Petites éoliennes pour la maison. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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L'énergie éolienne est une énergie écologique et inépuisable. Les centrales éoliennes (moulins, éoliennes) sont utilisées pour convertir l'énergie éolienne en énergie électrique.

Les éoliennes utilisées pour produire de l'électricité sont de différentes tailles. Les grandes éoliennes, qui sont couramment utilisées dans les parcs éoliens (centrales électriques), peuvent générer de grandes quantités d'électricité - des centaines de mégawatts, qui peuvent être fournies à des centaines de foyers. Les petites éoliennes, qui ne produisent pas plus de 100 kW d'électricité, sont utilisées dans les maisons privées, les fermes, les parcelles domestiques, etc., servent de source d'électricité supplémentaire et contribuent à réduire le paiement de la principale source d'électricité.

De très petites éoliennes d'une puissance de 20 à 500 W sont utilisées pour recharger les batteries et d'autres applications où une grande quantité d'électricité n'est pas nécessaire.

Les petits parcs éoliens seront rentables si les conditions suivantes sont remplies :

• le vent dans votre région souffle régulièrement et plusieurs jours par an ;
• il y a suffisamment d'espace pour installer une éolienne;
• les autorités locales autorisent l'installation d'éoliennes ;
• vos dépenses énergétiques sont élevées ;
• vous n'êtes pas connecté à l'alimentation électrique ou il est loin de vous ;
• Êtes-vous prêt à investir dans une éolienne ?
• afin d'éviter les problèmes avec les voisins, le moulin à vent ne doit pas être à moins de 250-300 m d'eux.

exigences de vent

La viabilité économique de votre éolienne pour votre maison dépend avant tout de la qualité du vent. Dans la plupart des cas, une vitesse moyenne annuelle du vent de 4.0 à 4.5 m/s (14.4 à 16.2 km/h) est le minimum pour qu'une éolienne soit économiquement viable. Dans l'analyse du vent, vous serez aidé par des sites où sont présentées des cartes des vents de la Russie et d'autres pays.

De plus, la station météorologique locale peut vous aider, où vous pouvez consulter les archives des données sur la force du vent. Mais vous devez faire attention à l'emplacement de la gare, car. divers obstacles - arbres, bâtiments, collines peuvent provoquer des données de vent déformées.

Pour une évaluation plus précise du vent dans votre région, vous devez acheter des appareils qui mesurent la vitesse du vent. Cela est particulièrement vrai si votre région est vallonnée ou présente un paysage inhabituel.

La partie la plus importante d'un instrument de mesure de la vitesse du vent est l'anémomètre. Il se compose d'un plateau tournant à coupelles (ou palettes) monté sur un axe, qui est relié à un mécanisme de mesure. Les pales de l'anémomètre tournent et produisent un signal proportionnel à la vitesse du vent. Lors de l'achat d'un anémomètre, il ne sera pas superflu d'acheter un appareil qui en enregistre les lectures, ainsi qu'un trépied, un support, etc., où il sera monté.

Il existe des appareils numériques plus chers pour mesurer la vitesse du vent. Un anémomètre y est également utilisé, mais les données sont envoyées à un ordinateur, où elles sont traitées et stockées. Récemment, ces appareils sont devenus de plus en plus populaires et moins chers. Vous pouvez voir un exemple de données de vitesse du vent prises et affichées en temps réel sur le site gdeduet.ru

Peu importe l'instrument de mesure que vous utilisez pour estimer la vitesse du vent, mais au moins une fois par an, vous devez comparer vos données avec d'autres. Il est également important de placer l'équipement de mesure suffisamment haut pour éviter les turbulences créées par les arbres, les bâtiments et autres obstacles. Le placement le plus optimal de l'appareil de mesure est son placement au niveau du centre du rotor de l'éolienne.

Emplacement pour une éolienne

L'endroit où vous allez placer votre moulin à vent est d'une grande importance. N'oubliez pas que vous ne devez pas le placer près d'arbres, de maisons, etc., car. vous n'obtiendrez pas le plein avantage d'un moulin à vent.

Gardez également à l'esprit que :

• la force du vent est toujours plus grande au sommet des collines, le long du littoral, dans les steppes, là où il n'y a pas d'arbres et de bâtiments.
• les arbres peuvent pousser, mais pas un moulin à vent.
• il est nécessaire d'informer à l'avance les voisins de vos projets afin d'éviter des problèmes avec eux à l'avenir.
• il est conseillé de placer l'éolienne à une distance suffisante des voisins. Généralement 250-300m suffisent.

Ne vous attendez pas à ce que votre parc éolien produise suffisamment d'électricité tout le temps. La vitesse du vent au même endroit peut varier considérablement et, par conséquent, la quantité d'électricité produite variera également. Et si la force du vent change de moins de 10 %, l'électricité produite changera de moins de 25 % !

