Comment calculer une éolienne en utilisant les formules

L'énergie alternative reçue des centrales éoliennes suscite un vif intérêt dans la société. Les preuves de cela au niveau de la pratique réelle des ménages abondent.

Les propriétaires d'immobilier de banlieue construisent des éoliennes de leurs propres mains et sont satisfaits du résultat, bien que l'effet soit également de courte durée. La raison en est que pendant le montage, l’éolienne n’a pas été calculée correctement.

D'accord, je ne voudrais pas dépenser temps et argent sur le projet, pour obtenir une installation inefficace. Par conséquent, il est important de comprendre comment faire un calcul de l’éolienne et avec quels paramètres choisir les principales unités de travail de l’éolienne.

L'article est consacré à la résolution de ces problèmes. La partie théorique du matériau est complétée par des exemples illustratifs et des recommandations pratiques pour l'assemblage d'une installation éolienne.

Calcul de l'installation d'une éolienne

Comment commencer à compter le système de reproduction de l'électricité à partir de l'énergie éolienne? Étant donné qu’il s’agit d’une éolienne, une analyse préliminaire de la rose des vents dans une zone donnée semble logique.

Les paramètres de conception tels que la vitesse du vent et sa direction caractéristique pour un territoire donné sont des paramètres de conception importants. Ils déterminent dans une certaine mesure le niveau de puissance de l’éolienne, ce qui sera vraiment réalisable.

Ce qui est remarquable, c'est que ce processus est à long terme (au moins 1 mois), ce qui est assez évident. Calculer les paramètres maximum probables de la vitesse du vent et sa direction la plus fréquente est impossible avec une ou deux mesures.

Des dizaines de mesures seront nécessaires. Néanmoins, cette opération est vraiment nécessaire si l’on souhaite construire un système productif efficace.

Comment calculer la puissance du moulin

Les éoliennes domestiques, en particulier celles fabriquées de leurs propres mains, n'ont pas encore dû surprendre les personnes à forte puissance. C'est compréhensible. Il suffit d'imaginer un grand mât d'une hauteur de 8 à 10 m, équipé d'un générateur avec une portée des pales de l'hélice de plus de 3 m, et ce n'est pas l'installation la plus puissante. Seulement environ 2 kW.

En général, si vous vous basez sur un tableau standard indiquant le rapport entre la puissance de l'éolienne et la durée requise des pales de l'hélice, il y a de quoi être surpris. Selon le tableau, une hélice de 2 mètres est requise pour un moulin à vent de 10W.

Pour une conception de 500 watts, une vis de 14 m de diamètre est requise, auquel cas le paramètre de la portée de la pale dépend de leur nombre. Plus les pales sont grandes, plus la balançoire est petite.

Mais ce n’est qu’une théorie, en raison de la vitesse du vent ne dépassant pas 4 m / s. En pratique, tout est un peu différent et la puissance d'une installation domestique, fonctionnant effectivement depuis longtemps, n'a jamais dépassé 500 watts.

Par conséquent, le choix de la puissance est généralement limité à une plage de 250 à 500 W avec une vitesse moyenne du vent de 6 à 8 m / s.

D'un point de vue théorique, la puissance de la centrale éolienne est considérée selon la formule:

N = p * s * v³/2,

où:

• p - densité des masses d'air;
• S - surface totale soufflée des pales de l'hélice;
• V - vitesse de l'air;
• N - débit d'air.

Puisque N est un paramètre qui affecte considérablement la puissance d’une éolienne, la capacité réelle de l’installation sera proche de la valeur calculée N.

Calcul des éoliennes à vis

Lors de la conception d'une éolienne, deux types de vis sont généralement utilisés:

• ailé - rotation dans le plan horizontal;
• Rotor Savonius, rotor Darier - rotation dans le plan vertical.

