Turbina eoliana

Ternel Francis a scris:Cu toate acestea, pare să se transforme puțin mai lent.

Ternel Francis a scris:Pentru o turbină eoliană cu navă modernă:
În timp ce navigați de mai bine de 40 de ani, am avut ocazia să apreciez aceste superbe mașini ecologice care sunt barcile noastre cu pânze care pot naviga cu forța vântului folosind doar câțiva metri pătrați de țesătură.
De ce nu folosiți pânzele pe uscat pentru a recupera forța vântului?
Evident, aceasta există de milenii, „morile cretane” din Marea Egee sunt cele mai bune exemple. Pe lângă funcțiile lor principale, de a trage apă sau de a măcina cerealele, sunt frumoase și chiar au devenit un simbol estetic al insulelor grecești.
Principiul acestor pânze triunghiulare, înfășurate pe spare, este genial, dar are un dezavantaj: necesită o monitorizare constantă. Morarii lor au trebuit, zi și noapte, să pună suprafața dreaptă a velei sub pedeapsa distrugerii cu un vânt prea puternic (Meltemul care suflă în această regiune ajunge foarte des la forța 8 ...).
Barcile noastre moderne au luat, prin perfecționarea acesteia, acest mijloc de reducere a pânzelor înfășurându-se pe forestay pentru brațele sau chiar în interiorul catargului pentru vele principale. Aceste procese, acum generalizate pe bărci cu pânze, sunt perfect fiabile și funcționează în cele mai proaste condiții meteorologice.
Deci, de ce să nu luăm acest principiu ancestral folosind tehnicile noastre actuale?
O turbină eoliană modernă, ale cărei pânze ar fi înfășurate de motoare electrice sclavate electronic de forța și direcția vântului măsurat cu ajutorul unei palete-anemometru, este perfect realizabil. Materialul necesar, de calitate marină, prin urmare rezistent la condiții extreme, este ușor disponibil în toate dimensiunile, deoarece este distribuit pe scară largă în iahturi. Pentru realizarea pânzelor, s-au înregistrat progrese foarte importante în ceea ce privește calitatea țesăturilor, făcându-le mai rezistente și perfect potrivite pentru o funcționare continuă.

Evident, pentru puteri mari, o turbină eoliană cu pânză nu poate concura niciodată cu turbine eoliene mari cu trei palete, problemele tehnice ar fi de netrecut cu suprafețele pânzei prea mari.

Pe de altă parte, în dimensiuni realiste (mai puțin de 10m în diametru), deci pentru puteri mici sau medii, ar fi la fel de eficient ca o turbină eoliană tradițională cu trei palete fără a fi mai scumpă (costul său ar fi comparabil cu cel al montajului unui velier. mijlocii).

În plus, prin întoarcerea mai lentă, este mult mai liniștită, ceea ce i-ar permite să fie utilizat într-un mediu urbanizat, dar vântos, cum ar fi coasta și nu neapărat în mediul rural deschis sau în larg, ca în cazul turbinelor eoliene actuale. Un alt avantaj al acestei viteze mai mici: ar economisi păsările, spre deosebire de lamele mari cu trei lame care provoacă un adevărat masacru ...
Ar fi și ea mai sigur deoarece o velă sfâșiată de furtună este mai puțin periculoasă decât lamele de carbon care joacă „sabii zburătoare”.
Și, mai presus de toate, ar fi fără îndoială mai estetic; și această din urmă calitate este departe de a fi neglijabilă atunci când vine vorba de principalul argument al lobby-ului anti-vânt ...
Mărimea sa modestă și calitățile specifice ar face mai ușoară localizarea geografică chiar și în zonele locuite și, prin urmare, aproape de necesitățile de energie electrică. De ce să nu echipăm porturile de agrement, de exemplu, pentru a le asigura autonomia electrică sau sensurile giratorii pentru iluminatul lor?

