Éolienne à axe vertical - calcul de la puissance

[quijota]

bonjour,

l'eolienne est prevue pour fonctionner par temps de tempete martienne, si elle est dimentionnée pour ces conditions quel est l'interet de la replier ?
fred

Le truc ce serait de la replier par temps calme, pour ne pas qu elle fasse d ombre aux cellule photovoltaiques disposees sur le toit du rover, c est a dire a la base de l eolienne,
Pour une eolienne a axe horizontal tripale le pb de l ombre n est pas critique, mais pour un savonius c est quasi obligatoire

[quijota]

Pour le problème de la vitesse de rotation :
on utilise sur ces machines à axe vertical des générateurs multipolaires à aimants permanents qui évitent le recours à un multiplicateur. Bon c'est plus cher mais quand on va sur mars... on n'en est pas à trois euros près !!!

En effet c est ce type de solution qui est envisagee avec des des generateurs multipolaires, plutotot qu avec des multiplicateurs

Merci pour vos reponses
Quijota

[dubonnair]

Jusque la je comprends
Je comprends pas vraiment physiquement en quoi un savonis de plus faible rayon et de plus grande hauteur tourne plus vite qu un savonius de plus grand rayon et de plus petite hauteur???????
Je pensais que la vitesse de rotation (au niveau du mat, c est celle qui nous interesse) etait fonction seulement de la surface d exposition au vent et non specifiquement de la hauteur et du rayon????

Une éolienne doit être utilisée dans une plage ou son couple est maximal. On estime qu'une savonius doit tourner en bout de "rayon" (vitesse tangentielle) à la même vitesse que le vent (0,9 en fait) Ce qui est normal puisqu'une aube est sensée être poussée par le vent... Si elle va plus vite y a un blème!!!
Donc pour une même surface totale, si le rayon est plus faible, la circonférence est aussi plus faible et, à la même vitesse tagentielle, une aube fera plus de tours pour une distance parcourue équivalente.

Il y a d'autres façon d'expliquer mais j'aime bien celle-ci.

[verdifre]

bonsoir,

Je comprends pas vraiment physiquement en quoi un savonis de plus faible rayon et de plus grande hauteur tourne plus vite qu un savonius de plus grand rayon et de plus petite hauteur???????
Je pensais que la vitesse de rotation (au niveau du mat, c est celle qui nous interesse) etait fonction seulement de la surface d exposition au vent et non specifiquement de la hauteur et du rayon????

la vitesse de rotation (omega) est la même sur tout le solide en rotation au pied du mat ou en bout de pale.
ce qui nous interesse la, c'est la vitesse circonferencielle ou tangentielle.
la vitesse lineaire d'une aube de l'eolienne ne va dependre que de la vitesse du vent ( pas forcement une relation simple)
la vitesse de rotation va etre une relation dans la quelle va entrer un terme en 1/R avec R = distance à l'axe du centre de poussée d'une aube.
donc plus R est faible plus la vitesse de rotation va etre élevée.
avec une vitesse de rotation élevée on peut reduire le nombre de poles de l'alternateur on gagne alors les poids suivants:
poid de l'aimant
poid du cuivre
poid du circuit magnétique

pour ce qui est de l'ombre sur les cellules.
l'ombre portée par un eolienne à axe horizontale serait surtout génante quand le soleil est "haut" donc quand les cellules sont efficaces. quand le soleil est "bas" , l'ombre de l'eolienne est reportée hors du rover
fred

[dubonnair]

bonjour,
l'eolienne est prevue pour fonctionner par temps de tempete martienne, si elle est dimentionnée pour ces conditions quel est l'interet de la replier ?
fred

D'évidence, le fait de la replier permet un meilleur conditionnement pour le transport. Je n'ai pas toutes les données (même très peu!), mais suivant les vitesses de vent qui justifient l'utilisation de l'éolienne sur mars on pourrait avoir même sur une savonius de rayon réduit une vitesse de rotation autorisant un petit générateur. Je pense qu'avec des matériaux adequats on peut réaliser une savonius très légère avec un niveau de performance satisfaisant. Un tripale risque d'exploser par tempête... la performance a son revers, c'est l'extrème sollicitation mécanique des pales!
Le problème n'est pas ici de déterminer qu'elle est la meilleure éolienne dans l'absolue, mais celle qui répond le mieux à toutes les contraintes.

[quijota]

Merci, c est tres clair
Quijota

[quijota]

Il y a plusieurs types de savonius :
pour un truc du type publicitaire on peut viser les 10% de Cp.
Pour un savonius à 2 aubes on se rapproche du 20 % selon les profils (tu peux trouver des formes efficaces sur le site picoturbine (un petit coup de moteur de recherche). Le meilleur profil avait été étudié par sandia laboratories (USA) mais je ne l'ai pas sous la main.
Au mieux avec un savonius à deux étages et un profil optimal on touche aux 30%.

