L'énergie éolienne. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
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Les éoliennes (WPP) ont maintenant atteint le niveau de maturité commerciale et dans les endroits où les vitesses de vent sont favorables, elles peuvent concurrencer les sources d'électricité traditionnelles. Parmi les différents dispositifs qui convertissent l'énergie éolienne en travail mécanique, dans la grande majorité des cas, des machines à pales à arbre horizontal installées dans la direction du vent sont utilisées. Les appareils à arbre vertical sont beaucoup moins utilisés.
L'énergie cinétique transportée par le flux de vent par unité de temps à travers une surface de 1 m2 (puissance spécifique du flux) est proportionnelle au cube de la vitesse du vent. Par conséquent, l'installation d'éoliennes n'est opportune que dans les endroits où les vitesses annuelles moyennes du vent sont suffisamment élevées.
Une éolienne placée dans un flux d'air libre peut au mieux théoriquement convertir en puissance sur son arbre 16/27 = 0,59 (critère de Betz) la puissance du flux d'air traversant la section balayée par l'éolienne. Ce coefficient peut être appelé le rendement théorique d'une éolienne idéale. En réalité, le rendement est plus faible et atteint environ 0,45 pour les meilleures éoliennes. Cela signifie, par exemple, qu'une éolienne avec une longueur de pale de 10 m à une vitesse de vent de 10 m/s peut avoir une puissance à l'arbre de 85 kW au mieux.
Les installations raccordées au réseau les plus répandues aujourd'hui sont les centrales éoliennes (éoliennes) d'une capacité unitaire de 100 à 500 kW. Le coût spécifique des éoliennes d'une capacité de 500 kW est aujourd'hui d'environ 1200 USD/kW et tend à diminuer.
Parallèlement à cela, des éoliennes sont créées avec une capacité unitaire nettement plus grande. En 1978, la première éolienne expérimentale de la classe des mégawatts d'une puissance estimée à 2 MW a été créée aux États-Unis. Ensuite, en 1979-1982. aux USA, 5 éoliennes d'une capacité unitaire de 2,5 MW ont été construites et testées. À cette époque, la plus grande éolienne (Grovian) d'une capacité de 3 MW a été construite en Allemagne en 1984, mais, malheureusement, elle n'a fonctionné que quelques centaines d'heures. Les éoliennes WTS-3 et WTS-4 construites un peu plus tard en Suède avec une capacité de 5 et 4 MW, respectivement, ont été installées en Suède et aux États-Unis et ont fonctionné pendant les 20 premières et la seconde pendant 10 XNUMX heures.
Au Canada, des travaux sont en cours pour créer de grandes éoliennes à arbre vertical (le rotor Darrieus). Une telle installation d'une capacité de 4 MW est testée depuis 1987. Au total, pour 1987-1993. environ 25 éoliennes de classe mégawatt ont été construites dans le monde.
La vitesse du vent calculée pour les grandes éoliennes est généralement prise au niveau de 11-15 m/s. En général, en règle générale, plus la puissance de l'unité est élevée, plus la vitesse du vent pour laquelle elle est calculée est élevée. Cependant, en raison de la variabilité de la vitesse du vent, la plupart du temps, l'éolienne produit moins d'énergie. On pense que si la vitesse annuelle moyenne du vent à un endroit donné est d'au moins 5-7 m / s et que le nombre équivalent d'heures par an pendant lesquelles la puissance nominale est générée est d'au moins 2000, alors un tel endroit est favorable pour installer une grande éolienne et même un parc éolien.
Des installations autonomes d'une classe de kilowatts, conçues pour alimenter des consommateurs relativement petits, peuvent également être utilisées dans des zones où la vitesse moyenne annuelle du vent est plus faible.
Aujourd'hui, dans certains pays industrialisés, la capacité installée des éoliennes atteint des valeurs importantes. Ainsi, plus de 1,5 million de kW d'éoliennes ont été installées aux USA, au Danemark, les éoliennes produisent environ 3% de l'énergie consommée par le pays ; la capacité installée d'éoliennes est importante en Suède, aux Pays-Bas, en Grande-Bretagne et en Allemagne.
Au fur et à mesure que l'équipement des éoliennes s'améliore et que le volume de leur production augmente, le coût des éoliennes, et donc le coût de l'énergie qu'elles produisent, est réduit. Si en 1981 le coût de l'électricité produite par les éoliennes était d'environ 30 cents américains par kWh, il est aujourd'hui de 6 à 8 cents. Avec quatre grands parcs éoliens en activité aux États-Unis rien qu'en 1995, avec une capacité totale d'environ 200 MW, il est clair que la réduction prévue du coût de l'énergie éolienne par le Département américain de l'énergie à 2,5 cents/(kWh) est tout à fait réelle.
Dans les pays en développement, l'intérêt pour les éoliennes est principalement lié aux installations autonomes de faible puissance pouvant être utilisées dans des villages éloignés des systèmes d'alimentation électrique centralisés. De telles unités sont déjà compétitives aujourd'hui avec les moteurs diesel fonctionnant au carburant importé. Cependant, dans certains cas, la variabilité de la vitesse du vent oblige soit à installer une batterie de stockage en parallèle de l'éolienne, soit à la réserver à une installation à énergie fossile. Naturellement, cela augmente le coût de l'installation et de son fonctionnement, de sorte que la diffusion de telles installations est encore faible.
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