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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Parc éolien. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Centrale éolienne - plusieurs centrales éoliennes assemblées en un ou plusieurs endroits et combinées en un seul réseau. Les grands parcs éoliens peuvent être constitués de 100 éoliennes ou plus. Parfois, les parcs éoliens sont appelés "parcs éoliens" (de l'anglais. Parc éolien).
Les réserves d'énergie éolienne sont, en effet, illimitées. Cette énergie est renouvelable, et contrairement aux centrales thermiques, l'énergie éolienne n'utilise pas la richesse du sous-sol, et de fait l'extraction du charbon, du pétrole, du gaz est associée à d'énormes coûts de main-d'œuvre. De plus, les centrales thermiques polluent l'environnement et les barrages hydroélectriques créent des mers artificielles sur les rivières, perturbant l'équilibre naturel. En revanche, une centrale éolienne de même capacité qu'une centrale hydroélectrique ou qu'une centrale nucléaire occupe une surface beaucoup plus importante par rapport à celles-ci. Et pour être juste, il faut dire que les parcs éoliens ne sont pas entièrement inoffensifs : ils interfèrent avec les vols d'oiseaux et d'insectes, font du bruit, réfléchissent les ondes radio avec des pales en rotation, interfèrent avec la réception TV dans les agglomérations voisines. En règle générale, le corps de travail d'une éolienne est constitué des pales d'une hélice, appelée roue éolienne. Sa théorie a été développée au début du XXe siècle par le célèbre scientifique russe N.E. Joukovski. Pour décrire les phénomènes liés au passage d'un flux d'air à travers une roue, il applique la théorie de la portance d'une aile d'avion et détermine la valeur de l'utilisation maximale possible de l'énergie éolienne par une roue idéale. L'efficacité était égale à 59,3 pour cent.
Le vent est un élément très capricieux, il souffle d'un côté, au bout d'un moment - de l'autre. Pour que la roue utilise efficacement l'énergie du flux d'air, elle doit être déployée contre le vent à chaque fois. À cette fin, des dispositifs spéciaux sont utilisés - une plaque arrière (girouette) ou une petite roue éolienne (rose des vents). Le vent souffle rarement à une vitesse constante. Sa vitesse a changé - la rotation de la roue et de l'arbre qui lui est associé a ralenti ou accéléré, à travers lequel la rotation de la roue est transmise à un générateur électrique. Pour que l'arbre tourne à une fréquence constante, divers dispositifs sont utilisés. Diverses conceptions sont utilisées pour générer de l'énergie éolienne. Ce sont des "marguerites" multipales et des hélices comme les hélices d'avion à trois, deux et même une pales. Les structures verticales sont bonnes parce qu'elles attrapent le vent de n'importe quelle direction ; les autres doivent tourner avec le vent. Un tel rotor vertical ressemble à un barillet découpé et monté sur un axe. Il existe aussi des solutions originales. Par exemple, un chariot avec une voile roule sur un anneau de rails et ses roues entraînent un générateur électrique. Le type le plus courant de centrales éoliennes (WPP) est une turbine avec un arbre horizontal et le nombre de pales de 1 à 3. La turbine, le multiplicateur et le générateur électrique sont placés dans une nacelle montée au sommet du mât. Dans les derniers modèles d'éoliennes, des générateurs asynchrones à vitesse variable sont utilisés et la tâche de conditionnement de l'électricité générée est effectuée par l'électronique. Les parcs éoliens sont bénéfiques, en règle générale, dans les régions où la vitesse annuelle moyenne du vent est de 6 mètres par seconde ou plus et qui sont pauvres en autres sources d'énergie, ainsi que dans les zones où la livraison de carburant est très coûteuse. En Russie, il s'agit tout d'abord de Sakhaline, du Kamtchatka, de l'Arctique, du Grand Nord, etc. Avec une vitesse moyenne annuelle du vent d'environ 7 mètres par seconde et un nombre moyen d'heures de fonctionnement à pleine capacité de 2500 heures par an, une telle installation génère de l'électricité à un coût de 7-8 cents/kWh. Aujourd'hui, les éoliennes d'une capacité unitaire de 100 à 500 kW sont les plus courantes, bien que des unités d'une capacité unitaire de plusieurs mégawatts aient été construites et soient en fonctionnement. Les petites éoliennes (moins de 100 kW) sont généralement conçues pour un fonctionnement autonome. Les systèmes auxquels ils alimentent sont capricieux, nécessitent des alimentations électriques de meilleure qualité et ne permettent pas d'interruptions de courant, comme pendant les périodes de calme. Par conséquent, ils ont besoin d'une "doublure", c'est-à-dire de sources d'énergie de secours, par exemple des moteurs diesel de puissance égale ou inférieure à ceux des éoliennes. Quant aux éoliennes plus puissantes (plus de 100 kW), elles