EOLIUS

Présentation:  

Nous sommes des étudiants du département GIM de l’IUT de Saint-Denis. Le but de cette formation est d’effectuer de la maintenance sur tous types de machines. 

 

Notre équipe pour l’éolienne verticale est constitué de : 

• Yi Eric
• Yang Xianjian
• Jayaratnam Yann
• Rhattas Abdelmounim
• Pathmasundaram Dinnujahn
• Goulam Achigeen
• Le Professeur M.Roddier

Les noms de droite à gauche

Nous avons décidé de nommer cette éolienne: Eolius

Pour l’édition 2023 à St Nazaire, nous sommes fiers de vous présenter Eolius, notre éolienne nouvelle génération

Présentation de l’éolienne: Eolius

Notre éolienne verticale est équipée de trois pales et d’un axe vertical, ce qui lui permet de mieux résister aux brusques rafales de vent et aux changements de direction, ce qui est particulièrement utile en milieu urbain. La génératrice est située en haut de l’axe, ce qui élimine la nécessité d’un mât rotatif et renforce la structure de l’éolienne pour une utilisation plus sûre à des vitesses plus élevées. En outre, l’électronique de l’éolienne est très sophistiquée : elle est capable de communiquer avec votre smartphone à distance grâce à une application que nous avons développée et améliorée. Cette éolienne est ainsi spécialement conçue pour être efficace et résistante dans les environnements urbains, tout en offrant des fonctionnalités modernes grâce à son électronique avancée.

Fonctionnement de l’éolienne: 

Pour mieux comprendre le fonctionnement de l’éolienne, nous avons effectué une petite synthèse: 

Pour comprendre cette synthèse, nous allons faire une explication détaillée du fonctionnement :

L’énergie cinétique du vent est captée par les pales de l’éolienne. Comme les pales sont connectées au rotor, l’énergie mécanique générée par le mouvement des pales est transmise directement au rotor. Lorsque le rotor tourne, il entre en contact avec le stator, qui est composé de bobines de cuivre. La rotation du rotor crée un champ magnétique tournant qui engendre un flux électrique dans les bobines. Grâce à ces dernières, l’électricité produite est ensuite envoyée vers des batteries pour être stockée ou vers un onduleur pour être directement utilisée.

En résumé, le fonctionnement d’une éolienne est assez simple : l’énergie cinétique du vent fait tourner les pales, qui transmettent l’énergie mécanique au rotor. Le rotor, en tournant, crée un champ magnétique tournant dans les bobines du stator, ce qui produit de l’électricité. Cette électricité peut ensuite être stockée dans des batteries ou utilisée directement pour alimenter des appareils électriques.

Création des Pales: 

Afin d’avoir de meilleures pales, nous utilisons un programme appelé « Darwin », qui nous permet de caractériser le profil de pale que nous allons utiliser. Ce programme fonctionne en créant plusieurs profils de pales sur plusieurs générations et en choisissant le meilleur profil de la génération précédente pour créer la génération suivante. Nous avons préalablement déterminé certains critères pour sélectionner les profils de pales, tels que la valeur de l’incidence, le nombre de profils et le nombre de générations que nous avons modifiées.

En effet, le programme Darwin est un outil très utile pour créer les profils de pales de notre éolienne. Il utilise un processus d’évolution artificielle pour générer plusieurs profils et sélectionner le meilleur d’entre eux. Nous avons ensuite déterminé les critères pour sélectionner les profils de pales en fonction de nos besoins spécifiques.

Une fois que nous avons généré la génération des pales, nous pouvons entrer les données sur le PC. Ce PC va ensuite nous proposer une pale. Cette pale sera ensuite créée à l’aide d’une découpe à fils chaud sur une plaque de polystyrène.

Stabilisation des pales: 

Pour éviter que les pales bougent lors des tests en soufflerie, nous avons créé des embouts à placer aux extrémités des pales. Pour cela, nous nous sommes aidés du logiciel SolidWork. SolidWorks est un outil très polyvalent et puissant pour la conception de pièces et d’assemblages en 3D, ainsi que pour la simulation et la fabrication:

Nous pouvons ensuite imprimer l’embout: 

Nous avons ensuite créer des embouts à placer au milieu des pales: 

Une fois que nous avons bien modélisé les embouts, nous pouvons effectuer l’impression 3D des pièces: 

Test en soufflerie: 

Une fois que nous avons assemblé l’éolienne, nous pouvons la placer dans la soufflerie pour effectuer des tests. En effet, c’est une pratique courante dans l’industrie éolienne pour valider la performance et l’efficacité des éoliennes dans des conditions réelles de vent. Les essais en soufflerie permettent de simuler des conditions de vent contrôlées pour mesurer les performances de l’éolienne en termes de production d’énergie, de comportement aérodynamique, de bruit et de vibrations.

