Une éolienne est une machine qui transforme l'énergie éolienne en énergie électrique. Les éoliennes font généralement partie des parcs éoliens et fournissent de l'électricité au réseau.
Les éoliennes sont l'élément essentiel de l'énergie éolienne et constituent une source d'énergie propre et renouvelable.
La nacelle est le grand boîtier au sommet de l'éolienne qui contient tous les composants essentiels, y compris la boîte de vitesses, le générateur et le système de lacet. Les pales sont fixées au rotor, qui est relié à la nacelle par l'arbre principal. La tour supporte la nacelle et les pales et peut être en acier, en béton ou en profilés tubulaires. La fondation ancre la tour au sol.
Les parties essentielles du moulin à vent sont les suivantes :
Fondation éolienne
Une éolienne doit être bien ancrée au sol sur lequel elle est implantée. Parfois, une fondation peu profonde est utilisée pour des raisons de coût. La base est en béton et est équipée de pénétrations à travers lesquelles le câblage électrique peut passer.
Dans les parcs éoliens offshore, il existe trois types courants de fondations :
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Pied à trois pattes
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Base de cuillère
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Mât droit.
Cependant, la possibilité de fabriquer des éoliennes flottantes sans ancrage direct au fond marin est à l'étude.
Mât de tour de vent
Le mât d'une éolienne doit pouvoir supporter de nombreuses charges. Ainsi, en plus de supporter le poids de la nacelle et du générateur électrique, il doit être résistant à la charge du vent. À l'intérieur du mât se trouvent une échelle, éventuellement un ascenseur, et des câbles d'alimentation. Les conceptions les plus modernes sont faites de tubes d'acier tubulaires.
Les éoliennes actuellement installées mesurent en moyenne 100 mètres de haut. Cependant, des éoliennes avec des hauteurs plus élevées ont déjà été construites. La vitesse du vent augmente avec la taille, vous êtes donc plus performant à des altitudes plus élevées.
Nacelle et générateur électrique
La nacelle est la cabine au sommet d'une éolienne qui contient des éléments essentiels comme les arbres, la boîte de vitesses et le générateur électrique.
Ils ont un système de lacet incorporé pour s'assurer qu'il est constamment face au vent.
Le générateur électrique convertit l'énergie mécanique de l'arbre en électricité.
La boîte de vitesses augmente la vitesse de rotation de l'arbre à l'entrée du générateur.
Les éoliennes sont équipées d'un système de freinage aérodynamique pour les arrêter lors de situations d'urgence ou de maintenance.
Dans les nacelles, un anémomètre est installé pour activer ou désactiver la rotation des pales en fonction de la vitesse du vent.
Les éoliennes disposent également d'un système d'orientation pour orienter les pales dans la direction du vent.
Le générateur
Un générateur est un autre composant crucial d'une éolienne. Sa fonction est de convertir l'énergie mécanique en électricité selon le principe de la loi de Faraday.
Le générateur consiste essentiellement en une bobine électrique (généralement en cuivre) placée dans un champ magnétique, de sorte qu'elle est sous l'influence du magnétisme. En faisant tourner cette bobine à grande vitesse à partir de l'arbre à grande vitesse dans le champ magnétique, de l'électricité est produite par induction électromagnétique.
La girouette
Une girouette est un dispositif qui collecte et donne des informations sur la direction du vent. Il est généralement monté au sommet de la tour de l'éolienne.
Les vans éoliens sont généralement en métal ou en bois et ont une queue qui pointe face au vent. La queue est attachée à un pivot afin qu'elle puisse tourner librement. Cette partie de la turbine donne des informations essentielles au système de contrôle afin d'orienter le rotor de la turbine et les pales vers la position la plus efficace.
Pales d'une éolienne
Les pales sont essentielles pour les composants des éoliennes car elles interagissent directement avec le vent. Ils sont conçus de manière aérodynamique pour convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique transmise à l'arbre du rotor.
Les pales de rotor modernes sont en fibre de verre ou en plastique renforcé de fibre de carbone. La longueur maximale des pales d'éoliennes modernes est d'environ 65 mètres pour les éoliennes terrestres et d'environ 85 mètres pour les éoliennes offshore. Plus la lame est longue, plus la vitesse en bout de lame est élevée.
Ils sont solidaires de l'arbre lent qui transmet l'énergie mécanique à l'arbre rapide à l'aide d'un réducteur.
Les pales tournent à une vitesse constante comprise entre 15 et 40 tours par minute. Cependant, certaines éoliennes fonctionnent à un rythme variable. En effet, les tours de rotation dépendent d'une limite physique, la vitesse maximale du bout des aubes.
Selon la conception, le nombre de lames peut varier. Néanmoins, la grande majorité a trois pales dans le rotor.
Le contrôle de hauteur
La commande de pas est le système qui modifie l'orientation angulaire des pales. Sa fonction est d'optimiser l'aérodynamisme de la pale en fonction de la vitesse relative du vent.
