Description

Le 22 mars 2010 · 0 Commentaires

La turbine éolienne à flot d’air dirigé est un nouveau type d’éolienne breveté qui emprunte des principes aérodynamiques provenant de l’aéronautique pour produire une éolienne simple mais puissance. Les principes de portance et de traînée qui permettent aux avions de se maintenir dans les airs sont modifiés pour transformer la totalité de la portance en traîné à l’arrière de l’éolienne. Cette traînée abaisse la pression de l’air à l’intérieur des ailes de l’éolienne produisant un fort différentiel de pression entre l’avant et l’arrière de l’hélice de la turbine. La dimension importante des ailes par rapport à la dimension turbine permet à un débit important d’air de traverser la turbine. Le différentiel de pression élevé et un grand débit d’air permettent à l’hélice de tourner à des vitesses de rotation élevées (au-dessus 1500 rpm). Cette vitesse élevée permet d’éliminer la boîte de transmission et de raccorder directement l’arbre de l’hélice de la turbine au générateur ou alternateur.

Le nouveau type d’éolienne possède des avantages importants sur les grandes éoliennes à axes horizontales:

  • Beaucoup plus silencieux (irritant important autour des parcs éoliens actuels)
  • Réduction importante des dangers pour les oiseaux et les chauves-souris (rotation des hélices)
  • Puissance élevée (produite par une masse d’air déplacée plus importante autour de l’éolienne)
  • Peut fonctionner avec des vents faibles
  • Résistance élevée pour l’utilisation avec des vents élevés
  • Positionnement automatique de l’éolienne en fonction de la direction du vent
  • Réduction des coûts de fabrication
  • Réduction des coûts d’entretien
  • Occupe un espace visuel moins important (mouvement des hélices)

Principes de fonctionnement

Que ce soit un grand voilier transatlantique ou un avion gros porteur, une planche à voile ou un ultra-léger, un vieux moulin à farine ou une grande éolienne moderne, tous ces éléments appliquent les principes physiques définissants l’écoulement d’un fluide (air) autour d’un obstacle. Les principes physiques d’écoulement des fluides sont relativement complexes et nombreux. Elles définissent qu’un objet placé dans la trajectoire d’une masse d’air en déplacement, crée une résistance qui ralentie la masse d’air à l’avant de l’objet et accélère en le contournant. L’accélération de l’air sur les côtés vers l’arrière de l’objet provoque une baisse de pression vers l’arrière de l’objet. Ce phénomène crée la portance qui permet le vol des avions, aux bateaux de progresser sur les plans d’eau et faire tourner les éoliennes modernes.

Circulation de l’air autour des ailes

Les ailes fixes de l’éolienne utilisent les effets produits par les principes d’écoulement des fluides. Quand une masse d’air frappe le devant des ailes, la masse d’air ralentie en avant des ailes en faisant augmenter la pression. En s’écoulant vers l’arrière, la vitesse de l’air augmente et la pression se réduit. Arrivé à l’arrière des ailes, la vitesse de l’air et la dépression sont au maximum. Cette dépression d’air accumulé à l’arrière des ailes, aspire en continue l’air à l’intérieur des ailes abaissant la pression à l’intérieur des ailes.

Entrée d’air

L’entrée d’air de la turbine est placée entre les ailes et à l’avant de l’éolienne laissant l’hélice de la turbine face au vent. L’hélice étant placée à l’intérieur du corps de la turbine, une pression d’air positive se développe à l’avant de l’hélice.

Mise en opération de la turbine

Chez la majorité des éoliennes, la mise en marche se fait lorsqu’un différentiel de pression se crée entre l’avant et l’arrière de leurs hélices. Le différentiel de pression est créé par la circulation d’air qui frappe sur les pales des hélices en les contournant. En poussant et tirant sur les pales de l’hélice, le différentiel de pression force l’hélice à tourner en entraînant la génératrice.

Avec la nouvelle éolienne, la force appliquée sur les pales de l’hélice est double. D’abord une pression positive est créée à l’avant des pales de l’hélice de la turbine comme pour la majorité des éoliennes. La force appliquée sur les pales est multipliée par la dépression formée à l’intérieur des ailes fixes. La surface des ailes fixes étant supérieur à la surface de l’entrée de la turbine, un débit élevé et rapide d’air traverse la turbine. Ce fort débit produit une rotation puissante et rapide de l’hélice de la turbine qui entraîne à son tour la génératrice d’électricité. Compte tenu du volume élevé d’air déplacé par l’éolienne, l’énergie potentielle accumulée à l’intérieur des ailes est élevée même si les vents sont plus faibles.

La surface de travail des éoliennes (partie qui transforme l’énergie) correspond normalement à la surface de l’hélice. Avec la nouvelle éolienne, la surface de travail correspond à l’hélice et aux ailes fixes permettant de transformer plus d’énergie en occupant moins d’espace. Cette caractéristique permet de produire plus d’énergie avec des vents plus faibles.


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