18NIEDERWIND

description mécanique: 

 

Cette année nous avons conçu une éolienne de type Darrieus c’est-à-dire une éolienne dont les pales fonctionnent suivant un principe de « portance » par opposition aux éoliennes de type Savionus. Pour nous c’était un défi puisque c’est la première fois qu’une éolienne de cette technologie est  conçue dans notre IUT.

La principale difficulté réside dans le fait que le couple moteur fourni par ce type de turbine est extrêmement faible et que inévitablement se poseront des problèmes de démarrage. De plus la conception du profil est compliquée à mettre en oeuvre.

Pales

Nous avons réalisé des pales de type NACA  4415 en polystyrène extrudé que nous avons recouverts de fibres de carbone, un matériau à la fois léger et très résistant, le tout étant assemblé à l’aide d’un époxy. Le résultat nous a permis d’obtenir des pales de seulement 600g ! Cette conception fut très délicate car il faut réussir à garder la forme initiale du profil NACA 4415 tout en réalisant des pales de masse égale afin d’éviter tout défaut d’équilibrage.

L'intérêt de cette solution est de pallier à la principale difficulté de notre étude: régler le problème du démarrage de l’éolienne. De plus la fibre de carbone offre une fiabilité au niveau maintenance.

 

Bras

La forme des bras reliant le mât avec les pales ont été conçu de sorte à ce qu'ils approtent plus d'aérodynamisme à l'éolienne 

Nous avons d'abord réalisé des protypes de test en aluminium à la main mais la résistance n'était pas assez importante. Nous les avons donc réalisé avec une découpe au jet d'eau.

Châssis

Le châssis est constitué de profilés carrés de section 30 par 30 et d'épaisseur 3mm soudés de façon à obtenir un cube. L'octogone réalisé permet de faciliter le transport de l'éolienne. Nous avons mis des barres transversales sur le cube afin de soutneir la plaque sur laquelle est fixé l'alternateur. Deux barres sont fixées sur la base carrée afin de permettre la fixation de l'éolienne sur le banc de tests. 

 

description éléctrique: 

L'alternateur

Notre alternateur, l'alternateur Alxion est un alternateur à aimants permanents, de type "brushless" (sans balai) triphasé. Il possède un faible couple d'encochage, il est donc adapté à une éolienne de type darrieus. La gamme d'alternateurs Alxion est adaptée pour les éoliennes de petites et de moyennes tailles nécessitant une vitesse de vent élevée notamment en entrainement direct sans multiplicateur de vitesse.

La carte

Au vu des caratéristiques de notre alternateur nous avons dût utiliser une carte abaissant la  tension. Le simple fait de tourner l'alternateur à la main nous permet d'atteindre les 48 volts désirés.

 

Pour la phase 1 nous utilisons des capteurs de tension et de courant à la sortie de la carte et nous faisons varier son rapport cyclique  en calculant une tension théorique à partir du courant de sortie et en ajustant le rapport pour tomber sur la tension réelle. Si la tension théo

rique est plus petite que la tension réelle nous baissons le rapport cyclique et inversement.

Pour la phase 2 nous mesurons simplement la tension de sortie de la carte, si cette tension dépasse les 48V nous baissons le rapport cyclique et si nous passons sous les 48V nous l'augmentons.

 

Pour aider le démarrage de l'éolienne nous bloquons le transistor de la carte afin de déconnecter l'alternateur de charge jusqu'à une certaine tension d'entrée; l'alternateur se retrouve donc en roue libre. Une fois cette tension seuil dépassée celà signifie que nous avons atteint une certaine vitesse, à ce moment là nous reconnectons l'alternateur. Si la tension redescend sous une autre valeur nous considèrons que l'éolienne est en phase de démarrage et nous rebloquons le transistor.

Grâce aux capteurs disposés sur la carte nous pouvant connaître les différentes tensions à l'entrée et à la sortie, le courant, la puissance et la vitesse de rotation (car corrélée avec la tension d'entrée). Toute ces valeurs sont collectées par un micro-contrôleur de type Arduino et il possible d'enregistrer la prise de mesures directement dans un fichier excel en branchant un PC à l'arduino et en lancant l'application. Cela peut servir de contrôle et de voir l'évolution du comportement de l'éolienne au fil du temps sachant que les intervalles de prises de mesures sont facilement réglables.

photo éolienne: 
  • Plan des bras
    Communication: Nous avons une page Facebook Gim'Eole IUT Louis Pasteur où nous mettons toutes nos actualités. Nous avons également réalisé une vidéo teaser de notre équipe, elle se trouve sur notre page Facebook.