sont utilisées comme centrales électriques et sont généralement incluses dans les systèmes électriques. Habituellement, un nombre suffisamment important d'éoliennes sont installées sur un site, formant ce que l'on appelle le parc éolien. D'un côté de la "ferme" le vent peut souffler, de l'autre c'est calme en ce moment. Les moulins à vent ne doivent pas être placés trop près afin qu'ils ne se bloquent pas les uns les autres. Par conséquent, la "ferme" prend beaucoup de place. Il existe de telles "fermes" aux États-Unis, en France, en Angleterre et au Danemark, un "parc éolien" a été placé dans les eaux côtières peu profondes de la mer du Nord - là, il n'interfère avec personne et le vent est plus stable que sur terre. En Californie (États-Unis), l'une d'elles compte environ un millier d'éoliennes, de sorte que la capacité totale installée du parc dépasse les 100 MW. Habituellement, pour réduire la dépendance aux caprices du vent, des volants d'inertie sont inclus dans le système, lissant partiellement les rafales de vent, et divers types de batteries, principalement électriques. Mais en même temps, ils utilisent aussi de l'air. Dans ce cas, le moulin à vent pompe de l'air dans les cylindres. Sortant de là, son jet lisse fait tourner une turbine avec un générateur électrique. Une autre option est les accumulateurs hydrauliques. Ici, la force du vent fait monter l'eau à une certaine hauteur, puis, en tombant, elle fait tourner la turbine. Ils ont même mis des batteries d'électrolyse. Le moulin à vent produit un courant électrique qui décompose l'eau en hydrogène et en oxygène. Ils sont stockés dans des bouteilles. Ensuite, selon les besoins, de l'hydrogène et de l'oxygène sont brûlés dans une pile à combustible ou dans une turbine à gaz, recevant à nouveau du courant, mais sans fortes fluctuations de tension liées aux caprices du vent. En Espagne, une incroyable éolienne a fonctionné assez longtemps, créant le vent pour elle-même ! Un vaste cercle de terre à la base du haut tuyau construit était recouvert d'une pellicule de plastique sur des supports de châssis. Le chaud soleil espagnol chauffait à la fois la terre et l'air sous le film. En conséquence, une poussée uniforme et constante est apparue dans le tuyau et la turbine intégrée au tuyau a fait tourner le générateur. Le courant d'air ne s'est pas arrêté même les jours nuageux et la nuit : la terre garde longtemps la chaleur. Cependant, l'exploitation d'une telle installation s'est avérée assez coûteuse. Peu à peu, le tuyau métallique s'est rouillé et le film s'est effondré. Après un autre ouragan, le système n'a pas été réparé. Les éoliennes ont été et sont également utilisées en Russie. Au début des années 1990, une éolienne de faible puissance "Konvet-1E" a été créée en deux modifications - avec un générateur asynchrone (2 kW, 230 V) et un générateur CC à inductance (12 ou 24 V). Une éolienne à deux pales fait tourner un générateur. Grâce à l'utilisation d'un onduleur ou d'un redresseur, il est possible d'alimenter en énergie une télévision, un réfrigérateur, une radio, et de recharger une batterie. Dans les zones où la vitesse annuelle moyenne du vent est de 5 à 6 mètres par seconde, le coût de 1 kWh d'une telle éolienne est 1,4 à 1,7 fois inférieur à celui d'une unité à essence de puissance équivalente. La masse de l'installation est de 460 kilogrammes. Comme vous le savez, le problème avec de nombreux moulins à vent est de puissants courants d'air, sous l'influence desquels ils se cassent souvent. Dans "Convet-1E", divers dispositifs automatiques ont été utilisés pour empêcher la roue de tourner excessivement par vent fort. Les concepteurs ont réussi à atteindre une efficacité aérodynamique de 46 à 48 %. Ceci est réalisé grâce à l'utilisation de lames non métalliques de haute qualité avec un profil plus parfait torsadé sur la longueur. Les éoliennes à grande vitesse des entreprises étrangères fonctionnent principalement à partir de vitesses de vent de 5 à 6 mètres par seconde. La conception spéciale des pales et des dispositifs spéciaux permettent au "Konvetu-1E" de commencer à fonctionner efficacement même avec une force de vent de 4 mètres par seconde. La capacité totale des éoliennes dans le monde augmente rapidement. En termes d'utilisation d'éoliennes, les États-Unis sont en tête du monde, en Europe - l'Allemagne, l'Angleterre, le Danemark et les Pays-Bas. L'Allemagne reçoit un dixième de son électricité du vent, et le vent fournit 2500 MW d'électricité à toute l'Europe occidentale. Au fur et à mesure que les parcs éoliens rapportent et que leur conception s'améliore, le prix de l'électricité « aérienne » baisse. Ainsi, en 1993 en France, le coût de 1 kWh d'électricité produit dans un parc éolien était de 40 centimes, et en 2000 il avait diminué de 1,5 fois. Auteur : Musskiy S.A.
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