Construction de base de l'éolienne

Parties principales de l'éolienne

Tour de l'éolienne

La tour est une partie essentielle de l’éoliennesupporte toutes les autres parties. Il supporte non seulement la turbine mais élève celle-ci à une hauteur suffisante pour que les extrémités de ses aubes atteignent une hauteur de sécurité pendant la rotation. De plus, nous devons maintenir la hauteur de la tour afin qu’elle puisse recevoir un vent suffisamment fort. La hauteur de la tour dépend en fin de compte de la capacité énergétique des éoliennes. La tour des turbines des centrales éoliennes commerciales varie généralement de 40 à 100 mètres. Ces tours peuvent être des tours en acier tubulaires, des tours en treillis ou des tours en béton. Nous utilisons une tour en acier tubulaire pour une grande éolienne. Ceux-ci sont normalement fabriqués dans une section de 30 à 40 mètres de long.

éolienne
Chaque section a des brides avec des trous. Ces sections sont assemblées par des boulons à écrou sur le site pour former une tour complète. La tour complète est légèrement conique pour offrir une meilleure stabilité mécanique. Nous assemblons une tour en treillis par différents membres d’angles ou de tubes en acier ou en GI. Tous les membres sont boulonnés ou soudés ensemble pour former une tour complète de la hauteur désirée. Le coût de ces tours est bien inférieur à celui d'une tour tubulaire en acier, mais son aspect esthétique est moins bon que celui d'une tour tubulaire en acier. Bien que le transport, l’assemblage et la maintenance soient assez faciles, l’utilisation d’une tour en treillis est néanmoins évitée dans les éoliennes modernes en raison de son aspect esthétique. Il existe un autre type de tour utilisé pour les petites éoliennes, et il s’agit de la tour à arceaux. La tour de poteau haubané est un poteau vertical unique soutenu par un hauban câblé de différents côtés. En raison du nombre de haubans, il est difficile d'accéder à la zone de fondation de la tour. De ce fait, nous évitons ce type de tour dans le domaine agricole.

Il y a un autre type de tour d'éolienne utilisépour les petites installations, et il s’agit d’une tour de type hybride. La tour de type hybride est également une tour de type haubané, mais la seule différence est qu'au lieu d'utiliser un pôle unique au milieu, elle utilise une tour de type treillis mince et haute. La tour de type hybride est hybride à la fois du type à réseau et du type à tour.

tours d'éoliennes

Nacelle d'éolienne

La nacelle est une grande boîte ou un kiosque qui repose sur la tour et abrite tous les composants d'une éolienne. Il abrite un générateur électrique, un convertisseur de puissance, une boîte de vitesses, un contrôleur de turbine, des câbles, un entraînement de lacet.

nacelle d'éolienne

Pales de rotor d'éolienne

Les pales sont les principales pièces mécaniques du ventturbine. Les pales convertissent l'énergie éolienne en énergie mécanique utilisable. Lorsque le vent frappe les pales, celles-ci tournent. Cette rotation transfère son énergie mécanique à l'arbre. Nous concevons les pales comme des ailes d'avion. Les pales de l’éolienne peuvent mesurer de 40 à 90 mètres de long. Les pales doivent être suffisamment solides pour résister aux vents violents, même pendant la tempête. Dans le même temps, les pales de l'éolienne doivent être aussi légères que possible pour faciliter la rotation des pales. Pour cela, nous fabriquons des lames avec des couches de fibre de verre et de fibre de carbone sur du renforcement synthétique.