Types d'éoliennes

Il existe 2 principaux types d'éoliennes : à axe de rotation horizontal et vertical. Les éoliennes horizontales doivent être dirigées sous le vent. Pour cela, la soi-disant "queue" est prévue dans leur conception.

Les éoliennes verticales fonctionnent dans n'importe quelle direction du vent, mais nécessitent plus d'espace au sol, car. il est nécessaire de prévoir des vergetures pour la stabilité de l'éolienne.

composants de parc éolien

Les principaux composants d'un parc éolien typique sont présentés dans la figure ci-dessous.

ни включают себя:

• rotor avec des pales qui ont une forme aérodynamique.
• réducteur ou une boîte de vitesses qui correspond à la vitesse de rotation entre le rotor et le générateur. Les petites éoliennes (jusqu'à 10 kW) n'ont généralement pas de réducteur.
• couvercle de protection, qui protège la boîte de vitesses, le générateur, l'électronique et les autres composants de l'éolienne des influences extérieures.
• queue moulin à vent - nécessaire pour le faire tourner dans le vent.

Pour les éoliennes à axe de rotation horizontal, un mât est requis (les éoliennes verticales sont généralement installées directement au sol).

Il existe différents types de mâts : mâts haubanés (qui sont fixés rigidement), mâts pivotants haubanés (peuvent être levés et abaissés pour l'entretien et la réparation), mâts autoportants sans haubans (ils sont lourds, mais ils ne prennent pas beaucoup de place par terre).

Un facteur très important est la hauteur du mât. L'énergie éolienne est proportionnelle à la vitesse du vent à la troisième puissance (cube). Ce. si la vitesse du vent a doublé, alors l'énergie éolienne augmentera 8 fois (2x2x2=8) (Figure 6). La vitesse du vent augmente avec la hauteur, c'est-à-dire En augmentant la hauteur du mât, vous pouvez augmenter considérablement l'efficacité énergétique de l'éolienne.

La hauteur d'installation recommandée est de 24 à 37 mètres. Installer une éolienne à une hauteur inférieure revient à placer des panneaux solaires à l'ombre.

Pour plus de sécurité, vérifiez vos lois locales pour connaître les restrictions sur les hauteurs de mât pour les parcs éoliens. Utilisez une conception de mât approuvée par le fabricant de l'éolienne, sinon vous risquez d'annuler votre garantie. Assurez-vous de mettre le mât à la terre et de fournir un paratonnerre.

Pour la sécurité électrique, des sectionneurs et des disjoncteurs doivent être utilisés. Ils fourniront également un accès sécuritaire à l'éolienne pour l'entretien et les mises à niveau.

D'autres composants du parc éolien peuvent également être nécessaires. Les piles - pourra accumuler le surplus d'électricité de l'éolienne. Mais, comme les batteries utilisent du courant continu, pour le convertir en courant alternatif, inverseur.

Si une maison, une ferme ou un ménage est connecté à un système d'alimentation en énergie commun, alors les jours de vent, l'énergie excédentaire peut être vendue aux réseaux électriques (non pertinent pour notre pays). Et lorsque le vent est faible et qu'il n'y a pas assez d'électricité du moulin à vent, vous devrez acheter de l'électricité auprès du réseau électrique général.

Coût de l'éolienne

Le coût d'une petite éolienne est de 2000 8000 $ à 1 12 $ pour 48 kW. Cependant, cela ne représente que XNUMX à XNUMX % du coût de tous les composants du parc éolien : onduleurs, batteries, chargeurs, ATS, etc.

Mais le gros plus d'une éolienne, c'est qu'une fois achetée, vous n'aurez presque plus rien à payer, à l'exception de l'entretien programmé.

Les performances d'une éolienne sont généralement décrites par le fabricant sous la forme d'un graphique de la puissance de sortie par rapport à la vitesse du vent.

L'un des problèmes lors du choix et de la comparaison des éoliennes est l'absence d'une norme unique pour mesurer la puissance de sortie.
Les fabricants eux-mêmes choisissent à quelle vitesse du vent indiquer la puissance de sortie. Prenez par exemple "Wind-o-matic" et "Mighty-wind" - les deux ont une puissance revendiquée de 1000 watts. Mais "Wind-o-matic" est une puissance à 5 m/s, tandis que "Mighty-wind" est une puissance à 10 m/s. Du fait que l'énergie éolienne est proportionnelle à la vitesse du vent au cube, une éolienne produisant 1 kW à 10 m/s ne donnera que 1/8 de la puissance maximale à 5 m/s. Ce. avec une vitesse de vent de 5 m/s, "Wind-o-matic" produira un honnête 1000 kW, tandis que "Mighty-wind" n'est que de 125 watts !