La conception des vis avec rotation dans l’un des plans peut être calculée en utilisant la formule:

Z = L * W / 60 / V

où:

• Z - le degré de rapidité (basse vitesse) de la vis;
• L - la taille de la longueur décrite par les lames d'un cercle;
• W - vitesse (fréquence) de la vis;
• V - débit d'air.

Sur la base de cette formule, vous pouvez facilement calculer le nombre de tours W - la vitesse de rotation.

Vous trouverez un rapport de travail entre vitesse et vitesse du vent dans les tableaux disponibles sur le réseau. Par exemple, pour une vis à deux lames et Z = 5, la relation suivante est vraie:

L'un des indicateurs importants d'une vis d'éolienne est également une étape.

Ce paramètre peut être déterminé en utilisant la formule:

H = 2πR * tg α,

où:

• 2π - constante (2 * 3,14);
• R - le rayon décrit par la lame;
• tg α - angle de section.

Des informations complémentaires sur le choix de la forme et du nombre de pales, ainsi que des instructions pour leur fabrication sont données dans cet article.

Sélection de générateurs pour éoliennes

Avec la valeur calculée de la vitesse de la vis (W), obtenue par la méthode ci-dessus, vous pouvez déjà sélectionner le générateur correspondant.

Par exemple, lorsque le degré de rapidité est Z = 5, le nombre de pales est 2 et la vitesse est 330 tr / min. Avec une vitesse de vent de 8 m / s. la puissance du générateur devrait être d’environ 300 watts.

Avec de tels paramètres, un moteur utilisé dans la construction de vélos électriques modernes peut constituer un choix approprié en tant que générateur pour une centrale éolienne domestique. Le nom traditionnel de la pièce est le moteur du cycle (fabriqué en Chine).

Les caractéristiques d'un moteur à cycle électrique sont les suivantes:

Une caractéristique positive des vélomoteurs est qu’ils n’ont pratiquement pas besoin d’être refaits. Ils ont été développés de manière constructive en tant que moteurs électriques à faible régime et peuvent être utilisés avec succès pour les éoliennes.

Pour la fabrication d'un moulin à vent peut utiliser un générateur de voiture ou collecter machine à laver.

Calcul et sélection du régulateur de charge

Le contrôleur de charge de batterie est nécessaire pour les éoliennes de tout type, y compris les bâtiments domestiques.

Le calcul de ce dispositif est réduit au choix du circuit électrique du dispositif, qui correspondrait aux paramètres calculés du système éolien.

Parmi ces paramètres de base sont:

• générateur évalué et tension maximale;
• puissance maximale possible du générateur;
• courant de charge maximal possible de la batterie;
• tension sur la batterie;
• température ambiante;
• niveau d'humidité de l'environnement.

Sur la base des paramètres présentés, est contrôleur de charge avec vos propres mains ou la sélection de l'appareil fini.

Bien entendu, il est souhaitable de sélectionner (ou d’assembler) un dispositif dont le circuit permettrait de démarrer facilement dans des conditions de flux d’écoulements faibles. Un contrôleur conçu pour fonctionner avec des batteries de tensions différentes (12, 24, 48 volts) est également le bienvenu.

Enfin, lors du calcul (adaptation) du circuit du contrôleur, il est recommandé de ne pas oublier la présence d’une fonction telle que la commande d’onduleur.

Sélection de la batterie pour le système

En pratique, différents types de batteries sont utilisés et presque tous conviennent parfaitement à une utilisation dans le cadre d'une installation éolienne. Mais il faut quand même faire un choix concret. En fonction des paramètres de l’éolienne, la batterie est sélectionnée pour la tension, la capacité et les conditions de charge.

Les composants traditionnels pour les éoliennes domestiques sont les batteries classiques acide-plomb. Ils ont montré de bons résultats dans un sens pratique. De plus, le coût de ce type de batterie est plus acceptable par rapport aux autres types.

Les batteries plomb-acide sont particulièrement simples dans les conditions de charge / décharge, mais il est inacceptable de les inclure dans un système sans contrôleur.

