Notre éolienne à axe horizontal fonctionne grâce au principe de l’aile portante, (principe essentiel au domaine de l’aéronautique), issu de la différence de pression entre l’intrados et l’extrados.
Notre choix, c’est porter sur un projet innovant, basé sur des pales toroïdales.
Notre éolienne est composée d’un rotor de 3 pales toroïdales, pouvant être considéré comme une éolienne de 6 pales rebouclées sur elle-même.
Notre éolienne fonctionne « sous le vent ». Elle n’a donc pas besoin d’une dérive.
La pale toroïdale est constituée d’une succession de profils asymétriques (N-10) convenablement incliné, positionnées sur deux courbes directrices et rebouclées en bout de pale. De plus, due à son fort vrillage et sa grande surface, notre éolienne fait preuve d’un fort couple au démarrage.
Pourquoi le choix de pales toroïdales ?
D’ordinaire utilisé dans le domaine aérien et marin nous avons pour objectif d’importer cette nouvelle conception dans le domaine éolien.
Une éolienne à axe horizontal classique est soumise à des turbulences en bout de pales. Elles sont causées par la génération de vortex lors de la rotation et entraînent une perte de rendement.
Nous avons conçu cette éolienne dans le but de réduire ces turbulences pour un meilleur rendement, ce qui a également pour avantage de réduire les nuisances sonores associées au fonctionnement de cette dernière.
En résumé la pale toroïdale présente deux atouts :
-minimiser les turbulences générées en bout de pales 🡪 augmenter le rendement
-diminuer les hautes fréquences générées par les pales 🡪 être plus silencieuse
Conception
Afin d’obtenir exactement l’éolienne que nous avons imaginé, nous avons décidé de modélisermodéliser cette dernière sur le logiciel SolidWorks, que nous avons par la suite importé sur une imprimante 3D.
Nos pales sont imprimées en plastique (PLA), avec un remplissage de 15 % sous forme de maillage, pour limiter au maximum notre utilisation de plastique.
Tout cela nous fournit des pales à la fois légère et capable de résister à la force du vent.
L’utilisation d’un format numérique nous donne accès rapide à nos fichiers afin de les modifier.
Chaîne de puissance
Chaque vitesse de vent correspond à une seule vitesse de rotation de l’éolienne qui permet une exploitation optimale de la génération d’énergie, atteignant ainsi sa puissance maximale. Ce point de fonctionnement dépend en partie de la charge imposée à la génératrice.
Le convertisseur AC/DC (Buck) permet de réguler cette charge, représentée par sa résistance d’entrée, en ajustant la valeur du rapport cyclique k dérivé du module de recherche de la puissance maximale.