Conception d'un circuit électrique alimenté par une éolienne Piggott

Gipsa-Lab/Ense3

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Conception_d%27un_circuit_%C3%A9lectrique_aliment%C3%A9_par_une_%C3%A9olienne_Piggott

Dernière modification le 15/05/2024

Difficulté

Hard Difficile

Durée

7 day(s) jour(s)

Coût

50 EUR (€)

Description

Ce tutoriel présente les étapes de conception d’un circuit électrique servant à alimenter une charge à partir d’une éolienne Piggott. (cf tuto éolienne Piggott pour savoir comment la réaliser). Ce projet a été réalisé dans le cadre d’un projet étudiant en collaboration entre une association LowTech étudiante Pas’tech et le laboratoire Gipsa-Lab de Grenoble.

Sommaire

éolienne, piggott, horizontale, wind, tuaf36d81e49f623419d48c1eb683f755d, autoconsomation, Batterie plomb, circuit électrique

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Introduction

L’électricité est devenu dans notre société actuelle un besoin vital, son accès n’est malheureusement pas assuré/garanti pour tous, et surtout dans des zones reculées. Ainsi, utiliser une source d’énergie renouvelable à l’instar d’une éolienne Piggott permettrait d’assurer par exemple l’alimentation de l’éclairage, d’un réfrigérateur ou encore la recharge de téléphones portables d’une habitation.

La réalisation de l’éolienne Piggott étant documentée par le tutoriel ci-après https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Eolienne_200W. L’objectif est de réaliser son circuit électrique permettant de recharger un système de batteries de récupération, sans avoir recourt à un système de régulation électronique.

Nous présenterons dans ce tutoriel la démarche que nous avons suivis

Étape 1 - Evaluer les données de vent du lieu d’installation

Il est indispensable d’avoir connaissance de la vitesse de vent moyenne et annuelle du lieu de l’implantation de l’éolienne pour pouvoir estimer la puissance électrique qu’elle fournira. Pour cela, on peut vous recommander plusieurs sites fiables répertoriant la vitesse du vent sur une localisation.

Global Wind Atlas : https://globalwindatlas.info/fr

Météo Blue : https://www.meteoblue.com/fr/meteo/semaine/grenoble_france_3014728

Néanmoins, il faut avoir en tête la vitesse du vent varie considérablement en fonction de l’altitude. Il faudra donc considérer une marge de sécurité quant à la vitesse de vent considérée pour le dimensionnement. On peut alors estimer la puissance du vent :

Pvent =1/2 * S *v^3 avec la masse volumique (soit 1,3 kg/m3) , S la surface balayée par l’hélice, v la vitesse du vent en m/s .

Étape 2 - Caractéristique de l'hélice

Grandeurs à étudier

Une éolienne produit une puissance électrique à partir de la vitesse du vent. Une partie puissance du vent, Pvent, est transformée en puissance mécanique, Pméca, ce qui permet la rotation des hélices. Enfin, une partie d'entre elle est convertie en puissance électrique, Pélec, grâce au couplage avec le moteur.

Le Cp est définie comme le rapport entre la puissance récupérée par l’éolienne et la puissance du vent délivrée :

Cp = Puissance éolienne / Puissance du vent avec 0 < Cp < 0,59 , limite de Betz

Il dépend de λ, le rapport de la vitesse de rotation de l’hélice sur la vitesse du vent :

λ = Vitesse de rotation des pales / Vitesse du vent  

On doit normalement s’attendre à 4 < λ < 10 .

Pour caractériser l'hélice, il faut tracer la courbe du Cp en fonction de λ . Le but est de trouver le λ optimal tel que le Cp soit maximal.

Résultats pour une éolienne Piggot de 200W

Pour tracer cette courbe, il faut

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