Tour eolienne sur rail

[Eurole]

Bonjour à tous, anciens et nouveaux de Futura-Sciences.
Je reprends le fil après une longue absence.

Il y a quelques années je me suis intéressé aux questions sur l'énergie éolienne, que j'ai laissées ensuite en sommeil.
Reprenant contact avec ce problème, je constate aujourd'hui qu'il a peu évolué.
Lorsque j'ai quitté, deux types d'éoliennes se disputaient le marché:

• les grandes éoliennes de l'ordre de 1750 KW
• celles d'une puissance inférieure

Les obstacles d'alors existent toujours: hauteur, bruit, esthétique, maintenance, transport du courant, prix de revient ...

Je crois avoir inventé sur Futura-Sciences un nouveau type que j'ai appelé Tour éolienne sur rail
J'aimerais le reprendre pour en montrer les avantages qui n'ont pas été remarqués.

Le principe est simple et peu onéreux: un cylindre de voiles ou panneaux qui roule sur un cercle.
Or ce principe permet, en évitant les inconvénient précités, de balayer des surfaces très importantes.

Pour ne pas alourdir ce premier message je prendrai un seul exemple, modeste: une tour de 100m de diamètre sur une hauteur de 20m.
Il est probable que le coefficient selon la loi de Betz est peu élevé, je vais supposer 0,2 au lieu de 0,6.

Avec un vent de 50 km/h la puissance théorique est de 30 MW
Avec un vent de 100 km/h la puissance théorique est de 244 MW

Merci de bien vouloir faire part de vos observations.
-----

[invitef29758b5]

Salut

100m*20m , ça fait 2000 m²
Multiplié par le cube de la vitesse du vent (13.89³ m/s)
Multiplié par la masse volumique de l' air (1,23 kg/m³)
Multiplié par 0,2
ben ...ça fait pas 30 000 000 W

Sans compter qu' à 20 m du sol le vent n' est pas très bon . Faible et turbulent .

[Eurole]

Salut

100m*20m , ça fait 2000 m²
Multiplié par le cube de la vitesse du vent (13.89³ m/s)
Multiplié par la masse volumique de l' air (1,23 kg/m³)
Multiplié par 0,2
ben ...ça fait pas 30 000 000 W

Sans compter qu' à 20 m du sol le vent n' est pas très bon . Faible et turbulent .

Merci pour la réponse.
En effet j'ai confondu km/h et m/s.

Je reprends les calculs avec une vitesse de 100km/h = 27,78m/s
et la formule 0.5*rho*S*V³*0,2 où rho est la masse de l'air en kg/m³
0,5*1,23*2000*21433*02 = 5272518W = 5MW
Ce type d'éolienne, par sa robustesse et son énergie cinétique, peut supporter des vents extrêmes.

A 20m de hauteur le vent est faible et turbulent.
C'est moins vrai en milieu marin, et moins important car la vitesse est supérieure.
En milieu terrestre la tour peut être surélevée sur une colline, ou montagne, ou un bâtiment cylindrique utile.
Le très faible coefficient de la formule tient compte de cet inconvénient.
Cet inconvénient est en même temps avantages pour la sécurité et la maintenance:

• l'alternateur peut être installé au sol
• l'alternateur unique peut être remplacé par plusieurs alternateurs courants

Bonne santé à tous.

[invitef29758b5]

Je reprends les calculs avec une vitesse de 100km/h

De tels vent sont rares et leur exploitation ne fait pas gagner grand chose .
Voir http://www.motiva.fi/myllarin_tuuliv...bull/index.htm
Les grande éolienne sont optimisée pour exploiter au mieux les vents les plus fréquents , ce qui les rend moins efficaces pour les vents les plus rares .
Si on optimise pour les vents fors ou les vent faible , on est moins efficace pour les vents moyens .

Ce type d'éolienne, par sa robustesse et son énergie cinétique, peut supporter des vents extrêmes.

J' aimerais bien savoir comment

C'est moins vrai en milieu marin, et moins important car la vitesse est supérieure.

