didacticiel construire une hélice d'éolienne

Exemple de fabrication d'un générateur à flux axial et aimants permanents

Pour construire une éolienne, nous partons du vent disponible, nous choisissons l'hélice et la génératrice, puis nous accordons leurs vitesses de rotation. Heliciel nous aide sur la partie la plus délicate, la conception des pales : profils, nombre de pales, vrillage et plan de fabrication.

Cet article introduit le didacticiel « construire une hélice d'éolienne », qui donne un exemple de méthode pour concevoir la pale d'éolienne avec Heliciel.

Au sommaire :

• Avant de construire une éolienne : type, vent et puissance
• Les composants d'une éolienne et la place de l'hélice
• Choisir la génératrice d'une éolienne
• Accorder la vitesse de rotation de l'hélice à celle de la génératrice
• Calculer et fabriquer les pales de l'éolienne

1 : Avant de construire une éolienne : type, vent et puissance

Avant de fabriquer une éolienne, nous avons choisi le type d'éolienne que nous désirons construire. Nous avons aussi pris connaissance de l'énergie éolienne que nous pouvons espérer capter. Nous connaissons donc la longueur des pales à construire, la vitesse de vent nominale et une estimation de la puissance que recevra le générateur.

2 : Les composants d'une éolienne et la place de l'hélice

Construire une éolienne revient à créer un générateur d'énergie. Les composants d'une éolienne sont nombreux : certains s'achètent, d'autres se construisent. Parmi ceux que nous construisons, nous nous concentrons ici sur l'élément clé, les pales de l'éolienne.

Une éolienne tripale étudiée dans Heliciel : la vue 3D montre l'hélice, et les jauges en bas de l'écran donnent la puissance et le couple à l'arbre.

Heliciel se concentre sur la fabrication de l'hélice de l'éolienne.

3 : Choisir la génératrice d'une éolienne

Nous faisons le choix du générateur en connaissant la puissance que nous prévoyons de capter. Les caractéristiques des générateurs diffèrent selon la solution retenue (dynamo, alternateur, génératrice asynchrone). Quelle que soit cette solution, le générateur nous fournit une puissance qui dépend de sa vitesse de rotation.

Que l'éolienne soit connectée à une pompe ou à un générateur, nous devons connaître la courbe du couple à l'arbre (du générateur ou de la pompe) en fonction de la vitesse de rotation. Nous devons aussi connaître la vitesse de rotation à laquelle la pompe ou le générateur a son meilleur rendement.

4 : Accorder la vitesse de rotation de l'hélice à celle de la génératrice

Cette vitesse de rotation au rendement optimal du générateur ou de la pompe, nous tentons de la faire coïncider avec la vitesse de rotation optimale de notre éolienne. Construire une éolienne efficace demande donc de choisir une vitesse de vent de référence, puis d'adapter l'hélice en choisissant sa géométrie et son nombre de pales. L'objectif est de faire correspondre au mieux la vitesse de rotation optimale de l'hélice à celle du générateur.

Pour choisir le site et la vitesse de vent de référence, le logiciel Heliciel intègre une série de cartes de vents interactives autour du monde.

Carte interactive des ressources en énergie éolienne de l'Europe et de l'Asie occidentale. La légende en haut à droite donne, pour la zone pointée, les puissances à différentes hauteurs.

5 : Calculer et fabriquer les pales de l'éolienne

Heliciel permet de tester des géométries de profils et des nombres de pales jusqu'à obtenir l'hélice d'éolienne au meilleur rendement à la vitesse de rotation optimale. Heliciel calcule le vrillage optimal des pales et la vitesse de rotation optimale pour les profils sélectionnés. Pour plus d'informations, consultez les phases de conception d'une éolienne et d'une hélice.

• Heliciel fournit le plan des pales de l'éolienne qui aura été modélisée.
• Vous devez ensuite choisir une méthode pour fabriquer les pales. La matière et la structure de l'armature déterminent la résistance de la pale. Les deux matériaux les plus utilisés pour construire une éolienne sont le bois et la fibre de verre.

La page sur les pales des hélices et des éoliennes donne des exemples de méthodes utilisées pour fabriquer les pales d'éolienne.

Pour aller plus loin, nous pouvons suivre le didacticiel de conception d'une hélice d'éolienne, qui poursuit cet article par un exemple complet, ou voir comment la puissance d'une éolienne varie avec la vitesse du vent.