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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Comment choisir une éolienne. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Les éoliennes sont un type d’équipement énergétique qui gagne en popularité. Le but d’une éolienne est de convertir l’énergie cinétique d’un flux d’air, appelé vent, en énergie électrique. Outre les éoliennes, les éoliennes qui servent à entraîner directement des pompes, appelées pompes éoliennes, sont également assez courantes. L'énergie générée par une éolienne peut être calculée à l'aide de la formule suivante : Р = 0,5*rho*S*Ср*V3*Ng*Nb où P est la puissance, W ; rho - densité de l'air (environ 1,225 kg/m0,5) ; S - zone de lancement du rotor ; V - vitesse du vent, m/s ; Ср - coefficient aérodynamique (théoriquement XNUMX); Ng - efficacité du générateur ; Nb - efficacité de la boîte de vitesses (le cas échéant). Tous les composants de cette formule pour une éolienne spécifique, à l'exception de la vitesse du vent, sont des constantes (la densité de l'air dépend bien sûr de la température, mais ses changements peuvent être négligés car ils sont minimes). On peut donc dire que la puissance générée par une éolienne est proportionnelle au cube de la vitesse du vent. Cela signifie que la puissance de l'éolienne par vent faible (même si elle tourne) est très faible. Mais à mesure que le vent augmente, la puissance augmente fortement. Et comme le vent ne souffle en pratique à une vitesse et une direction constantes que dans une soufflerie, il est clair que la puissance générée par une éolienne est une valeur en constante évolution dans le temps. Par conséquent, tout système énergétique utilisant une éolienne comme source d’énergie doit disposer d’un lien stabilisateur. Dans les petits systèmes autonomes, le rôle d'un tel lien est généralement joué par la batterie. Si la puissance de l'éolienne est supérieure à la puissance de la charge, la batterie est chargée. Si la puissance de charge est supérieure, la batterie est déchargée. Cela conduit à la caractéristique importante suivante d'une éolienne en tant que source d'énergie : si la plupart des autres sources sont sélectionnées en fonction de la puissance de pointe, les éoliennes doivent être sélectionnées en fonction de la quantité d'électricité consommée par mois (ou par an, comme vous le souhaitez). ). Illustrons cela avec un exemple. Au bord de la mer, où la vitesse moyenne du vent avoisine les 6 m/s, se trouve une maison où une famille de trois personnes vient passer le week-end. Les équipements électriques ne sont également allumés que le week-end. La consommation quotidienne atteint 15 kWh, avec une charge de pointe jusqu'à 3 kW. La consommation énergétique mensuelle est donc de 120 kWh. Avec une vitesse annuelle moyenne du vent de 6 m/s, une petite éolienne de 120 W peut produire 700 kWh par mois. De plus, une batterie de grande capacité sera nécessaire pour stocker l'énergie pendant 5 jours, et un onduleur de 3 kW (qui convertit la tension continue de la batterie en tension alternative standard) sera nécessaire pour s'adapter aux charges de pointe. Un autre exemple. Dans une zone où la vitesse moyenne du vent est de 5 m/s, une installation de télécommunications a été construite, consommant constamment en moyenne 2 kW d'électricité, tandis que la charge de pointe ne dépasse pas les mêmes 3 kW. Dans ce cas, nous multiplions 2 kW par le nombre d'heures par mois (720) et obtenons 1440 kWh - le montant de la consommation de l'installation par mois. Pour assurer la production de 1420 kWh à une telle vitesse de vent, il faut une éolienne d'une capacité de 10 kW. En même temps, il fonctionnera via le même onduleur de 3 kW. Comme vous pouvez le constater, dans chacun des cas ci-dessus, la puissance de l'éolienne diffère plusieurs fois de la puissance maximale de la charge. La puissance de charge maximale détermine la puissance du convertisseur. L’éolienne elle-même détermine uniquement la quantité de production sur une certaine période de temps à une certaine vitesse mensuelle moyenne du vent. En plus de la vitesse moyenne du vent, il existe des données plus détaillées pour l'évaluation des ressources éoliennes, appelées paramètres de Weibull, qui reflètent la distribution des durées de vent d'une force donnée pour un emplacement donné et sont utilisées dans la conception de parcs éoliens d'une capacité de dizaines de MW. Pour les projets énergétiques à petite échelle, dépenser de l’argent dans de telles recherches n’a pas de sens économique, car Vous pouvez estimer approximativement la production attendue en fonction de la vitesse moyenne du vent à l’emplacement de l’éolienne. A partir des exemples donnés, on peut également tirer une conclusion sur la nature de la charge pour laquelle il est le plus conseillé d'utiliser une éolienne. Il s'agit d'une charge inégale dans laquelle la charge de pointe dépasse la charge moyenne de 10 fois ou plus. Le cas d’utilisation le plus courant d’une éolienne relativement petite est une charge domestique. Par exemple, pour une famille vivant dans un appartement en ville, la charge moyenne est de 0,5 kW (360 kWh par mois selon le compteur). La charge de pointe est de 5 kW lorsque la cuisinière électrique, le lave-linge, le micro-ondes et d'autres appareils moins puissants sont allumés. Une éolienne de 5 kW peut répondre à ces besoins même dans un endroit peu venteux. Une charge uniforme, par exemple le chauffage, lorsqu'un seul appareil de chauffage d'une puissance de 1 kW fonctionne 720 heures sur 5, nécessite XNUMX kWh par mois, ce qu'une éolienne de XNUMX kW ne peut fournir que dans les zones disposant de bonnes ressources éoliennes (par exemple, sur bord de mer, dans la steppe, etc.). Basé sur les matériaux de NPO "Electrosphere"
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