Pourquoi les éoliennes off shore sont elles si hautes ? de même pour les éoliennes placées sur une colline ?
Pourquoi n' exploiter que 20% du potentiel d' un site quand on peu en exploiter plus du double ?
Une éolienne sur son poteau occupe peu d' espace au sol , et le reste peut être exploiter par les agriculteurs
Je n' ais pas l' impression que ce soit le cas de ton système .

Je me demande aussi comment on installe des rail sur la mer .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Eurole]

De tels vent sont rares et leur exploitation ne fait pas gagner grand chose .
Voir http://www.motiva.fi/myllarin_tuuliv...bull/index.htm
Les grande éolienne sont optimisée pour exploiter au mieux les vents les plus fréquents , ce qui les rend moins efficaces pour les vents les plus rares .
Si on optimise pour les vents fors ou les vent faible , on est moins efficace pour les vents moyens .

J' aimerais bien savoir comment

Pourquoi les éoliennes off shore sont elles si hautes ? de même pour les éoliennes placées sur une colline ?
Pourquoi n' exploiter que 20% du potentiel d' un site quand on peu en exploiter plus du double ?
Une éolienne sur son poteau occupe peu d' espace au sol , et le reste peut être exploiter par les agriculteurs
Je n' ais pas l' impression que ce soit le cas de ton système .

Je me demande aussi comment on installe des rail sur la mer .

Les vents les plus forts existent pendant les saisons où l'électricité est le plus demandée, d'où l'intérêt de choisir de tels sites pour soulager le réseau général.

Une hélice est une structure fragile.
Une tour appuie sa structure sur le sol directement, sur sa périphérie au lieu de son centre de gravité.
C'est un train éolien.
Elle peut être maintenue de façon à rester en contact avec le rail.
La tour elle-même est une structure compacte, tout se tient, elle peut être triangulée.

La hauteur des éoliennes est un avantage et un inconvénient. Au dessus de 35m (?) elle est réglementée.

L'espace au sol d'une tour éolienne peut être un avantage: il peut s'aménager en bâtiment industriel.

[polo974]

...
Je me demande aussi comment on installe des rail sur la mer .

t'as jamais entendu parler du rail d’Ouessant ? ? ?
En fait, on réinvente la marine à voile...

Rien ne vaut pour le moment l'éolienne à axe horizontal sur mat.

Pour un modèle résistant aux grosses intempéries, il "suffit" d'avoir un modèle "pliable" comme à la Réunion ou en Martinique ou ...

[Eurole]

En fait, on réinvente la marine à voile...

Bonjour Polo.
C'est tout-à-fait ça.
Les panneaux d'une tour éolienne sont des voiles qui réagissent chaque cycle aux vents arrière, tribord, bâbord et de près.
L'efficacité et la puissance du système ont passé l'épreuve des millénaires.
Je parle d'expérience, ayant construit un système proche il y a plusieurs dizaines de'années.

Rien ne vaut pour le moment l'éolienne à axe horizontal sur mat.

C’est vrai, mais il me paraît dommage de s’en contenter, et de ne pas prospecter en certains lieux choisis les avantages d’une tour :
· robustesse d’un navire
· fonctionnement permanent quel que soit le sens du vent, sans aucune manoeuvre
· prix de revient réduit
· maintenance des alternateurs au sol
. alternateurs courants
. ...

[invitef29758b5]

Les panneaux d'une tour éolienne sont des voiles qui réagissent chaque cycle aux vents arrière, tribord, bâbord et de près.
L'efficacité et la puissance du système ont passé l'épreuve des millénaires.

Mais depuis on a montré le peu d' efficacité de ce système , tout comme pour les moulins à vent .
Si tes pales exploitent le vent arrière , ça veux dire que la vitesse spécifique est inferieure à 1 .
Conséquences , voir le graphe :
http://www.ecoenergietech.fr/IMG/png/27.png
Et tant qu' à faire consulter l' ensemble du site , ça peut pas faire de mal .
http://www.ecoenergietech.fr/spip.php?article28

· fonctionnement permanent quel que soit le sens du vent, sans aucune manoeuvre

Il faut orienter les pales en fonction de la direction du vent .
Il y a donc bien un mécanisme pour obtenir cette orientation . Ce qui fait perdre la simplicité , qui est justement le gros avantage de la Darrieus .

