Projet éolienne annexe 1 Juin 2011 Prototype éolien destiné à la commercialisation

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1 Aperçu Les éoliennes à axe vertical (vawt) ont des caractéristiques idéales quant à des applications domestiques. Non seulement les avantages liés aux applications urbaines s appliquent également à ce type d éolienne (énergie s adaptant à l architecture urbaine, augmentation du rendement éolienne urbain grâce au profil de toits etc ), mais les vawt ont l avantage de ne produire qu un très faible bruit lorsqu elle fonctionne pour des rendements proche des éoliennes à axe horizontale (hawt) bien connue. De plus, leur structure les rends peut encombrantes de par le fait qu il ne soit pas nécessaire de les orienter par rapport au vent et ce contrairement aux hawt. Cette même structure à l avantage de permettre la régulation automatique de l éolienne de par les forces rentrant en jeux lors de sa rotation et ne requiert pas l utilisation d un dispositif de freinage. Conception La conception d une éolienne vawt est relativement peu coûteuse ce qui en fait des sources d énergies concurrentielles dans la course à l énergie. Celles-ci sont principalement composées d acier et d aluminium et l on distingue plusieurs parties : Les pales Positionnée en périphérie, celles-ci relèvent d une conception relativement simple basée sur des profils d ailes d avions (CF. Schéma pale), et permettent de capter le vent. Celles-ci sont produites en pliant de la tôle d aluminium sur une barre transversale afin de former le profil. La tôle est ensuite rivetée avec un système de type aéronautique. 1

2 Une conception à l'aide de fibres de carbone est envisageable moyennant des procédés industriels. Ces matériaux on l'avantage de disposer d'un poid moindre ce qui offre des rendements optimisés. Pale Pale vawt formée par le pliage d aluminium sur une barre transversale L alternateur Le générateur permet de convertir l énergie mécanique en énergie électrique et est fixé directement à l'axe central de l éolienne par l une de ces extrémités ainsi qu au mât de par l autre. Celui-ci peut être récupéré en reconfigurant de vieux alternateurs de voiture le tout pour un minimum de frais et dans une optique de récuppération. L achat d unités déjà construites dans une production à grande échelle d'éolienne est aussi envisageable. Ci-contre un example d'alternateur à aimants permanants construit par windbluepower.com windbluepower.com alternateurs Cependant, l'éthique du projet vise une production locale et écologiquement favorable et il s'agit de trouver un compromis écologique-économique intéressant. 2

3 Principe de fonctionnement Les éoliennes à axe vertical fonctionnent comme tout type d éoliennes, l énergie cinétique du vent est captée par les pales puis convertie en rotation. La rotation de l éolienne fait varier l anglet d attaque des pales par rapport au vent et ainsi la surface de portance et de trainée, ce qui provoque la rotation. La rotation de la structure entraine la rotation de l alternateur ce qui provoque la propagation du courant électrique. La régulation de l éolienne est créée par l accélération tangentielle qui tant à corriger l angle d attaque des pales et diminue ainsi la quantité d énergie récupérée du vent en fonction de la surface de contact. De plus, l utilisation du courant produit par l éolienne, produit une résistance qui régule celle-ci. Concept marketing La construction d une éolienne de type vawt étant relativement peu coûteuse, il s agit de pouvoir commercialiser ce type d éolienne à un prix plus ou moins concurrentiel quant au marché sachant que les arguments de ventes font principalement appel à la conscience écologique (Eolienne produite localement, avec peu de matériaux, peu de procédés industriels, produits permettant de faire un geste en faveur de l environnement). Une production à moyenne échelle devrait permettre d abaisser les prix en dessous de FRS par unité sachant qu une marge de bénéfice est calculée par le biais des autres services de l entreprise, tels les études du vent, l installation de l éolienne etc. 3

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5 Systèmes de contrôle Type de système Capteurs Fonction Indication de fonctionnement Compte tour Mesure de l énergie produite Capteur de hall mesurant le nombres de tours par seconde afin de calculer la vitesse de rotation de l éolienne Capeur de tension et d intensité à la sortie du générateur Indication de survitesse Réotraction automatique au déclenchement du frein Calcul des rapports d efficacité Vr/Eprod et Vr/Vi Mesure de l énergie produite instantanle et sur une période déterminée Indication sur le rendement de l éolienne Indication sur le rendement du système selon Eprod/Econs Monitoring sur le site web de la production afin de démontrer l efficacité d une éolienne domestique Traitement de données Dans le prototype, les capteurs sont reliés avec une carte programmable interprétant les données brutes. La carte est elle même connectée à un ordinateur via sans-fil. Ce dernier reçoit les informations dans un logiciel test afin d'afficher un monitoring de l'éolienne est d'extraire les données importantes (Energie produite/vitesse de rotation). Dans l'évantualité d'une production à grande échelle, les cartes programmables sont remplaçées par des systèmes électroniques peu couteux effectuant les mêmes fonctions. Les données sont alors relayée via sans fil à une clé usb connectée à un ordinateur. Par le biais d'un programme, les donnéees sont transmises par internet sur le server du projet sur lequel par le biais d'une page internet personnelle le client peut consulter les informations de production. Les données de chaque éoliennes mise en commun permettent d'avoir un aperçu sur la production globale d'énergie électrique issue de sources décentralisées et par conséquent du réel potentiel du projet, par exemple: une production mensuelle de x KWh d'énergie éoliennes soit plus de x tonnes de CO 2 économisé. 5