Il est plus correct de comparer les éoliennes par surface et par taille de pale. Plus la surface est grande, plus l'éolienne peut générer d'énergie. Doubler la surface des panneaux solaires - la puissance est doublée. Également dans une éolienne - avec une augmentation de la surface des pales, la puissance de sortie augmente.

Si vous ne connaissez pas la surface des pales du moulin à vent, vous pouvez comparer par le diamètre du rotor. Une légère augmentation du diamètre du rotor entraîne une augmentation significative de la production d'électricité de l'éolienne (voir figure). Les valeurs indiquées sur la figure sont indicatives et ne doivent pas être invoquées, car La puissance générée par une éolienne dépend de nombreux autres facteurs.

Sélection de la taille de l'éolienne

Pour déterminer la taille appropriée d'une éolienne, regardez d'abord la quantité d'électricité que vous consommez par mois. Multipliez ensuite la valeur obtenue par 12 mois.

La quantité approximative d'électricité générée par une éolienne que vous pouvez obtenir par la formule :
OEA = 1.64 * D*D * V*V*V
où: AEO - électricité par an (kWh / an), D - diamètre du rotor (en mètres), V - vitesse annuelle moyenne du vent (m / s).

Ce. vous pouvez choisir la taille optimale de l'éolienne qui produit la puissance nécessaire pour votre maison ou votre ferme. Et il est possible d'économiser sur l'achat.

Relations avec les voisins

Beaucoup de gens exigent une attitude prudente vis-à-vis des choses qui les entourent : paysage, vue, lieux historiques, silence, voisins, etc. Assurez-vous de parler à vos voisins de vos projets d'installation d'un parc éolien. De plus, vous devez comprendre que les gens ont peur de quelque chose de nouveau et d'inconnu.

Beaucoup de gens pensent que les moulins à vent nuisent aux oiseaux. Mais en fait, les portes coulissantes sont plus dangereuses pour les oiseaux que les petits moulins à vent. De plus, les éoliennes ont un impact négligeable sur la radiodiffusion et la télédiffusion. Les pales de tous les moulins à vent modernes sont en fibre de verre ou en bois. Ces matériaux sont transparents aux ondes électromagnétiques.

Bruit

Les voisins n'acceptent pas le bruit de l'éolienne. Avant d'installer un parc éolien, informez vos voisins du bruit qu'il peut produire :

• bruit aérodynamique - survient en raison des flux d'air produits par les pales. Les bruits augmentent avec la vitesse de rotation du rotor. Parfois, en raison de la turbulence de l'air, certains types de pales peuvent émettre un sifflement.
• bruit mécanique - peut se produire dans d'autres composants de l'éolienne (générateur, boîte de vitesses, etc.)

À 250 mètres d'un parc éolien typique, le niveau de pression acoustique est d'environ 45 dB. Les petites éoliennes ne font pas plus de bruit que les climatiseurs.

Les pales d'un petit moulin à vent tournent à une vitesse moyenne de 175 à 500 tr/min, avec un maximum de 1150 tr/min. Les grands moulins à vent tournent à une vitesse constante de 50 à 15 tr/min

Service

Les parcs éoliens nécessitent un entretien constant - inspections régulières, lubrification des pièces frottantes, etc. Vérifiez les connexions boulonnées et les contacts électriques une fois par an et resserrez-les si nécessaire. Vérifiez également votre éolienne pour la corrosion et le contreventement du mât.

Si les pales sont en bois, appliquez de la peinture pour les protéger. Fixez un ruban adhésif solide sur les bords des lames pour les protéger contre la poussière abrasive et les insectes volants. Si la peinture se fissure et que le film se décolle, un arbre non protégé deviendra rapidement inutilisable. L'humidité s'infiltrant dans le bois des pales peut entraîner un déséquilibre du rotor. Vérifiez les pales des éoliennes chaque année.

Après 10 ans de fonctionnement, les lames et les roulements doivent être remplacés. Avec une installation et un fonctionnement appropriés, un parc éolien peut durer 30 ans ou plus. Un bon entretien minimisera également le niveau de bruit de votre éolienne.

sécurité

Toutes les éoliennes ont une vitesse de vent maximale au-dessus de laquelle elles ne peuvent pas fonctionner. Lorsque la vitesse du vent dépasse cette valeur, alors l'éolienne doit actionner un mécanisme de freinage qui ne permet pas de dépasser la valeur critique.

Lors de l'utilisation de l'éolienne dans des zones froides, faites attention au problème de givrage et placez la batterie dans une zone isolée.

L'installation d'une éolienne sur le toit d'un bâtiment n'est pas recommandée. Mais s'il est de faible puissance (jusqu'à 1 kW), une exception peut être faite. Le fait est qu'une éolienne peut produire des vibrations, qui peuvent être transmises à la surface sur laquelle elle est installée.

Auteur : Koltykov A.V. ; Publication : cxem.net

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