· prix de revient réduit

Ce qui compte , c' est le cout du kWh .
Sur ce point , j' ais des doutes .
J' aimerais bien voir tes calculs .
Et accessoirement quelques plans du projet , ou même de l' avant projet , histoire de comprendre le principe .

[Eurole]

...
Ce qui compte , c' est le cout du kWh .
Sur ce point , j' ais des doutes .
J' aimerais bien voir tes calculs .
Et accessoirement quelques plans du projet , ou même de l' avant projet , histoire de comprendre le principe .

Pour essayer de nous comprendre, je joins un schema (à imprimer) d'un étage de la tour.

Le cercle noir représente le bâti sur rail.
les lignes bleues sont les pales, mobiles sur un axe.

A l'arrêt chaque pale est maintenue par un carter formant came et ressort dans un angle de 45° par rapport à la tangente du bâti.

En fonctionnement normal elle oscille en "queue de poisson"
En cas de "coup de vent" elle peut tourner à 360°

Dans ce schema la tour fonctionne dans le sens horaire, d'où que vienne le vent.

[invitef29758b5]

Dans ce schema la tour fonctionne dans le sens horaire, d'où que vienne le vent.

Franchement , je ne vois pas comment ce cercle poilu tournerait plus dans un sens que dans l' autre .
Les darrieus ont besoin d' une aide au démarrage .
C' est uniquement là qu' une variation de calage des pales peut être vraiment utile en dehors de la mise en drapeau .

Imiter les allures du bateau est une très mauvaise "bonne idée" pour plusieurs raisons :

Le critère d' optimisation d' une éolienne est la puissance .
Les bateaux optimisent leur configuration pour obtenir la plus grande vitesse possible , ce n' est pas du tout la même chose .
Si on attache les bateaux ensemble , les plus lents freinent les plus rapides et aucun ne travaille dans la configuration optimale .

Pour exploiter toutes les allures , il faut exploiter le vent arrière , donc la trainée , et le vent latéral donc la portance .
Ces deux modes sont incompatibles .
La vitesse spécifique idéale en vent arrière est de 0,33 alors qu' en vent latéral elle n' a pas de limite théorique . Pour une darrieus elle dépasse 5 .
Sans compter qu' en vent de face elle est négative .

[Eurole]

Franchement , je ne vois pas comment ce cercle poilu tournerait plus dans un sens que dans l' autre .
...

C'est une évidence.
Je reprends avec un schema moins poilu.

Le vent vient de sud.
Considérons pour l'instant les pales 6(ouest) et 2(est).
A l'arrêt ces pales sont maintenues dans un angle souple de 45° par rapport à la couronne.

Lorsque le vent agit,

La pale 2 devient plus tangente et oppose une force qui peut être considérée nulle.
La pale 6 devient plus perpendiculaire et s'oppose au vent par toute sa surface.

Supposons une pale de 3m² de surface, de Cx 1. Sous un vent de 50 km/h, elle reçoit une poussée de 0,5*1.3*3*13.89² = 376,21 N

La différence entre les pales 2 et 6 explique la rotation dans le sens horaire.
Si le vent tourne, les points 6 et 2 tournent, toujours dans le même sens.

[polo974]

Il faudrait connaître les vitesses relatives donc vitesse de rotation, diamètre et vitesse du vent.

Mais quoi qu'il en soit, il a été prouvé qu'avec une hélice à axe horizontal, on arrive à faire rouler des véhicules plus vite que le vent et cela quel que soit la direction relative du vent.
on peut donc aller vent de travers, remonter au vent, ou faire du vent arrière plus vite que le vent avec une hélice à axe vertical.

On ne peut pas le faire avec des voiles ou des ailes statiques (ne se déplaçant pas 4 à 6 fois plus vite que le vent).

la darrieus pourrait peut-être y arriver, mais de toute façon, c'est une éolienne bizarre qui doit être lancée et dont la vitesse relative des pales varie constamment de façon cyclique à chaque tour, ce qui complique la donne et/ou réduit le rendement.

