Énergie éolienne - Théorie de base

Pour comprendre l'énergie éolienne, nous souscrivons à la théorie de la conservation de la masse et de la conservation de l'énergie. Un conduit illustré ci-dessous est supposé représenter le vent entrant et sortant des pales de la turbine.

La vitesse V a est supposée être la moyenne de V 1 et V 2 . L'énergie cinétique à l'embouchure du tube est donnée par -

KE = 1/2 mV 2

KE d'énergie changée = 1/2 mV 1 2 - 1/2 mV 2 2

1/2 m (V 1 2 - V 2 2 )

Puisque m = pAV a alors changement de KE, Pk = 1/2 pAV a (V 1 2 - V 2 2 )

Pour simplifier davantage, l'énergie éolienne estimée est donnée comme -

KE, pk = 0,5925 * 1 / 2pAV 1 3

Théorie des éléments de lame

La théorie de l'élément de pale suppose que l'écoulement à une partie donnée d'une pale d'éolienne n'affecte pas les parties adjacentes. Cette subdivision sur la lame s'appelle l'anneau. L'élan est calculé pour chaqueannulus. Toutes les valeurs résultantes sont ensuite additionnées pour représenter la pale et donc l'hélice entière.

Sur chaque anneau, une vitesse également distribuée est supposée avoir été induite.

Correspondance dynamique

Le modèle d'afflux dynamique a été incorporé pour améliorer les estimations par la théorie des éléments de lame et de momentum. La dynamique de base dans le concept de théorie de l'écoulement aide à estimer l'effet de la turbulence des pales. La zone balayée reçoit un état dynamique pour aider à calculer la vitesse moyenne estimée.

La théorie BEM ne donne des estimations qu'à vent constant, mais il est évident que des turbulences doivent se produire. Cependant, cela est pris en compte par le modèle d'entrée dynamique de base pour fournir une estimation plus réaliste.

L'énergie éolienne produite, en particulier dans le type à axe horizontal, est connue pour être le produit de la vitesse de pointe, du nombre total de pales utilisées et du rapport portance / traînée du côté à voilure. Le réajustement à un nouvel état d'équilibre stable est bien expliqué par leDynamic Inflow Method (DIM).

Méthode de flux dynamique

DIM est également connue sous le nom de théorie du sillage dynamique et est basée sur le flux induit, qui n'est normalement pas stable. Il calcule l'arrivée verticale du rotor en tenant compte de son effet sur le flux dynamique.

Cela prend simplement en considération l'effet de sillage ou simplement la vitesse de l'air alignée verticalement avec les rotors provoquée par la rotation des pales. Il suppose cependant que la vitesse tangentielle est constante. C'est ce qu'on appelle leWake effect et sa traînée diminue l'efficacité d'une éolienne.

Production d'électricité

L'énergie cinétique du vent est convertie en électricité par les éoliennes. Ils utilisent l'ancien concept utilisé dans les moulins à vent mais avec une technologie inhérente, telle que des capteurs, pour détecter la direction du vent. Certaines éoliennes ont un système de freinage pour s'arrêter en cas de vent fort pour protéger le rotor et les pales des dommages.

Il y a des engrenages connectés à l'arbre du rotor pour accélérer les pales à une vitesse adaptée au générateur. À l'intérieur du générateur, l'induction électromagnétique (la méthode de base de conversion de l'énergie mécanique en électricité) se produit. L'arbre fait tourner un aimant cylindrique contre une bobine de fil électrique.

Toute l'électricité provenant des turbines d'une centrale éolienne est assimilée à un réseau électrique et convertie en haute tension. Il s'agit en fait de la technique conventionnelle de transmission de l'électricité dans le système de réseau.

De grandes lames à pointe de surface sont nécessaires, bien que cela devrait être déterminé par le bruit qui résulte des lames larges. Un parc éolien peut avoir jusqu'à 100 générateurs, ce qui entraînera plus de bruit.