La taille des pâles des éoliennes

[inviteeabc6868]

Est ce que l'énergie récoltée par les éoliennes varient aussi par la tailles des pâles?
Si Oui pouvais vous m'indiquer une formule ou une propriétés?
Est ce proportionnel?
C'est vraiment urgent !!
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[gcortex]

oui forcément. surface + inclinaison
Je ne connais point le dimensionnement,
mais le couple doit être proportionnel au carré de la vitesse relative du vent

[verdifre]

Bonjour,
tout depend ce que tu endends par taille
la puissance pour une vitesse de vent va dependre du diametre de l'eolienne. Cependant la largeur de la pale va avoir une faible influence sur la puissance
trés grossierement si la pales sont larges l'eolienne tourne doucement avec un fort couple, si les pales sont "fines" l'eolienne tourne rapidement avec un couple faible
le produit couple X vitesse (c'est la puissance) est à peu prés constant.

si on va plus dans le detail, les eoliennes rapides marchent mieux
fred

[gcortex]

je n'ai pas ouvert la discussion mais merci :
çà me turlupinait depuis un moment

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour

Comment intervient alors le Pas dans la vitesse derotation de l"eolienne ?

[verdifre]

bonsoir,
le parametre qui exprime cela s'appelle la solidité de l'eolienne, c'est la portion du disque balayé par l'eolienne qui est occupé par la surface des pales.
il y a des eoliennes à trés grande "solidité" comme les eoliennes de pompage du "far west" qui tournent lentement avec un couple important, elles attaquent souvent une pompe en prise directe ( et bien que de performance modeste elles sont parfaitement adaptées à leur usage) et à l'inverse tu vas trouver des eoliennes rapides ( et beaucoup plus "techniques") principalement utilisées en production electrique.
fred

[verdifre]

bonsoir,

Comment intervient alors le Pas dans la vitesse derotation de l"eolienne ?

une eolienne est generalement prévue pour que chaque endroit de la pale travaille à pas plus ou moins constant
(une autre facon de dire les choses c'est que la vitesse de rotation de l'eolienne est en première approximation proportionelle à la vitesse du vent)
il y a aussi un parametre qui definit cela, c'est le TSR (Tip speed ratio) ou le rapport entre la vitesse lineaire du bout de pale et la vitesse du vent.
sur les eoliennes modernes (donc rapides) le TSR optimum est aux alentours de 7
Le pas variable de certaines grosses eoliennes sert principalement à modifier le TSR afin de limiter la vitesse de rotation du rotor par fort vent et aussi à aider au demarage en permettant d'augmenter le couple au detriment du rendement
fred

[calculair]

Bonjour Verdifre

Si je comprend bien

J'ai une vitesse de vent Vm/s

je veux extraire la puissance P

Je calcule la surface ou le diametre de l'eolienne

Je veux une vitesse angulaire w tel que P = Cw

je calcule la forme des pales pour avoir w

je détermine l'angle de la pale pour maintenir constant le long de la pale l'angle de la vitesse relative de l'air sur la pale connaissant V et w R.

[pelkin]

Les éoliennes ne peuvent pas bronzer et sont donc condamnées à être toujours pâles !... les pauvres.

[verdifre]

Bonjour Calculair,
Je dirais que dans les grandes lignes c'est cela

J'ai une vitesse de vent Vm/s

je veux extraire la puissance P

Je calcule la surface ou le diametre de l'eolienne

bien entendu en n'oubliant la limite de betz et en plus de prendre un compte un rendement à priori de tes pales

Je veux une vitesse angulaire w tel que P = Cw

de ce que j'en sais, il est courament admis qu'un TSR de 7 est proche de l'optimum pour des conceptions classiques, alors à moins d'avoir besoin d'une gamme de vitesse particulière on va plutot garder le TSR de 7 qui fixe implicitement le w pour une vitesse de vent et un diametre donné

je détermine l'angle de la pale pour maintenir constant le long de la pale l'angle de la vitesse relative de l'air sur la pale connaissant V et w R.

la, c'est encore bien l'idée générale mais quelques phénomenes parasites viennent changer la donne surtout en bout de pales (ce qui se passe au centre n'est pas trés grave cela représente peu de surface)
les divers profils, le long de l'envergure de la pale vont travailler à des vitesses trés différentes et vont aussi avoir des dimentions trés differentes cela entraine que l'on ne peut pas (si on veut du rendement) utiliser les mêmes profils tout au long de l'envergure (se rajoute aussi la dessus des considerations de résistance des matériaux)
Mais il y a encore plus embettant que cela, on est forcé de réduire l'incidence de l'extremité de la pale afin de tenter d'empecher que l'air passe de l'intrados de la pale vers l'extrados de la pale en tourbillonant (ce qui dissipe beaucoup d'energie)
donc l'idée est bien d'avoir un angle d'attaque constant de chaque profil, mais il faut aussi prendre en compte d'autres imperatifs un peu contradictoires
donc dans l'idée générale je suis presque d'accord mais il y a d'autres contraintes à prendre en compte.