Bref,
se limiter à une hauteur faible est un handicap majeur,
se limiter à une conversion par traînée plutôt que par portance en est un autre,
cumuler les 2 et on obtient un désastre.

[Eurole]

Il faudrait connaître les vitesses relatives donc vitesse de rotation, diamètre et vitesse du vent.

Mais quoi qu'il en soit, il a été prouvé qu'avec une hélice à axe horizontal, on arrive à faire rouler des véhicules plus vite que le vent et cela quel que soit la direction relative du vent.
on peut donc aller vent de travers, remonter au vent, ou faire du vent arrière plus vite que le vent avec une hélice à axe vertical.
On ne peut pas le faire avec des voiles ou des ailes statiques (ne se déplaçant pas 4 à 6 fois plus vite que le vent).
la darrieus pourrait peut-être y arriver, mais de toute façon, c'est une éolienne bizarre qui doit être lancée et dont la vitesse relative des pales varie constamment de façon cyclique à chaque tour, ce qui complique la donne et/ou réduit le rendement.
Bref,
se limiter à une hauteur faible est un handicap majeur,
se limiter à une conversion par traînée plutôt que par portance en est un autre,
cumuler les 2 et on obtient un désastre.

Je ne vois pas l'intérêt d'aller plus vite que le vent.
C'est peut-être ça "l'ennemi du bien".

[polo974]

Je ne vois pas l'intérêt d'aller plus vite que le vent.
C'est peut-être ça "l'ennemi du bien".

l'anecdote du "véhicule plus rapide que le vent" n'était là que pour tenter de montrer que l'hélice à axe horizontale est la solution la plus efficace.

les éoliennes fonctionnant en traînée (savonius et autres dont les surfaces sont majoritairement en décrochage) ont un rendement faible.
pour éviter le décrochage (et donc le fonctionnement en traînée), il faut (entre autre) un bon nombre de reynolds.
pour avoir un bon nombre de reynolds, il faut de la vitesse relative.

ensuite, on voit régulièrement des moulins à clapets ou autres trucs fonctionnant en traînée, mais aucun n'a jamais débouché sur un résultat probant.

[trebor]

Bonjour à tous,

Ce type d'éolienne américaine donne plus de couple ( au dire d'un intervenant du forum sur un autre message ), pour entrainer un alternateur c'est du couple qu'il faut et une vitesse de rotation suffisante.
https://www.bing.com/images/search?q...2-19&sp=-1&sk=
je vois mal cette tour de 100 m de Ø et de 20 m de haut tourner à grande vitesse tout en ayant un couple suffisant.

Le vent n'ayant un bonne force de poussée que sur 1/4 de la circonférence de la tour, les 3/4 restant de la surface ne sont pas exploité par la force du vent.

Bonne journée à tous

[Eurole]

Bonjour à tous,
Ce type d'éolienne américaine donne plus de couple ( au dire d'un intervenant du forum sur un autre message ), pour entrainer un alternateur c'est du couple qu'il faut et une vitesse de rotation suffisante.
https://www.bing.com/images/search?q...2-19&sp=-1&sk=
je vois mal cette tour de 100 m de Ø et de 20 m de haut tourner à grande vitesse tout en ayant un couple suffisant.
Le vent n'ayant un bonne force de poussée que sur 1/4 de la circonférence de la tour, les 3/4 restant de la surface ne sont pas exploité par la force du vent.
Bonne journée à tous

Bonjour Trebor. Merci de participer.
Une caractéristique particulière de cette tour est sa masse possible, facteur de stabilité, solidité et d'énergie cinétique.
Je ne peux pas répondre avec des éléments chiffrés, n'ayant pour seul bagage qu'une petite expérience empirique de quelques mois, mais très significative.

