Calcul sur éolien

[Divideo]

Bonjour tout le monde,

Voilà je travaille en ce moment sur un comparatif entre différente sorte d'énergie. Je bosse en ce moment sur l'éolien (comme vous avez pu le deviner). Ma question est la suivante :

Je voudrais calculer la puissance en sortie de l'éolienne. J'ai pour ça effectuer quelques calcul, et j'aimerais que quelqu'un puisse me les confirmer.

Allons-y :

Vvent= 7 m/s
Cp = 0.434 (donnée constructeur)
S = 6361.73 m²
roair = 1.225 kg/m3

Pcinétique = 0.5 * Cp * S * roair * (Vvent^3) = 580kw

Etant donné qu'une partie seulement est réellement récupérable, on obtient :

Précupérable = RBetz * Pcinétique = 344kW

avec RBetz = 0.59

On doit alors tenir compte des pertes engendré par la mécanique :

Pmécanique = Précupérable * Rmécanique = 309kW

avec Rmécanique = 0.9

Enfin il reste toute la prtie "transformation électrique" :

Pélectrique = Pmécanique * Rmultiplicateur * Rgénératrice = 250kW

Ma question est :

1 ) le raisonnment est-il correct

2) les rendement sont ils viables (j'ai choisi comme éolienne, une Nordex N90 (2.3MW))?
Si vous voulez de la doc : http://sales.nordex-online.com/N90/N90-0-index-fr.pdf

3) Faut-il calculer précisement les pertes du générateur (pertes "fériques et joules" au "rotor et stator"...) pour obtenir sont véritable rendement, où celui ci est admissible?

Merci pour l'aide.

Divideo
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[BertrandR]

Je voudrais calculer la puissance en sortie de l'éolienne. J'ai pour ça effectuer quelques calcul, et j'aimerais que quelqu'un puisse me les confirmer.

Bonjour,

Le Cp (coefficient de puissance) indiqué par Nordex intègre toutes les pertes, aérodynamiques, mécaniques et électriques. La puissance électrique de l'éolienne à 7 m/s est bien de 580 kW, si le Cp est effectivement de 0.434 à cette vitesse de vent car le Cp varie en fonction de la vitesse du vent.
Les constructeurs de grandes éoliennes indiquent un Cp global mais ce n'est pas forcèment le cas pour les constructeurs de petites éoliennes qui donnent souvent des courbes de puissance fantaisistes.

La limite de Betz est une limite de rendement physiquement réalisable, en aucun cas on ne doit exprimer un rendement d'éolienne par rapport à cette limite à moins de le spécifier clairement. Le rendement ou Cp est le rapport entre la puissance effectivement collectée sur l'énergie cinétique de la masse d'air traversant le rotor de l'éolienne par unité de temps.

[Divideo]

Voilà qui explique beaucoup de chose . Je ne comprenais pas pourquoi j'obtenais la puissance indiqué par le constructeur avant l'application des rendement. Maintenant, c'est plus clair.

La limite de Betz est une limite de rendement physiquement réalisable, en aucun cas on ne doit exprimer un rendement d'éolienne par rapport à cette limite à moins de le spécifier clairement. Le rendement ou Cp est le rapport entre la puissance effectivement collectée sur l'énergie cinétique de la masse d'air traversant le rotor de l'éolienne par unité de temps.

Si j'ai bien compris dans ce qu'y est expliqué, la limite de Betz indique que une éolienne ne pourra récupéré au maximum que 16/27 de l'énergie que fourni le vent.

Donc l'énergie que fourni le vent pourait être :

Pvent = 0.5*S*(V^3)*roair
et la limite de betz dit que :

Pmax éolienne = 16/27*Pvent

C'est bien celà?

Merci encore

[Divideo]

j'ai oublié (désolé pour l'edit mais je suis arrivé trop tard) de demander une chose.

Je voudrais également savoir, dans un soucis du détails, comment fait-on pour déterminé la puissance produite par la génératrice en fonction du nombre de tour/min sans utilisé de graphique du constructeur (graphique que je ne trouve pas d'ailleurs..)

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[BertrandR]

Donc l'énergie que fourni le vent pourait être :

Pvent = 0.5*S*(V^3)*roair
et la limite de betz dit que :

Pmax éolienne = 16/27*Pvent

C'est bien celà?

Merci encore

Exactement.

[Divideo]

Ok, merci encore. Et pour mon histoire de Pgéné/f(N)?

Des amateurs?

[BertrandR]

j'ai oublié (désolé pour l'edit mais je suis arrivé trop tard) de demander une chose.

Je voudrais également savoir, dans un soucis du détails, comment fait-on pour déterminé la puissance produite par la génératrice en fonction du nombre de tour/min sans utilisé de graphique du constructeur (graphique que je ne trouve pas d'ailleurs..)

Merci

Les éoliennes (de grande puissance en tous cas) utilisent 2 sortes de génératrices :
- les génératrices asynchrones : la vitesse est fixée par la fréquence du réseau, ces génératrices ont généralement 4 poles et donc tournent à 1500 tr/mn + un glissement de quelques %. Parfois il y a 2 enroulements dans la géné, un enroulement en 4 poles et un en 6 poles donc une vitesse "lente" à 1000 tr/min et une vitesse rapide et forte puissance à 1500 tr/min.
Evidemment entre l'hélice et la géné il y a un multiplicateur de vitesse à engrenage.

- les génératrices synchrones multipolaires à vitesse lente, le courant est redressé et ondulé par électronique de puissance pour débiter sur le réseau, la vitesse de rotation est alors variable et permet de conserver un rendement élévé pour les vents les plus productifs : de 4 à 15 m/s.

Il existe aussi quelques variantes à génératrice asynchrone et rotor bobiné, permettant une variation de vitesse sur une plage étroite, ce système permet surtout la régulation du couple.

Finalement la réponse est qu'il n'y a pas de graphique de puissance en fonction de la vitesse de rotation, donc inutile de la chercher...

[Divideo]

d'accord!! alors merci!