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L'électricité éolienne est dirigée vers le réseau électrique ou vers des batteries de stockage d'électricité éolienne. Composition d'une ÉOLIENNE 1. Ailes ou pales d'une éolienne Les éoliennes modernes sont composées de 2 à 3 ailes, tournant autour d'un rotor à axe horizontal. Les pales de l'hélice d'une éolienne peuvent être en bois lamellé-collé, en plastique renforcé de fibre de verre, ou en métal… Le diamètre qu'elles balaient varie de 40 m à 120 m. 2. La tour ou le mât d'une éolienne L'hélice de l'éolienne est située en haut d'une tour de 50 m à 110 m. le mât peut être des assemblages de croisillons métalliques, en béton ou en métal. 3. La partie électrique d'une éolienne Dans les éoliennes destinées à produire de l'électricité, l'hélice fait tourner un générateur électrique situé en haut de la tour, dans le prolongement de l'axe de l'hélice de l'éolienne. Entre l'hélice et le générateur électrique de l'éolienne se trouve en général un multiplicateur de vitesse, car l'hélice de l'éolienne tourne à des vitesses d'environ 100 à 650 tours min alors qu'un générateur électrique doit être entraîné à environ 1500 à 3000 tours min.
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Cependant, le chercheur allemand Albert Betz (1885-1968) a démontré en 1926 que seuls 16/27èmes (environ 59%) de l'énergie cinétique du vent peuvent être captés par une éolienne. En effet, si l'ensemble de l'énergie cinétique du vent était capté, il n'y aurait plus de vent derrière les pales.
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De ces deux forces résultent une troisième appelée résultante aérodynamique et égale à Fr=1/2ρSv2Cr avec Cr le coefficient aérodynamique. Cette force a comme direction la bissectrice de l'angle entre la portance et la trainée. De plus, un quatrième paramètre entre dans la mise en mouvement de la pale. Ce paramètre est la finesse de l'aile. Cette finesse doit être la plus grande possible afin que la trainée n'absorbe pas une partie trop élevée de la portance. La finesse se calcule de la manière suivante: s = Cz/Cx, s étant la finesse exprimée sans unité. Schéma des forces s'appliquant sur une pale d'éolienne (β représente ici l'angle de calage c'est-à-dire l'angle entre la corde de profil de la pale et le plan de rotation de la pale). C) Transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique Le multiplicateur, grâce à ses engrenages, capte la vitesse de rotation de l'arbre lent et l'accélère. Par exemple, si l'arbre lent tourne à 19 tours/min, le multiplicateur fait tourner l'arbre rapide à près de 1 900 tours/min.
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Les pales transfèrent cette puissance au rotor, le moyeu du rotor est fixé à l'arbre lent de l'éolienne. Un multiplicateur permet de passer de l'arbre lent à un arbre rapide (vitesse de rotation forte). Cet arbre rapide entraîne une génératrice électrique (souvent asynchrone en éolien). L'énergie électrique est alors transférée vers le réseau à l'aide d'un transformateur (en courant alternatif) puis stockée dans des batteries (en courant continu). Génératrice électrique Une génératrice électrique permet de produire de l'énergie électrique à partir d'énergie mécanique: Cette machine est constituée d'un rotor (partie mobile) et d'un stator (fixe) le tout composant l'alternateur. Comme son nom l'indique l'alternateur produit du courant alternatif. Le générateur peut être synchrone ou asynchrone. Les éoliennes sont souvent équipées de générateurs asynchrones car ceux-ci supportent mieux les variations de vitesses du vent. Plage de fonctionnement Chaque éolienne possède sa plage de fonctionnement qui se caractérise par: la vitesse de vent minimale pour démarrer la production (à partir de 5 km/h); la vitesse de vent maximale pour atteindre un plateau de production (5/50 km/h); la vitesse maximale de vent admise avant une coupure de sécurité (généralement à partir de 90 km/h.
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