O mică turbină eoliană autoreglabilă :

Pentru uz casnic, prin urmare cu dimensiuni reduse (mai puțin de 2 sau 3 m în diametru), deci cu putere redusă, servocomanda prin motoare electrice a pânzelor devine prea costisitoare și cu un randament energetic prea mic dacă vântul este neregulat. (ceea ce este întotdeauna cazul micilor turbine eoliene aproape de sol). Cu o reglementare solicitată prea des, energia electrică produsă va fi utilizată doar pentru acționarea motoarelor de înfășurare ... Această mică turbină eoliană cu pânze ar fi cu siguranță decorativă, dar din păcate ineficientă!
Prin urmare, trebuie să găsim o modalitate de a permite autoreglementarea acestuia
Pentru a înfășura pânzele pe spare, pe lângă forța vântului, singura forță utilizabilă care nu necesită intrare externă este forța centrifugă.
A putea folosi masa contragreutate care se îndepărtează de axă în funcție de viteza de rotație și, prin urmare, de forța vântului, ar fi o soluție bună, deoarece ar face ca turbina eoliană să fie autonomă. nimic inventat: James Watt a fost cel care, în secolul al XVIII-lea, a avut ideea strălucitoare a regulatorului cu bile)
Un alt avantaj: funcția de reglare a vitezei de rotație. Masa contragreutăților care se comportă ca o volantă ar putea face turbina eoliană mai puțin dependentă de variațiile vântului, care ar fi favorabile producției de energie electrică; generatoare care funcționează cel mai bine la viteză reglată.

Prin urmare, ideea este atractivă pe hârtie, dar implementarea ei relevă multe dificultăți, deoarece am reușit să le descopăr făcând un model de 1m în diametru (vezi fotografiile).
1- Cum se face un regulator cu bile care funcționează în plan vertical? Într-adevăr, în acest caz, intervine gravitația: bila superioară tinde să „cadă” spre axă și cea inferioară să se abată de la ea. Există o singură soluție: conectați-le cu un paralelogram dublu deformabil centrat pe axă, care neutralizează gravitația. Ușor de realizat pentru o pereche de contragreutăți, este mult mai complex atunci când există mai multe.
2- Este necesar ca forța centrifugă să fie suficientă pentru a permite înfășurarea, astfel încât masa contragreutăților să fie adaptată la suprafața velelor. Aceste date esențiale sunt dificil de calculat, singurele soluții găsite: o poziție reglabilă în raport cu axa și ... încercare și eroare.
3- Este necesară transformarea acestei deplasări axiale în înfășurarea pânzelor. Am făcut acest lucru copiind ceea ce se face pe bărci cu pânze printr-o frânghie înfășurată pe un tambur la baza velelor.Este într-un circuit închis, deoarece trebuie să funcționeze în ambele direcții: înfășurare - desfacere. Și pentru a evita fricțiunile, toate returnările trebuie făcute pe scripete, capătul fiind tensionat de un cablu bungee.
4- O altă variabilă care trebuie evident luată în considerare: lungimea „foilor” folosite pentru „mărginirea” sau „șocarea” pânzelor. De data aceasta, regulatorul cu bile oferă cu ușurință soluția: prin fixarea foilor pe contragreutăți, ale căror mișcări centrifuge sau centripete în funcție de viteza de rotație permit reglarea automat a velelor în funcție de înfășurare.
5- Odată înfășurate când vântul este puternic, pânzele trebuie să se poată relaxa singure atunci când slăbește, așa că trebuie să oferim arcuri de întoarcere sau cabluri bungee pe regulator pentru întoarcerea acestuia în centru. (Watt folosește gravitația pentru reveniți la zero).

Rezultate practice: Modelul funcționează bine în vânturi moderate (forțe 3-6), dar nu l-am testat încă cu vânturi furtunoase. Este încă perfectibil pentru vânturile ușoare, deoarece fricțiunea este încă prea mare, în special pentru axa de rotație care nu este încă montată pe rulmenți cu bile. În cele din urmă, rămâne să se realizeze cuplarea electrică cu un generator mic.
NB: Pentru acest model, guvernatorul centrifug poate părea supradimensionat (deci inestetic; ceea ce este deosebit de dăunător pentru o turbină eoliană cu pânze), dar cred că la o scară mai mare ar putea fi proporțional mai puțin important. În plus, pentru a fi mai puțin vizibil, ar putea fi așezat în spatele velelor.