Dans une turbine moderne, trois pales identiques sont normalement montées sur un moyeu central à l’aide de vis à écrou. Les lames identiques sont alignées à 120o les uns aux autres. Le processus permet une meilleure répartition de la masse et donne au système une rotation plus douce.

pales d'éolienne

Arbre de l'éolienne

L’arbre directement connecté au moyeu est unarbre à basse vitesse. Lorsque les pales tournent, cet arbre tourne à la même vitesse que le moyeu en rotation. Nous couplons cet arbre directement au générateur électrique dans le cas d'un générateur à basse vitesse. Mais dans la plupart des cas, l’arbre principal à basse vitesse est équipé d’un arbre à grande vitesse passant par une boîte de vitesses. De cette manière, les pales du rotor transfèrent leur énergie mécanique à l'arbre qui entre finalement dans un générateur électrique.

arbre d'éolienne

Boîte de vitesses

L'éolienne ne tourne pas à grande vitesseil tourne plutôt doucement à basse vitesse. Mais la plupart des générateurs électriques nécessitent une rotation rapide pour générer de l’électricité à un niveau de tension souhaité. Il faut donc un arrangement de multiplication de la vitesse pour atteindre la vitesse élevée de l’arbre du générateur. C'est ce que fait la boîte de vitesses de l'éolienne. La boîte de vitesses augmente la vitesse à une valeur beaucoup plus élevée. Par exemple, si le rapport de boîte de vitesses est de 1:80 et si le régime d’un arbre principal à basse vitesse est de 15, la boîte de vitesses augmentera la vitesse de l’arbre de la génératrice à 15 × 80 = 1200 tr / mn.

Boîte de vitesses

Générateur

Le générateur est un appareil électrique quiconvertit l'énergie mécanique reçue de l'arbre en énergie électrique. Normalement, nous utilisons des générateurs à induction dans les éoliennes modernes. Auparavant, les générateurs synchrones étaient populaires à cette fin. Générateur à courant continu à aimant permanent également utilisé dans certaines éoliennes. La vitesse de l’arbre peut être élevée en utilisant l’assemblage de la boîte de vitesses, mais nous ne pouvons pas rendre la vitesse de l’arbre constante. La vitesse de l’arbre peut varier car elle dépend de la vitesse du vent. Ainsi, la vitesse du rotor varie également. Cette variation affecte la fréquence, la tension de la puissance électrique générée. Pour surmonter ces problèmes, nous utilisons normalement un générateur à induction.

Parce que le générateur à induction produit toujourspuissance électrique synchronisée sur le réseau connecté quelle que soit la vitesse du rotor. Si nous utilisons le générateur synchrone triphasé, nous redressons d'abord la puissance de sortie en courant continu, puis nous le convertissons en courant alternatif de la tension et de la fréquence souhaitées à l'aide d'un circuit inverseur. Parce que la puissance alternative générée par le générateur synchrone n'est pas constante en tension et en fréquence, elle varie plutôt avec la vitesse du rotor. Parce que, pour la même raison, dans certains cas, nous utilisons un générateur de courant continu à cette fin. Dans ces cas, l’alimentation en courant continu de sortie du générateur est inversée en courant alternatif de la tension et de la fréquence souhaitées avant de l’alimenter sur le réseau.

générateur à turbine large

Convertisseur de puissance

Parce que le vent n’est pas toujours constant,Le potentiel électrique généré par un générateur n'est pas constant, mais nous avons besoin d'une tension très stable pour alimenter le réseau. Un convertisseur de puissance est un appareil électrique qui stabilise la tension de sortie alternative transmise au réseau.

Convertisseur de puissance

Contrôleur de turbine

Le contrôleur de turbine est un ordinateur (PLC) qui contrôle l’ensemble de la turbine. Il démarre et arrête la turbine et lance un auto-diagnostic en cas d'erreur dans la turbine.

Anémomètre

Il mesure la vitesse du vent et transmet les informations de vitesse à l'automate pour contrôler la puissance de la turbine.

Girouette

Il détecte la direction du vent et transmet la direction à l'automate, puis celui-ci fait face aux pales de manière à couper le vent au maximum.

éolienne

Pitch Drive

Les moteurs d'entraînement de tangage contrôlent l'angle des pales chaque fois que le vent change.

Lecteur lacet

Les pales et autres composants de l’éolienne sontlogée dans une nacelle, chaque fois que le vent change, la nacelle doit faire face dans la direction du vent pour extraire le maximum d’énergie du vent. Pour cela, un moteur est utilisé pour faire tourner la nacelle. Il est contrôlé par un automate qui utilise les informations sur la girouette pour détecter la direction du vent.

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