En présence d’un groupe éolien, un contrôleur de charge exécuté par un professionnel, disposant d'un système d'automatisation à part entière, de l'utilisation de batteries AGM ou l'hélium.

Les deux types de dispositifs de stockage d'énergie se caractérisent par une efficacité accrue et une longue durée de vie, mais ils imposent des exigences élevées en matière de charge.

Il en va de même pour les batteries dites blindées de type hélium. Mais le choix de ces batteries pour les éoliennes domestiques est considérablement limité par le prix. Cependant, la durée de vie de ces batteries coûteuses est la plus longue par rapport à tous les autres types.

Un cycle de charge / décharge plus important est également affecté à ces batteries, sous réserve de l’utilisation d’un chargeur de haute qualité.

Calcul de l'onduleur pour éolienne domestique

Nous devons immédiatement faire une réservation: si la conception d’une installation éolienne résidentielle à énergie éolienne contient une batterie de 12 volts, l’installation d’un onduleur sur un tel système n’a aucun sens.

En moyenne, la consommation électrique des ménages est d’au moins 4 kW aux heures de pointe. D’où la conclusion: le nombre de piles pour une telle puissance devrait être d’au moins 10 pièces et de préférence sous une tension de 24 volts. Sur un tel nombre de batteries, il est déjà judicieux d'installer un onduleur.

Cependant, pour fournir 10 batteries avec une tension de 24 W chacune et maintenir leur charge de manière stable, une éolienne d’une capacité d’au moins 2 à 3 kW sera nécessaire. De toute évidence, pour les conceptions ménagères sans prétention, un tel pouvoir n’est pas à tirer.

Cependant, la puissance de l’onduleur peut être calculée comme suit:

1. Résumer le pouvoir de tous les consommateurs.
2. Déterminez le moment de la consommation.
3. Déterminer la charge de pointe.

Sur un exemple concret, cela ressemblera à ceci.

Laissez-vous charger, il y a des appareils électroménagers: lampes d'éclairage - 3 pcs. 40 W chacun, récepteur TV 120 W, réfrigérateur compact de 200 W. On résume la puissance: 3 * 40 + 120 + 200 et on obtient 440 W en sortie.

Déterminez la puissance des consommateurs pour une durée moyenne de 4 heures: 440 * 4 = 1760 W. Sur la base de la valeur de puissance obtenue sur la durée de consommation, il semble logique de choisir un onduleur parmi de tels dispositifs avec une puissance de sortie de 2 kW.

Sur la base de cette valeur, la caractéristique courant-tension du dispositif requis est calculée: 2000 * 0,6 = 1200 V / A.

En réalité, la charge d'un ménage vers une famille de trois personnes, où il existe un équipement complet avec des appareils électroménagers, sera supérieure à celle calculée dans l'exemple. Habituellement et en relation avec le temps de chargement, le paramètre dépasse les 4 heures prises. En conséquence, un onduleur éolien aura besoin d'un plus puissant.

Le calcul préliminaire du moulin à vent est utile non seulement pour son auto-assemblage. Pour déterminer les paramètres optimaux est nécessaire et choisir une éolienne.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La manière dont les données source sont analysées et comment les formules sont appliquées est présentée dans la vidéo:

Il est nécessaire d'utiliser les données calculées dans tous les cas. Qu'il s'agisse d'une centrale industrielle ou fabriquée pour des conditions domestiques, le calcul de chaque noeud implique toujours l'efficacité maximale de l'appareil et, surtout, la sécurité de fonctionnement.

Les calculs préliminaires déterminent la faisabilité du projet, aident à établir le coût ou l’économie du projet.

Vous avez de l'expérience dans la résolution de tels problèmes? Ou avez des questions sur le sujet? S'il vous plaît partager vos compétences dans le calcul et la conception d'une éolienne. Vous pouvez laisser des commentaires et poser des questions dans le formulaire ci-dessous.