La masse ralentit le démarrage, mais lorsque la vitesse de croisière est atteinte, un ensemble d'équilibres entre le vent, la tour et le travail demandé se produit, difficile à expliquer.
Les pales s'extériorisent toutes, par la force centrifuge, et forment un ensemble ondulant sur toute la circonférence. C'était un spectacle impressionnant.
Une régulation est possible, pour conserver à la tour sa fonction de volant cinétique.

Une tour de 10 T, à une vitesse de 50 KM/H, est une réserve d'énergie cinétique de près de 1 000 000 J.

[Kissagogo27]

Je ne vois pas l'intérêt d'aller plus vite que le vent.
C'est peut-être ça "l'ennemi du bien".

pour info voyez là > http://forums.futura-sciences.com/te...vite-vent.html

[invitef29758b5]

se limiter à une conversion par traînée plutôt que par portance en est un autre,

Pire encore , le système de Eurole mélange les deux modes .
Les pales 4 et 8 fonctionnent en mode portance .
La 6 en mode trainée si sa vitesse est inférieure à celle du vent (sinon elle ne travaille pas , elle freine)
La 2 freine l' ensemble .
Les autres , on ne sait pas trop ce qu' elles font .

Je ne vois pas l'intérêt d'aller plus vite que le vent.
C'est peut-être ça "l'ennemi du bien".

Preuve que tu n' as pas regardé les liens que je t' ais mis dans mon post #8
Pour que la pale 6 produise un maximum d' énergie , il faut qu' elle se déplace à 1/3 de la vitesse du vent .
On voit sur le graphe que la darrieus a une vitesse périphérique d' environ 5 fois la vitesse du vent .

[Eurole]

[FONT=Calibri]

Pire encore , le système de Eurolemélange les deux modes .
Les pales 4 et 8 fonctionnent en mode portance .
La 6 en mode trainée si sa vitesse est inférieure à celle du vent (sinon ellene travaille pas , elle freine)
La 2 freine l' ensemble .
Les autres , on ne sait pas trop ce qu' elles font .

Preuve que tu n' as pas regardé les liens que je t' ais mis dans mon post #8
Pour que la pale 6 produise un maximum d' énergie , il faut qu' elle se déplaceà 1/3 de la vitesse du vent .
On voit sur le graphe que la darrieus a une vitesse périphérique d' environ 5fois la vitesse du vent .

J'ai regardé, et je connaissais le site danois Windpower, conseillé sur ce forum, mais Microsoft vient de le signaler comme dangereux.
Ces deux sites mettent l'accent sur la vitesse.

Ce n'est pas le seul facteur de travail, j'ai rappelé dans mon message de ce matin la caractéristique particulière - sinon unique - d'une tour, qui est l'importance de la masse.

La masse de la tour joue le rôle d'un volant cinétique, de réserve temporaire d’énergie, absente des systèmes existants.

L’importance en est rappelée ici
http://www.ecosources.info/dossiers/...volant_inertie

[trebor]

Re,

Sur cette vidéo, on voit bien que l'hélice fourni une énergie supplémentaire, car l'engin veut aller plus vite que le tapis qui défile sous ses roues que l'hélice fait tourner.
https://www.youtube.com/watch?v=kWSa...w.youtube.com/

[invitef29758b5]

[
La masse de la tour joue le rôle d'un volant cinétique, de réserve temporaire d’énergie, absente des systèmes existants.

Si elle est absente des systèmes existants , c' est que ça ne présente pas d' intérêt .
Sinon il y a bien longtemps que les fabricants d' éoliennes auraient intégré un volant d' inertie dans leurs machine .
Un volant aurait le fâcheux inconvénient de limiter les variations de vitesse et donc en quelque sorte d' imposer sa vitesse de rotation quand la vitesse du vent change .
Du coups les pales ne tourneraient pas à la vitesse idéale .

[Eurole]

Si elle est absente des systèmes existants , c' est que ça ne présente pas d' intérêt .
Sinon il y a bien longtemps que les fabricants d' éoliennes auraient intégré un volant d' inertie dans leurs machine .
Un volant aurait le fâcheux inconvénient de limiter les variations de vitesse et donc en quelque sorte d' imposer sa vitesse de rotation quand la vitesse du vent change .
Du coups les pales ne tourneraient pas à la vitesse idéale .