A titre de comparaison, peux tu me dire quel est le cp d une eolienne a axe horizontal (disons une tripale de jardin, pas plus d 1 m de rayon)???
Merci
Quijota

[dubonnair]

Disons qu'une tripale horizontale aura un CP de 35% à 50% pour donner une fourchette large. Tout dépend de la machine et aussi du générateur associé. Mais en plus il faut prendre en considération la plage d'utilisation. Les meilleures performances des horizontales s'obtiennent pour des vents de 3 à 12 m/s (atmosphère terrestre). Pour cette raison elles sont sans concurrence car ce sont les vents les plus fréquents sur notre bonne vieille planète.
Au-dessus de 12m/s pour les mettre en sécurité (entre autres) on réduit leur performance et le Cp diminue donc progressivement. Ainsi pour un vent approchant les 20m/s le Cp peut tomber en dessous de 6% , voir même jusqu'à 0% pour des machines plus fragiles qu'il faut mettre en drapeau.
C'est pour cette raison que je suggérais une savonius depuis le début... mais j'ai peut-être tort car je ne connais pas la vitesse des vents + la densité atmosphérique de mars, dans les conditions d'utilisation pour le rover. J'avais cru comprendre que c'était pour un vent tempétueux (disons l'équivalent de + 15m/s sur terre). En ce cas et en ce cas seulement, la savonius présente un intérêt par rapport à une tripale, car sa robustesse et sa vitesse de rotation "lente" lui permet de continuer à fonctionner au même rendement quelle que soit la vitesse du vent (enfin presque)
Suis-je compréhensible?

[quijota]

C'est pour cette raison que je suggérais une savonius depuis le début... mais j'ai peut-être tort car je ne connais pas la vitesse des vents + la densité atmosphérique de mars, dans les conditions d'utilisation pour le rover. J'avais cru comprendre que c'était pour un vent tempétueux (disons l'équivalent de + 15m/s sur terre).

En ce qui concerne la densite de l air martien, elle vaut: 0.01 kg m-3. Beaucoup plus faible que sur terre, donc l impact du vent sur les pales est aussi beaucoup plus faible.
En ce qui concerne les vents, en effet ils peuvent etre tres forts sur Mars (pendant les tempetes, et a haute altitude), mais en ce qui concerne le rover, a mon avis, il fonctionnera a l eolien pour des vitesses comprises entre 6 et 18 m s-1 (c est la fourchette pour les vents martiens a 3 m d altitude)
En fait mon rover ne doit pas sortir son eolienne qu en cas de tempete, mais a chaque fois que le solaire ne suffit plus a lalimentation electrique - c et a dire pendant les tempetes mais aussi la nuit ou apres une tempete quand les panneaux solaires se retrouvent sous une epaisse couche de poussiere martienne.
Et il faut alors queque soient lesconditions de vent (au pire 6 ms -1) que l eolienne produise 5 W en sortie (puissance minimale pour la survie du rover)

Au vu de ces nouvelles infos est ce que tu penses toujours qu un savonius est la meilleure solution?
Si la solution retenue est finalement une eolienne a axe horizontal, il me semble (c est tres intutif et pas tres scientifique ce que je dis la) qu augmanter le nombre de pales pourait etre la solution pour contrebalencer le fait que le vent a un tres faible impact sur les pales (faible densite).. Je dis n importequoi la????

Merci pour ton aide
Quijota

[quijota]

Oui en effet je me suis renseignee depuis mon dernier post,
Il semble que pour une eolienne a axe horizontal: plus le reynolds est faible (le reynols sur mars est bcp plus faible que sur terre), plus on a interet a augmanter le nombre de pales et a diminuer le rayon de pales.
J ai retouve cette 'loi' un peu partout sur le net.
Mais je n ai trouve aucune explication....
Est ce que l un de vous connais l explication...
Quand est il des savonius, sans doute que pour eux aussi , en fonction de la valeur du Reynolds, on a interet a modifier leurs dimensions?????

[dubonnair]

Sorry, pas trop le temps en ce moment.
Vues les données, on peut en revenir à une axe horizontal. Le système multipales courtes (5 par exemple) présente l'intérêt d'une plus grande sécurité (survie) mais faut bien penser l'intégration au rover... ça c'est ton souci.

[quijota]

Oui en effet je suis moi aussi entrain de revenir sur l idee d un axe horizontal, en ce qui concerne l integration au rover,
- pour le basculement de l engin: il y a de la marge (j ai fait un petit calcul de bras de levier..) on peut meme envisager un mat de 10 m sans probleme...
- pour l ombre que l eolienne pourrait faire aux panneaux solaires du rover (je ne pense pas vraiment a un systeme d eolienne a axe horizontal retractable: ca me parait trop complique..) c est a priori pas non plus vraiment un probleme- le soleil passe netre les pals et le mat de va surement pas a voir un diametre enorme

Reste maintenant a determiner les dimensions de l eolienne, le nombre de pales, l angle d inclinaison des pales...
Je suis entrain de commencer a bookiner sur la theorie de Glauert (Blade element theory) a ce sujet: Je devrais ainsi pouvoir determiner les differentes donnes que je citais avant.
Est ce que tu connais cette theorie, est ce que je pourrais te poser des questions a ce sujet en cas de problemes de comprehension?

Merci
Quijota

[dubonnair]

Je suis entrain de commencer a bookiner sur la theorie de Glauert (Blade element theory) a ce sujet: Je devrais ainsi pouvoir determiner les differentes donnes que je citais avant.
Est ce que tu connais cette theorie, est ce que je pourrais te poser des questions a ce sujet en cas de problemes de comprehension?

Quijota

Je ne vais pas être d'un grand secours de ce côté là.
Vois peut-être avec BertrandR ???

[quijota]

Ok merci, je le contacterai au besoin
Quijota

[eolitech]

Bonjour,
mon soucis majeur est de pouvoir evaluer la puissance develloper par un nouveau concepte d'eolienne doméstique, en raisonnnant sur la formule "empérique" Pmax=0.59*Pcinétiq.

la subtilité pour moi c'est de connaitre ma surface utilisée?

Amicalement ZERBOUH.