Éolienne à axe vertical

l'éolien à axe vertical

helice-axe-vertical

Introduction

A la différence des éoliennes à axe horizontal, l'éolien à axe vertical est pourvu d'un rotor dont l'axe de rotation est globalement perpendiculaire au flux du fluide, et donc bien souvent vertical. La technologie existe depuis le début du XXème siècle et regroupe différentes technologies : Darrieus, Savonius, Cycloturbine...

Les éoliennes de Darrieus sont les plus performantes et présentent des avantages qui en font une technologie d'avenir.

Le principe essentiel de ces systèmes dits "à axe vertical" est de convertir la puissance mécanique du flux par un mouvement d'un solide, le rotor, qui tourne sur un axe globalement orthogonal au vecteur vitesse du flux d'air. Cette particularité rend le système " isotrope selon l'axe Z ", c'est à dire insensible à un changement de direction du vent.

technologies eolien vertical vawt

Technologie

Les éoliennes à axe vertical sont toutes pourvues d'une structure, d'un rotor, et d'un système de conversion.

Les éoliennes de Savonius, les plus simple à fabriquer, présentent l'inconvénient d'un rendement faible, d'une vitesse de rotation lente, et d'une prise au vent considérable en cas de tempête.

Les éoliennes de Darrieus sont pourvues de pales profilées, à l'identique des ailes d'avion, et leur rendement avoisine celui des éoliennes à axe horizontal moderne.

Il existe plusieurs forme d'éolienne de Darrieus à axe vertical : en troposkine (l'originale selon le dessin de M. Darrieus), en H (pales droites), en hélicoïde et en hyperboloïde.

courbes rendement eolien

Performance

Les performances des éoliennes sont liées à leur aérodynamique.

Pour être performante, la pale doit se déplacer plus vite que le vent et tirer parti de la portance du profil. En éolien, on parle de TSR (tip speed ratio), égal à la vitesse de la pale divisé par la vitesse de vent. En éolien à axe horizontal, la vitesse de la pale dépend du point de la pale considéré : la vitesse est basse près du moyeu et rapide en extrémité. Par convention, le TSR est calculé avec la vitesse en bout de pale, et les meilleurs rendements sont obtenus avec des TSR de 7. En éolien à axe vertical, la vitesse de la pale est identique du début à la fin de la pale, les rendements optimums sont obtenus avec des TSR de 2.5.

vortex wind turbine

Le bruit des éoliennes

Le bruit est lié à la vitesse des pales :

-Pour l'éolien à axe horizontal (conventionnel), le bout des pales va 7 fois plus vite que le vent. C'est l'origine du tourbillon marginal, qui explique l'origine su bruit des éoliennes.

-Pour l'éolien à axe vertical (Darrieus), toute la pale progresse à 3 fois la vitesse du vent. La technologie est silencieuse.

fluent rotor darrieus

L'aérodynamique des éoliennes de Darrieus

Les éoliennes conçues et fabriquées par EOLIE sont plus silencieuses, plus esthétiques, et plus performantes dans les vents changeants que les éoliennes à axe horizontal.

L'aérodynamique des pales a été travaillé et optimisée. Les pales sont brevetées, et permettent d'atteindre des niveaux de rendement inégalés.

Lors d'une rotation, la pale verra le vent relatif venir de droite (en traversant le flux d'air), puis de gauche (en revenant à sa position). Pendant ce trajet, l'angle d'incidence du vent relatif va varier, et atteindre des incidences qui dépassent l'angle de décrochement aérodynamique. Le phénomène qui est redouté en aéronautique et volontairement recherché dans l'éolien à axe vertical. Ce moment court et transitoire permet d'augmenter la portance de la pale et le couple de l'hélice.

EOLIE est une des seules entreprises à maîtriser ce phénomène.