Calcul de puissance - éolienne axe vertical

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Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par mihaj le Mer 19 Nov - 0:08

Bonjour à tous,

Bricoleur à mes heures je voudrais construire une petite éolienne de type Savonius.
Quelqu'un peut il me dire quelle formule utiliser pour calculer la puissance d'une telle éolienne.
la formule usuelle est adaptée aux éoliennes classiques du genre tripales, mais quid dans la cas d'une éolienne savonius?

Si je dispose d'une évaluation de la puissance "
mécanique"
, pensez vous que je puisse ensuite comparer cette puissance d'entrée à celle d'une éolienne axe horizontal (tripales) pour en déduire la puissance électrique produite?

Merci d'avance
Max

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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par Admin le Mer 19 Nov - 12:35

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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par eole autan le Jeu 20 Nov - 18:55

Non vous ne pouvez pas. Parce que votre éolienne à axe verticale n'a pas la surface balayée necessaire pour produire la force qu'il faut. Calculez combien de mètres carrés sont balayés par votre éolienne. je vous donne une exemple: Une éolienne ( à axe horizontale) Aircon A10S d'une puissance nominale de 12.2 kw balaye une surface de 44m2. On a besoin à une vitesse de vent de 12 m/s, 3.6m2 pour créer une force de 1 kw.

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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par Reza le Ven 21 Nov - 0:07

Bonjour,

Je nuancerais le propos d'eole autan. La loi de Betz s'applique bel et bien à tout système qui extrait de la puissance à l'air en mouvement. Donc on peut toujours se faire une idée de la puissance que l'on peut extraire en appliquant une estimation pour le rendement qui soit conservative.

Mais en ce qui concerne l'équation de mouvement de l'éolienne, je pense qu'il est possible de trouver de la littérature sur le web. En anglais voici des articles qui semblent intéressants:

"
Theoretical study on the flow about Savonius rotor"
[OGAWA, 1984]
"
Optimum design configuration of Savonius rotor through wind tunnel experiments"
[Saha, 2006]
"
Optimised design and dimensioning of low-technology wind pumps"
[Valdès, 2005]
"
design, development and testing od Savonius wind turbine rotor with twisted blades"
[Grinspan]

Et puis ensuite voilà de quoi lire: http://www.pdf-search-engine.com/savonius-pdf.html Very Happy

J'avoue ne pas savoir ce qu'il est possible de trouver en français. Essayez le yahoo groupe "
petit éolien"
, vous obtiendrez sûrement d'autres infos. Si vous avez des difficultés pour obtenir les premiers articles, envoyez moi un MP.

😉

Reza
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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par Admin le Ven 21 Nov - 9:31

Merci Reza pour ces infos.

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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par Mike B le Dim 23 Nov - 18:07

Bonsoir Mihaj
Dans le cas d'une bonne Savonius, la puissance maxi au niveau du rotor s'exprime facilement par la formule suivante:
P = 0,15 S(Vcube) , la surface S étant celle du maître-couple balayé. Dans le meilleur des cas ( rapport e/d = 1/6 ) le coefficient peut atteindre 0,18. Je voudrais attirer votre attention sur le fait que cette machine est assez difficile à construire et impossible à réguler, donc bien dépassée.

Mike B
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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par mihaj le Mar 25 Nov - 23:03

Bonsoir et merci pour vos réponses et liens,

Le débutant que je suis doit se replonger dans qq lectures avant de revenir échanger et vous ennuyer encore un peu.
En fait il y a pas mal de choses qui m’interpellent comme,

- cette prétendue inefficacité des éoliennes de type savonius:
(Certes, il demeure un pb de taille dans le fait que pour une telle éolienne, à chaque cycle, il y a quasiment 1 pale qui propulse tandis que l’autre agit plutôt en résistance. Je ne vois pas d’autre raison pour expliquer leur plus faible rendement)

- la base de calcul du Cp. J’ai déjà du mal à comprendre pourquoi on parle de surface balayée pour une tripales, alors que la surface réellement en prise au vent est bien moindre ?

- le problème de la régulation.
Intuitivement je me dit qu’il est facile de jouer sur l’inertie d’une « savonius » pour gagner en régularité.
(Peut être même que l’électronique peut venir en aide pour utiliser au mieux la puissance méca et optimiser la production d’électricité).

Bref, j’ai qq connaissances de retard.

A bientôt néanmoins.
Max M.

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Re: Calcul de puissance - éolienne axe vertical

Message par Reza le Mar 25 Nov - 23:49

Bonsoir Mihaj,

Je pense que les deux premières questions appellent un réponse commune. J'ai inclus à ce message un graph du Cp d'une Savonius.

La surface balayée, c'est celle de la surface totale que l'on oppose au vent. C'est donc bien celle balayée par les pales. En d'autres termes, l'éolienne ralentit le flux de vent "
grâce"
à cette surface. Cette surface est perméable, idéalement infiniment plate et n'engendrant pas de friction ni de turbulences (toujours idéalement). Le calcul qui en dérive alors fait apparaître la fameuse limite de Betz.

Mais, dans le cas d'une éolienne tripale, le vent à l'instant t touche les pales sur une surface bien moindre, et si j'ai bien compris c'est là l'objet de votre question. Et bien je pense pouvoir y répondre en vous disant que les éoliennes tripales et les savonius n'utilisent pas le vent de la même façon.

- les savonius sont "
poussées"
par le vent, comme le sont les pales des éoliennes de pompage (qui couvrent donc une large surface du disque balayé)

- les tripales utilisent la différence de pression créee entre l'intrado et l'extrado de la pale, tout comme une aile d'avion.

Et c'est là une différence appréciable, puisqu'ainsi rajouter une, deux ou cinq pales ne change rien à l'affaire: on ne "
capterait"
pas plus de vent, puisque les forces aerodynamiques auraient à compenser les forces mécaniques, car une pale pèse son poids Smile . A la limite, une seule pale suffit, voir:

http://www.windpower.org/en/tour/design/concepts.htm

L'inconvénient majeur de la savonius, c'est le fait que les pales ont une grande inertie, et qu'elle engendre des turbulences qui font chuter le rendement. De plus, elles ne sont pas très allégées, car on a toujours besoin de ces pales pleines. Et puis, vous avez raison, elles propulsent le rotor que sur un demi cycle. Il est bien possible d'augmenter le rendement en optimisant l'espace entre les pales, mais je n'arrive pas à trouver d'exemples probant de Savonius qui soient vraiment commercialement viables.

En ce qui concerne la régulation, la seule envisageable est de réduire la vitesse de rotation pour rester à Cpmax. Pourquoi pas. Mais c'est beaucoup d'efforts pour un système qui n'est malheureusement pas performant. Tout ça en partie à cause des turbulences.... Heinsenberg disait (source Wikipedia):

"
When I meet God, I am going to ask him two questions: Why relativity? And why turbulence? I really believe he will have an answer for the first."

Reza
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