Types de générateurs d’éoliennes
Une éolienne est composée de deux composants majeurs et, après avoir examiné l’un d’eux, le design de la pale de rotor dans le tutoriel précédent, nous pouvons maintenant examiner l’autre, le générateur d’éolienne ou WTG, qui est la machine électrique utilisée pour générer de l’électricité. Un générateur électrique à faible régime est utilisé pour convertir la puissance mécanique de rotation produite par l’énergie éolienne en électricité utilisable pour alimenter nos maisons et est au cœur de tout système d’énergie éolienne.
La conversion de la puissance mécanique rotationnelle générée par les pales de rotor (connue sous le nom de moteur principal) en électricité utile pour les applications domestiques ou pour charger des batteries peut être réalisée par l’un des principaux types de machines électriques rotatives couramment utilisées dans les systèmes de production d’énergie éolienne :
- 1. La machine à courant continu (DC), également connue sous le nom de dynamo
- 2. La machine synchrone à courant alternatif (AC), également connue sous le nom de générateur AC
- 3. La machine à induction à courant alternatif (AC), également connue sous le nom de alternateur
Toutes ces machines électriques sont des dispositifs électromécaniques qui fonctionnent selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Elles opèrent par l’interaction d’un flux magnétique et d’un courant électrique, ou flux de charge. Comme ce processus est réversible, la même machine peut être utilisée comme un moteur électrique conventionnel pour convertir l’énergie électrique en énergie mécanique, ou comme un générateur convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique.
Les machines électriques les plus couramment utilisées pour les applications éoliennes sont celles agissant comme générateurs, avec le générateur synchrone et le générateur à induction (comme indiqué) étant couramment utilisés dans les systèmes plus grands de générateurs d’éoliennes. En général, les éoliennes plus petites ou faites maison tendent à utiliser un générateur à courant continu à faible vitesse ou une dynamo, car elles sont petites, bon marché et beaucoup plus faciles à connecter.
Alors, est-ce que cela fait une différence quel type de générateur électrique nous pouvons utiliser pour produire de l’énergie éolienne ? Eh bien, la réponse simple est à la fois oui et non, car tout dépend du type de système et d’application que vous souhaitez. La sortie DC à faible tension d’un générateur ou d’une dynamo d’ancienne génération peut être utilisée pour charger des batteries, tandis que la sortie AC sinusoïdale plus élevée d’un alternateur peut être directement connectée au réseau local.
De plus, la tension de sortie et la demande en puissance dépendent entièrement des appareils que vous possédez et de la manière dont vous souhaitez les utiliser. En outre, l’emplacement du générateur d’éolienne, va-t-il le maintenir en rotation constante pendant de longues périodes ou la vitesse et donc sa sortie varieront-elle avec les variations du vent disponible ?
Génération d’électricité
Un générateur d’éolienne est ce qui produit votre électricité en convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique. Soyons clairs ici, ils ne créent pas d’énergie ni ne produisent plus d’énergie électrique que la quantité d’énergie mécanique utilisée pour faire tourner les pales de rotor. Plus la charge, ou la demande électrique placée sur le générateur, est grande, plus une force mécanique est requise pour tourner le rotor. C’est pourquoi les générateurs existent en différentes tailles et produisent des quantités d’électricité variables.
Dans le cas d’un “générateur d’éolienne”, le vent pousse directement contre les pales de l’éolienne, ce qui convertit le mouvement linéaire du vent en mouvement rotatif nécessaire pour faire tourner le rotor du générateur et plus le vent pousse fort, plus d’énergie électrique peut être générée. Il est donc important d’avoir un bon design de pales d’éolienne pour extraire autant d’énergie du vent que possible.
Tous les générateurs d’éoliennes fonctionnent grâce aux effets du mouvement d’un champ magnétique passé à travers une bobine électrique. Lorsque des électrons circulent dans une bobine électrique, un champ magnétique est créé autour d’elle. De même, lorsqu’un champ magnétique se déplace devant une bobine de fil, une tension est induite dans la bobine comme défini par la loi de Faraday sur l’induction magnétique, provoquant un flux d’électrons.
Générateur simple utilisant l’induction magnétique
Nous pouvons alors voir qu’en déplaçant un aimant devant une simple boucle de fil, une tension connue sous le nom de force électromotrice (FEM) est induite au sein de la boucle de fil en raison du champ magnétique de l’aimant.
