Eoliennes et aérogénérateurs
Guide de l'énergie éolienne
Guy Cunty
Edisud
Introduction7
Unités utilisées8
Abréviations utilisées9
Première partie : Généralités
Production d'électricité : les "aérogénérateurs"11
Rapide historique des aérogénérateurs11
Les différents types de moteurs éoliens ou aéromoteurs18
Les aéromoteurs à axe horizontal. Les aéromoteurs à axe vertical. Pourquoi choisir l'aéromoteur à axe horizontal bi ou tripale. Configuration d'une station éolienne pour la production d'électricité. Un aérogénérateur. Un pylone support d'aérogénérateur.
Un dispositif de stockage de l'énergie produite. Une source de secours.
Un dispositif de contrôle de la batterie d'accumulateurs.
Production d'énergie mécanique30
Principe. Application.
Deuxième partie : Météorologie
Le vent33
Origine du vent33
Vitesse du vent, variations de la vitesse du vent dans le temps35
Les phénomènes instantanés : les rafaies. Les phénomènes journaliers.
Les phénomènes saisonniers. Les variations de vitesse du vent avec l'altitude.
Les variations d'orientation du vent dans le temps38
Les variations instantanées de direction : les turbulences. Les variations saisonnières.
Importance de ces phénomènes pour une station éolienne38
Mesure des vitesses de vent40
Exploitation des mesures effectuées par la Météorologie Nationale dans toute la France.
Présentation des résultats.
Les sites d'implantation des aérogénérateurs45
Détermination du site45
Le potentiel éolien. Eléments à prendre en considération pour l'étude. Les obstacles environnants.
Sélection par rapport aux éléments favorables50
Le pylône support52
Les sites d'implantation des éoliennes de pompage53
Troisième partie : Le moteur éolien
Le moteur éolien ou aéromoteur étude théorique simplifiée55
L'énergie fournie par le vent55
Action du vent sur une surface plane58
Application à l'aéromoteur. Action du vent sur les pales59
L'aéromoteur. Description65
Les pales de l'aéromoteur65
La longueur des pales. Le profil. La largeur. Les matériaux utilisés. Le nombre de pales.
Les systèmes de protection et de régulation71
Système de freinage manuel. Système de freinage automatique. Système de freinage et de remise en service automatique. Système de regulation par frein gérodynamique centrifuge. Régulateur a hélice secondaire. Régulation par variation du calage des pales. Régulation par mise «en drapeau»
Régulation par décrochage aérodynamique. Régulation par asservissement du calage.
Régulation par décrochement. Quel aéromoteur choisir ? Puissance et diamètre.
Le dispositif d'orientation83
Faut-il construire son moteur éolien ?87
Quatrième partie : Les autres éléments permettant l'utilisation de l'énergie éolienne
Le générateur électrique et le multiplicateur89
Le générateur électrique89
La génératrice à courant continu (dynamo). La génératrice synchrone à courant alternatif.
Avantages et inconvénients. Les génératrices synchrones (moteur cage écureuil).
Le multiplicateur92
Récupération de l'énergie sur le support fixe93
Machines sans multiplicateur. Machines avec multiplicateur.
Protection contre la foudre93
Les supports d'aérogénérateurs95
Les supports autoporteurs95
Les supports haubanés96
Les dispositifs de stockage99
Les systèmes de stockage autres que les batteries d'accumulateurs99
Le volant d'inertie. Production d'hydrogène. Stockage thermique. L'air comprime. Réserve hydraulique.
Les batteries d'accumulateurs au plomb et les batteries d'accumulateurs alcalins100
Les accumulateurs au plomb. Les accumulateurs alcalins.
Conclusions104
Détermination de la capacité de la batterie d'accumulateurs106
Méthode de calcul simple106
Exemples108
Contrôle de l'état de la batterie d'accumulateurs, circuits électriques associés111
Contrôle manuel111
L'aéromoteur est équipé d'une génératrice à courant continu. L'aéromoteur est équipé d'un alternateur.
Contrôle automatique112
Utilisation d'un compteur ampèreheuremétrique117
Valeur des tensions en fin de charge et en fin de décharge118
Valeur de la tension de fin de charge par élément. Valeur de la tension en fin de décharge par élément.
Les sources de secours120
Cinquième partie : Utilisation de l'énergie électrique d'origine éolienne
Stations autonomes automatiques125
Utilisation de l'énergie éolienne à usage domestique126
L'éclairage. Fourniture d'eau courante-pompage. Réfrigération-congélation. Equipements musicaux, récepteurs radiophoniques et télévisions. Petit outillage d'atelier, moteurs électriques et accessoires électro-ménagers. Exemple d'évaluation de consommation d'énergie électrique dans une habitation de 8 personnes.
Sixième partie : Eoliennes de pompage
Les éoliennes de pompage multipales133
L'aéromoteur. La pompe. Système d'entrainement de la pompe. Relation entre les différents paramètres.
Les éoliennes de pompage à hélice rapide139
Eoliennes rapides équipées de pompes à piston. Aéromoteurs rapides équipés de pompes centrifuges.
Bibliographie141
Annexes
Annexe 1 : Constructeurs d'aérogénérateurs143
Annexe 2 : Constructeurs d'éoliennes de pompage155
Annexe 3 : Batteries d'accumulateurs158
Annexe 4 : Norme française aéromoteurs-aérogénérateurs de faible puissance162
Annexe 5 : Evaluation des vitesses de vent167