Une soufflerie est donc une installation d’essai utilisée en aérodynamique pour étudier les effets du flux d’air sur un corps, généralement un modèle réduit en taille par rapport à la réalité. La soufflerie est composée d’un circuit aérodynamique qui comporte une veine d’essai. Il existe des souffleries à circuit ouvert et à circuit fermé.

Une fois que les pâles sont bien fixer, nous pouvons placer l’éolienne dans la soufflerie et la fixer au sol: 

 et effectuer les branchements nécessaires pour lancer la soufflerie et ainsi acquérir des données sur l’application: 

Après avoir effectué les raccordements, nous pouvons maintenant lancer la soufflerie. 

Une fois que la soufflerie est en marche, nous devons lancer l’application “TesteurHacheurV2”:

Voici un image de l’interface de l’application: 

Figure : Utilisation de l’application

Génératrice :

La génératrice est l’élément clé de notre éolienne car elle permet de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie électrique. Elle se compose d’un stator fixe et débrochable, qui sert de support aux bobines de cuivre couplées en étoile pour obtenir les trois phases nécessaires à la production d’électricité. Le stator est conçu pour être facilement démontable afin de faciliter la maintenance de l’éolienne. Les bobines de cuivre sont positionnées de manière à maximiser la production d’énergie électrique, en fonction des caractéristiques du vent et des profils des pales de l’éolienne. La génératrice est un élément crucial pour assurer le bon fonctionnement et la performance de l’éolienne.

Génératrice de l’éolienne conçue en 3D sur SolidWorks

Électronique :

Schéma générale:

Grafana :

Afin de surveiller le fonctionnement de notre éolienne, nous avons créé un tableau de bord (Grafana) qui nous permet de visualiser en temps réel la production d’énergie, ainsi que de surveiller des capteurs tels que la température et les vibrations grâce à des programmes spécifiques. Cette surveillance nous permet d’anticiper d’éventuelles anomalies dans les valeurs mesurées, lesquelles sont comparées à des seuils préalablement définis.

 

Sur l’application, nous pouvons relever la puissance, l’ampérage et le volt. Puis sur l’oscilloscope, nous pouvons relever la vitesse en Tr/min en utilisant la formule 1/T.

Est-ce que Eolius est une éolienne fiable ? 

Nous avons effectué des tests de résistance jusqu’à rupture pour détecter tout défaut de fiabilité. Avec ces tests, nous avons pu améliorer la qualité de notre éolienne en utilisant différentes techniques. Comme par exemple la mise en place d’un outil de surveillance, Grafana, pour visualiser et surveiller son fonctionnement. Nous avons également apporté de nombreuses modifications, telles que l’optimisation des profils des pales, la création de nouveaux supports d’extrémité de pale, le réglage de l’espacement entre le rotor et le stator, ce qui a permis d’obtenir des résultats encore plus performants.

Eolius est-elle une éolienne innovante ?

Nous avons installé un système de surveillance Grafana afin de tester de nouveaux profils de pales pour notre éolienne. En principe, une éolienne verticale ne peut pas démarrer seule, mais grâce aux nouveaux profils de pales que nous avons développés, elle peut désormais démarrer sans assistance tout en maintenant des performances optimales. Pour la conception de ces nouveaux profils, nous avons utilisé un logiciel basé sur la théorie de l’évolution, également appelé « Darwin ». Cela nous a permis d’éviter d’ajouter des systèmes complexes à l’éolienne pour son démarrage, tout en améliorant sa fiabilité.

Eolius est-elle maintenable ?

Afin d’assurer la maintenabilité de notre éolienne Eolius, nous avons mis en place une gamme de montage/démontage pour permettre aux futurs utilisateurs de se familiariser avec le système. Notre éolienne est conçue de manière simple, avec des pièces facilement accessibles telles que des pales en polyuréthane et des supports de pale. Nous avons également mis en place un suivi de la performance de l’éolienne sur un tableau de bord (Grafana), avec l’intégration de capteurs et la mise en place de seuils pour assurer un fonctionnement optimal.

Eolius s’intègre t-elle urbainement ?

Notre éolienne, de type Darrius, est facilement intégrable dans l’environnement urbain grâce à son design simple et à ses choix de couleurs sobres. De plus, elle est silencieuse et peut tourner dans n’importe quelle direction du vent, ce qui constitue un avantage. Cette éolienne résiste également à l’eau, ce qui la rend adaptée à une utilisation en milieu urbain.