parmi les autres contraintes il y a aussi le fait que l'on cherche à toujours être trés eloigné du mur du son en bout de pales
je n'ai plus les chiffres en tête mais on essai de rester largement en dessous de 500 km/h (à vérifier)
fred

[invitef80e7823]

Est ce que l'énergie récoltée par les éoliennes varient aussi par la tailles des pâles?
Si Oui pouvais vous m'indiquer une formule ou une propriétés?
Est ce proportionnel?
C'est vraiment urgent !!

Bonsoir
Oui mais pas forcement, une éolienne avec un mauvais profil de pâles n'est pas efficace même si leur taille est plus grande, Donc si on prend 2 éoliennes identiques, avec le profil des pâles identique, c'est l'éolienne à plus long pâles qui captera beaucoup d'énergie.
__ explication:
Les pâles tournent car il y a une différence de pression entre l'intrados et l'extrados de la pâle (comme le cas des ails d'avion) donc sont profil ( sa forme ) joue un rôle important
--Petit calcul
La force qui agit sur une pâle est
F = ( P extrados - P intrados)* Surface pâle
donc si la surface augmente >> la force générée augmente >> la rotation augmente >> plus de production d'énergie.
-Ok! besoin de plus de précision?
Merci

[obi76]

Bonjour,

en plus de ça, il existe un système de freinage automatique pour rester dans les limites de fonctionnement. Sinon, on risque de finir avec ça.

Cordialement,

[Ouk A Passi]

Bonjour à tous,

Je pensais (sottement?) que ces éoliennes possédaient un dispositif de "pas variable" susceptibles de mettre les (pâles) pales "en drapeau" avant qu'elles ne s'empalent ... pardon: avant qu'elles ne s'emballent.

[verdifre]

Bonjour,
c'est en realité un peu plus complexe car on cherche aussi à produire le plus possible, et il y a beaucoup d'energie dans les vents forts (c'est dommage de s'en priver)
fred

[Ouk A Passi]

Bonjour,

il y a beaucoup d'energie dans les vents forts

C'est pour cela que, dans ma logique, un dispositif de variation du pas serait des plus rentables (si réalisable techniquement pour ces monstres).

[verdifre]

Bonjour,

C'est pour cela que, dans ma logique, un dispositif de variation du pas serait des plus rentables (si réalisable techniquement pour ces monstres).

c'est réalisable et réalisé. Mais pour arreter l'eolienne, il y a deux approches différentes, soit en effet mettre l'eolienne en drapeau, soit faire l'inverse (on pourrait dire la mettre à plat). Les deux approches ont des avantages et des inconvénients.
Je crois, que l'approche consistant à mettre les pales à plat (c'est en fait un decrochage aerodynamique) peut être plus souple et plus finement controlée, On peut conserver une vitesse de rotation compatible avec une production electrique tout en modulant assez finement la puissance captée par le rotor
Comme les pales ont un vrillage qui finalement n'est bon que pour un pas donné, on peut reussir quand on decide de limiter la puissance à ne decrocher qu'une portion de la pale.
On a donc une methode un peu plus souple que l'autre.
fred

[invitef80e7823]

bonsoir
dans queques cas l'energie depensée par le freinage plus importante que l'energie produite par l'eolienne

[verdifre]

Bonjour,

dans queques cas l'energie depensée par le freinage plus importante que l'energie produite par l'eolienne

tu pourrais preciser dans quels cas ?
pour que l'on ai besoin de freiner autrement qu'en injectant de l'energie sur le reseau electrique, il faut que cela souffle vraiment fort (ce qui veut dire que l'on à déja injecté beaucoup d'energie avant) l'energie necessaire au pas vriable est trés faible et le travail est terminé par un frein à disque qui lui dissipe l'energie eolienne en chaleur sur place (uniquement quand on a plus d'autres solutions, on prefere si possible l'utiliser en simple blocage)
fred

[invitef80e7823]

bonsoir,
je parle en terme des couts, et dans le cas des vents forts. c'est arrivé pour des eoliens dans le pas de calais (à côté de chez toi peut être)