Travaux dirigs sur les oliennes urbaines et les
Travaux dirigés sur les éoliennes urbaines et les éoliennes de puissance « Dimensionnement d’une éolienne » Master EEA ASGE 1ère année - Perpignan Oct. 2015 – J. Bresson Université de Perpignan Via Domitia Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV
Sommaire Ex 1 : Calcul d’un aérogénérateur à axe horizontal (rapide) Ex 2 : Etude d’une éolienne Américaine (lente) Ex 3 : Calcul d’un rotor Darrieus Ex 4 : Etude d’un rotor Savonius Ex 5 : Etude d’un rotor Savonius de type anémomètre Université de Perpignan Via Domitia Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV
Ex 1 : Calcul d’un aérogénérateur à axe horizontal (rapide) Déterminer les caractéristiques (diamètre, vitesse de rot. et profil d’aile) d’un aérogénérateur à 3 pales devant fournir 16 k. W par vent nominal de 10 m/s et ayant un rendement maximum pour une vitesse spécifique lo=7. On admettra un rendement de 80% pour l’ensemble alternateur et multiplicateur Calculer le rapport de multiplication sachant que la vitesse nominale de rotation de l’alternateur : 1500 tr/mn Université de Perpignan Via Domitia Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV
Ex 2 : Etude d’une éolienne Américaine (lente) On demande de déterminer les caractéristiques d’une éolienne lente devant être accouplée à une pompe à piston et répondant aux conditions suivantes : • Puissance hydraulique (pompe) fournie par vent de 5 m/s : 330 W • Rendement mécanique h=65% • Vitesse spécifique optimale lo=1, 5 Université de Perpignan Via Domitia Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV
Ex 3 : Calcul d’un rotor Darrieus On désire construire un rotor Darrieus tripale parabolique de hauteur totale H=3 R, à profil symétrique n. ACA 0012 développant une puissance 15 k. W dans un vent de 7, 5 m/s. Pour cette vitesse de vent, les conditions de fonctionnement devront être optimale et la vitesse de rotation du rotor égale à 60 tr/mn. On demande de déterminer : • Les dimensions du rotor (hauteur, diamètre, longueur de la corde et épaisseur des pales). • La puissance électrique (hmult+géné=0, 85%) • Le rapport de multiplication sachant que le générateur tourne à 1000 tr/mn Université de Perpignan Via Domitia Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV
Ex 4 : Etude d’un rotor Savonius On se propose de construire un rotor Savonius avec deux fûts métalliques de 230 litres du commerce partagés en deux pour pomper de l’eau. Les dimensions de chaque fût sont les suivantes : H=0, 90 m et D=0, 58 m. • Déterminer les dimensions du rotor? Le rotor devra démarrer pour une vitesse de vent voisine de 2, 5 m/s. On donne la courbe du couple en fonction de la vitesse spécifique. • Calculer la vitesse de rotation du rotor, ainsi que la puissance développée par l’éolienne pour des vitesse de vent de 2. 5, 3, 4, 5, et 6 m/s. Université de Perpignan Via Domitia Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV
Ex 5 : Etude d’un rotor Savonius de type anémomètre Cx 1=1, 36 V 1 Anémomètre constitué de coupelles (demi-sphères creuses) On suppose que l’éolienne tourne à la vitesse angulaire w et que le centre des aubes se trouve à la distance r du centre du rotor. Cx 1=1, 36 Cx 2=0, 34 U=wr w V 1 Pour U=w. r < V 1, déterminer en fonction de Cx 1 et Cx 2 : r U=wr Cx 2=0, 34 1. Le couple moteur qui s’exerce sur le rotor. 2. La puissance développée sur l'arbre. 3. La vitesse tangentielle U qui permet de travailler à la puissance maximum pour une vitesse de vent V 1 donnée. En déduire la valeur de lo=U/V 1 4. Pour Cx 1=4. Cx 2=1, 36, l'expression de la puissance maximum en fonction de ρ, S, et V 1. 5. Comparer cette puissance maximum à celle donnée par la théorie de Betz. Université de Perpignan Via Dimensionnement d'éoliennes à AH et AV tracer P(W/m² )= f(U) et le Cp=f( lo) 6. Domitia Pour V 1 = 20 m/s et V 1 = 10 m/s,
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