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Eolienne Lambert-Avit - Puissance exploitable et besoin énergétique d'une habitation stantard

Evaluation des vitesses de vent :

Concrètement, un aérogénérateur n'est exploitable qu'entre des vitesses de vent allant de 5,3 à 15 mètre par seconde

Comment mesure-t'on la vitesse du vent ?

Les anémomètres modernes affichent leurs résultats sous forme digitale, en voici un exemple.

L'anémomètre à hélice HHF92A OMEGA mesure la vitesse d'air en unités de ft/min, mph, knots(noeuds), m/set km/h. Il permet l'affichage de la température en °C ou °F ainsi que mini/maxi/moyenne valeurs de la vitesse d'air. On peut également calculer le débit volumétrique en mètres cube par seconde (cms) ou feet cube par minute (cfm) Source: http://www.omega.fr/ppt/pptsc_fr.asp?ref=HHF92

Comment évalue-t'on la puissance exploItable d'une éolienne classique ?

La puissance fournie par un aérogénérateur est proportionnelle:

• au carré de la surface balayée par le vent
• au cube de la vitesse du vent

La formule suivante (Limite de Betz) permet de se faire une idée de la puissance maximum exprimée en Watts que l'on peut retirer de l'air en mouvement animé par un vent de vitesse V passant dans une surface S destinée à en recueillir l'énergie:

P = 0,37 * S * V (au cube)

C'est une limite théorique qui à la suite des pertes mécaniques et électriques doit être amputée de 70 à 50 %.

Pour fixer les idées :

• Une éolienne bipale classique dont l'hélice a 12 mètres de diamètre peut donner 100 kW sous un vent de 18 mètres par seconde.
• Une éolienne bipale classique dont l'hélice a 5 mètres de diamètre peut donner 1 kW sous un vent de 7 mètres par seconde.

Comment évaluer la puissance exploitable de l'éolienne Lambert-Avit ?

Cette éolienne acquiert sa vitesse de rotation grâce à ses deux pales supérieures dont le profil sera assez similaire à celles du "rotor de Savonius". Or, le rotor Savonius est réputé pour avoir un rendement assez faible, de l'ordre de 20% de la limite de Betz.

Cet inconvénient se rattrape en partie par le fait que l'éolienne devrait être capable de fonctionner par vent de 3 à 4 beaufort.

Par vent supérieur à 5 beaufort, ses aérogénérateurs s'élèvent, ce qui tend à diminuer la vitesse de rotation.

Par vent supérieur à 7 beaufort, un mécanisme de freinage supplémentaire devra être prévu.

Prenons un arbre rotor de 3 mètres de haut, munie de 2 pales de type Savonius de 1 mètre carré de surface chacune soumis à un vent de 7 mètres/s .

Théoriquement, l'éolienne peut fournir 0,37 * 2 * 7 * 7 * 7 = 253 Watts * le rendement de 0,20 % des Savonius = 50 Watts

Le même arbre rotor de 3 mètres de haut, munie de 2 pales de type Savonius de 2 mètre carré de surface soumis à un vent de 7 mètres/s pourrait théoriquement fournir 0,37 * 4 * 7 * 7 * 7 = 507 Watts * le rendement de 0,20 % des Savonius = 100 Watts.

Et n'oublions pas que ce qui produira l'électricité, ce sont les aérogénérateurs à mi-hauteur de l'éolienne, en rotation autour de celle-ci. On est dans l'inconnu vis-à-vis de que qu'on pourra en tirer...

Besoin énergétique d'une habitation standard isolée conçue pour une communauté de 5 à 6 personnes

Une telle habitation autonome en éclairage, pompage d'eau, réfrigération & congélation des aliments, autonome en équi pements informatiques et musicaux consomme environ 500 watts en moyenne.

Besoin en capacité de stockage électrique de cette habitation

La capacité totale des batteries devrait être de 6.000 Ah afin de pouvoir supporter les périodes sans vent.

Pour fixer les idées :

Une ampoule de 100 watts fonctionnant sous 220 volts consomme 100 watts/220 volts = 0,45 ampères

Un aspirateur de 1000 watts fonctionnant sous 220 volts consomme 1000 watts/220 volts = 4,5 ampères

Conclusions

Bien qu'il soie déconseillé de construire des éoliennes de taille inférieure à 6 mètres au-dessus du niveau du sol, il est important de privilégier la sécurité par rapport au rendement.

Le type d'éolienne présenté ici étant assez facile à construire, il est préférable de construire 5 éoliennes de pettite taille et facilement réparables qu'une éolienne unique dont la conception et l'entretien seraient trop hasardeux.

Documentation

Les exemples chiffrés cités plus haut proviennent de l'excellent ouvrage "Eoliennes & Aérogénérateurs", Editions EDISUD, 1979 (France) .