurs paramètres technologiques, l'aérodynamique s'améliorent et, surtout, le prix de ces blocs d'énergie écologiquement propres du futur devient de moins en moins "mordant" pour un simple consommateur.