Alors qu’une tension est induite à travers la boucle de fil, un courant électrique sous forme de flux d’électrons commence à circuler autour de la boucle, générant de l’électricité.
Mais que se passerait-il si, au lieu d’une seule boucle de fil comme montré, nous avions de nombreuses boucles enroulées ensemble sur le même ancien matériau pour former une bobine de fil, une tension et donc un courant beaucoup plus importants pourraient être générés pour la même quantité de flux magnétique.
Ceci est dû au fait que le flux magnétique traverse plus de fil produisant une plus grande force électromotrice, et c’est le principe de base de la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Un générateur AC utilise ce principe pour convertir une énergie mécanique comme la rotation d’une éolienne ou d’une turbine hydraulique en énergie électrique produisant une forme d’onde sinusoïdale.
Nous pouvons donc voir qu’il y a trois exigences principales pour la génération électrique, qui sont :
- Une bobine ou un ensemble de conducteurs
- Un système de champ magnétique
- Un mouvement relatif entre les conducteurs et le champ
Plus la bobine de fil tourne vite, plus le taux de changement par lequel le flux magnétique est coupé par la bobine est grand et plus la FEM induite dans la bobine est importante. De même, si le champ magnétique est renforcé, la FEM induite augmentera pour la même vitesse de rotation. Ainsi : FEM induite ∝ Φ*n. Où : “Φ” est le flux du champ magnétique et “n” est la vitesse de rotation. De plus, la polarité de la tension générée dépend de la direction des lignes de flux magnétique et de la direction du mouvement du conducteur.
Courbe de sortie du générateur d’éolienne
Le type de générateur d’éolienne requis pour un emplacement particulier dépend de l’énergie contenue dans le vent et des caractéristiques de la machine électrique elle-même. Toutes les éoliennes ont certaines caractéristiques liées à la vitesse du vent.
Le générateur (ou alternateur) ne produira pas de puissance jusqu’à ce que sa vitesse de rotation soit supérieure à sa vitesse de vent de démarrage, où la force du vent sur les pales de rotor est suffisante pour surmonter la friction et les pales de rotor s’accélèrent suffisamment pour que le générateur commence à produire de l’énergie utilisable.
Au-dessus de cette vitesse de démarrage, le générateur doit produire de l’énergie proportionnelle à la vitesse du vent au cube ( K.V3 ) jusqu’à atteindre sa puissance maximale nominale. Au-delà de cette vitesse nominale, les charges de vent sur les pales de rotor approcheront la force maximale de la machine électrique, et le générateur produira sa puissance maximale ou nominale alors que la fenêtre de vitesse de vent nominale aura été atteinte.
Si la vitesse du vent continue d’augmenter, le générateur d’éolienne s’arrêtera à son point d’arrêt pour éviter des dommages mécaniques et électriques, entraînant une génération électrique nulle. L’application d’un frein pour arrêter le générateur afin d’éviter d’endommager lui-même peut être un gouverneur mécanique ou un capteur de vitesse électrique.
Acheter un générateur d’éolienne tel que le générateur d’éolienne ECO-WORTHY de 400 Watt pour la charge de batterie n’est pas facile et il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte. Le prix n’est qu’un d’entre eux. Assurez-vous de choisir une machine électrique qui répond à vos besoins. Si vous installez un système connecté au réseau, choisissez un générateur électrique à courant alternatif.
Si vous envisagez d’installer un système basé sur des batteries, recherchez un générateur à courant continu pour la charge de batterie. Prenez également en compte le design mécanique d’un générateur tel que la taille, le poids, la vitesse de fonctionnement et la protection contre l’environnement, car il passera toute sa vie monté au sommet d’un mât ou d’une tour.
Dans le prochain tutoriel sur les générateurs d’éoliennes, nous examinerons les machines à courant continu et comment nous pouvons utiliser un générateur PMDC pour produire de l’électricité à partir de la puissance du vent. Pour en savoir plus sur les “générateurs d’éoliennes”, ou obtenir plus d’informations sur les divers systèmes de génération d’énergie éolienne disponibles, ou explorer les avantages et les inconvénients de l’énergie éolienne, cliquez ici pour obtenir votre exemplaire de l’un des meilleurs “guides d’éoliennes” aujourd’hui directement sur Amazon.