În această prezentare, vă propunem să descoperiţi tipurile de instalări ale eolienelor şi diferitele orientări ale axului eolienelor.
O eoliană ocupă o suprafaţă mică pe sol. Acesta este un foarte mare avantaj, deoarece perturbă puţin locaţia unde este instalată, permiţând menţinerea activităţilor industriale sau agricole din apropiere.
Se pot întâlni eoliene numite individuale, instalate în locaţii izolate. Eoliana nu este racordată la reţea, nu este conectată cu alte eoliene.
În caz contrar, eolienele sunt grupate sub forma unor ferme eoliene. Instalările se pot face pe sol, sau, din ce în ce mai mult, în largul mărilor, sub forma unor ferme eoliene offshore, în cazul cărora prezenţa vântului este mai regulată. Acest tip de instalare reduce dezavantajul sonor şi ameliorează estetica.
Imagine a unei ferme eoliene
(Sursa: http://valromeysolidaire.free.fr/index/main.php3)
Ferma eoliană offshore de la Middelgrunden (Danemarca)
(Sursa: http://www.apab.org/fr/page.php?id_rubrique=3&id_sous_rubrique=23)
Există mai multe tipuri de eoliene. Se disting însă două mari familii: eoliene cu ax vertical şi eoliene cu ax orizontal.
Indiferent de orientarea axului, rolul lor este de a genera un cuplu motor pentru a antrena generatorul.
Pilonii eolienelor cu ax vertical sunt de talie mică, având înălţimea de 0,1 - 0,5 din înălţimea rotorului. Aceasta permite amplasarea întregului echipament de conversie a energiei (multiplicator, generator) la piciorul eolienei, facilitând astfel operaţiunile de întreţinere. În plus, nu este necesară utilizarea unui dispozitiv de orientare a rotorului, ca în cazul eolienelor cu ax orizontal. Totuşi, vântul are intensitate redusă la nivelul solului, ceea ce determină un randament redus al eolienei, aceasta fiind supusă şi turbulenţelor de vânt. În plus, aceste eoliene trebuiesc antrenate pentru a porni, pilonul este supus unor solicitări mecanice importante. Din acest motive, în prezent, constructorii de eoliene s-au orientat cu precădere către eolienele cu ax orizontal.
Cele mai răspândite două structuri de eoliene cu ax vertical se bazează pe principiul tracţiunii diferenţiale sau a variaţiei periodice a incidenţei:
• Rotorul lui Savonius în cazul căruia, funcţionarea se bazează pe principiul tracţiunii diferenţiale. Eforturile exercitate de vânt asupra fiecăreia din feţele unui corp curbat au intensităţi diferite. Rezultă un cuplu care determină rotirea ansamblului.
Schema de principiu a rotorului lui Savonius
Schema rotorului lui Savonius
(Sursa: http://muextension.missouri.edu/explore/agguides/agengin/g01981.htm)
• Rotorul lui Darrieus se bazează pe principiul variaţiei periodice a incidenţei. Un profil plasat într-un curent de aer, în funcţie de diferitele unghiuri, este supus unor forţe ale căror intensitate şi direcţie sunt diferite. Rezultanta acestor forţe determină apariţia unui cuplu motor care roteşte dispozitivul.
Imaginea unei eoliene Darrieus
(Sursa: http://www.jura.ch/lcp/forum/energies/vent.html)
Schema rotorului lui Darrieus
(Sursa: http://muextension.missouri.edu/explore/agguides/agengin/g01981.htm)
Funcţionarea eolienelor cu ax orizontal se bazează pe principiul morilor de vânt. Cel mai adesea, rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodinamic, deoarece astfel se obţine un bun compromis între coeficientul de putere, cost şi viteza de rotaţie a captorului eolian, ca şi o ameliorare a aspectului estetic, faţă de rotorul cu două pale.
Eolienele cu ax orizontal sunt cele mai utilizate, deoarece randamentul lor aerodinamic este superior celui al eolienelor cu ax vertical, sunt mai puţin supuse unor solicitări mecanice importante şi au un cost mai scăzut.
Imaginea unei eoliene cu ax orizontal şi a unei mori de vânt
(Sursa: http://www.diebrennstoffzelle.de/alternativen/wind/index.shtml)
Există două categorii de eoliene cu ax orizontal:
• Amonte: vântul suflă pe faţa palelor, faţă de direcţia nacelei. Palele sunt rigide, iar rotorul este orientat, cu ajutorul unui dispozitiv, după direcţia vântului.
Schema unei eoliene cu ax orizontal amonte
• Aval: vântul suflă pe spatele palelor, faţă de nacelă. Rotorul este flexibil şi se auto-orientează.
Schema unei eoliene cu ax orizontal aval
Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizată, deoarece este mai simplă şi dă cele mai bune rezultate la puteri mari: nu are suprafeţe de direcţionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse şi are o stabilitate mai bună.
Palele eolienelor cu ax orizontal trebuiesc totdeauna, orientate în funcţie de direcţia şi forţa vântului. Pentru aceasta, există dispozitive de orientare a nacelei pe direcţia vântului şi de orientare a palelor, în funcţie de intensitatea acestuia.
În prezent, eolienele cu ax orizontal cu rotorul de tip elice, prezintă cel mai ridicat interes pentru producerea de energie electrică la scară industrială.