Un volant d'inertie évite les emballements et stocke l'énergie freinée. L'intérêt me paraît évident ...

La notion de tour éolienne est compatible avec le type Savonius.

[invitee0b658bd]

Bonsoir
Plusieurs choses
1) l'inertie des eoliennes actuelles est très loin d'être negligeable (un rotor de 100 m de diametre à un moment d'inertie impressionnant)
2) le système présenté ici semble une extention de la fameuse eolienne gual qui a fait pas mal parler d'elle à une epoque
3) Quand à l'intèret de travailler en portance plutot qu'en trainée , les roues à aube on disparu très rapidement dès l'apparition des hélices, même à la rame, la godille est la méthode la plus efficace. Ceci pourrait presque avoir une interpretation thermodynamique. Quand on travaille en portance, on travaille en regime quasi laminaire (faiblement turbulent) quand on est en trainée on est fortement turbulent et les turbulences sont finalement une dissipation de l'energie

[trebor]

Un volant d'inertie évite les emballements et stocke l'énergie freinée. L'intérêt me paraît évident ...

La notion de tour éolienne est compatible avec le type Savonius.

Bonsoir,

On remarque bien la perte d'énergie suite à la pression du vent qui pousse sur la partie droite arrondie, ce qui réduit la force de poussée exercée par le vent sur la pale de gauche.

Pour améliorer, il faut que la pale de droite ne soit pas face au vent, mais repliée comme le montre ce lien, cliquez afin de voir l'animation :
http://www.vidoevo.com/yvideo.php?i=...cal-eolprocess

[invitef29758b5]

Encore l' éolienne qui imite les allures du bateau
Idée fumeuse ...

[trebor]

Encore l' éolienne qui imite les allures du bateau
Idée fumeuse ...

Bonjour Dynamix;
C'est simplement pour montrer que c'est mieux que le dessin mis par Eurole.
http://forums.futura-sciences.com/at...nesavonius.jpg
Les panneaux sont mobiles comme une voile d'un bateau afin d'exposer la plus grande surface au vent tout en réduisant la surface qui est contre le vent.
Bon dimanche à tous

[Eurole]

...
http://forums.futura-sciences.com/at...nesavonius.jpg
Les panneaux sont mobiles comme une voile d'un bateau afin d'exposer la plus grande surface au vent tout en réduisant la surface qui est contre le vent.
...

Bon dimanche.
Je suis d'accord, c'était ainsi dans les deux premiers schémas de ce forum, comme dans la véritable navigation à voiles.
Mais Dynamix n'en est pas pour autant convaincu: poilu, fumeux, brûlé...

Verdifre confirme l'intérêt de l'énergie cinétique, qui a la masse pour base.

[invitee0b658bd]

Je ne confirme absolument rien, les constructeurs d'eolienne industrielle ne font rien pour augmenter le moment d'inertie de leurs eoliennes et c'est compréhensible, plus l'inertie est importante plus l'adaptation aux variations de vitesse du vent sera longue et le rendement dans les phases transitoires est degradé. Dans le cas d'un système prés du sol, les variations de vitesse du vent sont plus importantes et l'inertie est encore plus préjudiciable. Le seul avantage de l'inertie est vis à vis du réseau électrique ou la puissance délivrée est un peu plus stable. D'une façon générale, plus le système est leger, plus il est économique et efficace

[polo974]

il suffit de chercher (éolienne rendement courbe) pour voir un peu partout le (presque) même graphique.
ex au bout de la page: http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16657

en terme de rendement
la pire de toute: la savonius qui plafonne à 15% (soit 25% de Betz)
les meilleures: les hélices à axe horizontal qui fleurtent le 50% (soit 80% de Betz) soit 3 fois mieux qu'une savonius

le machin en question ici est une sorte de savonius. la messe est dite.

[invitef29758b5]

Mais Dynamix n'en est pas pour autant convaincu: poilu, fumeux, brûlé...

Je té ais donné mes raisons .
Mais il semble qu' aucun argument technique ne peut te convaincre .