Présentation
Auteur(s)
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Philippe LECONTE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers et de l’École Supérieure des Techniques Aérospatiales - Ingénieur recherche et essais en aéroélasticitéOffice national d’études et de recherches aérospatiales (ONERA)
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Marc RAPIN : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers - Ingénieur d’études en aéroélasticitéOffice national d’études et de recherches aérospatiales (ONERA)
-
Edmond SZECHENYI : Directeur de l’Institut AérotechniqueConservatoire national des arts et métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les éoliennes sont une forme très ancienne d’exploitation du vent. Toutefois, les années 1970-2000 ont vu une importante évolution à la fois de leur utilisation de par le monde et de leur conception. Cet article s’attache principalement à décrire le principe de fonctionnement des machines à axe horizontal qui sont maintenant les plus répandues.
Le lecteur se reportera utilement aux articles de ce traité sur les Énergies éoliennes et les Hélices aériennes.
Les éoliennes ont bénéficié des progrès technologiques et scientifiques qui ont été apportés dans différents domaines de l’ingénieur : aérodynamique, structure, matériaux, électrotechnique, etc. (figure 1). Les principes qui gouvernent les rotors de ces machines s’apparentent ou sont issus de ceux des hélices et rotors d’hélicoptère. Cet article permet de donner une vision globale des aspects liés à l’éolien, d’appréhender, sans être exhaustif, les thématiques impliquées et ses spécificités.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de avr. 2009 par Marc RAPIN, Philippe LECONTE
- Version archivée 3 de janv. 2017 par Marc RAPIN, Philippe LECONTE
- Version courante de août 2024 par Marc RAPIN
DOI (Digital Object Identifier)
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Conception du rotorArticle inclus dans l'offre
"Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques"
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3. Principe de fonctionnement
3.1 Modélisation du vent
Avant de considérer le fonctionnement propre de la machine, il convient de définir la source d’énergie de l’éolien : le vent. Celui-ci peut être modélisé par une simple loi exponentielle jusqu’à des distributions spectrales et spatiales très complexes qui rendent compte de sa phénoménologie turbulente (figure 12).
La modélisation du vent est primordiale que ce soit pour :
-
définir les conditions de fonctionnement de l’éolienne ;
-
définir les sollicitations qui s’appliquent sur les pales ;
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développer et affiner la modélisation du rotor ;
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évaluer le potentiel d’énergie utilisable ;
-
fournir une aide pour l’implantation de machines.
La caractérisation du vent 7.1 sur différents sites a permis de réaliser les bases de données nécessaires à la validation des modèles et au développement de règles de certification (IEC International Electrotechnical Commission ) et ce, pour des conditions climatiques variées.
HAUT DE PAGE
La vitesse de référence est généralement la vitesse moyenne V0 (observée sur dix minutes par exemple) à une hauteur de 10 m ou à la hauteur de la nacelle H 0 en amont de l’éolienne. La façon la plus simple pour déterminer la vitesse en toute position du disque rotor est de considérer un gradient de vent, ne dépendant que de l’altitude H, sous la forme :
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