Transformer l'énergie éolienne est un moyen d'obtenir de l'électricité bon marché. Il existe de nombreux modèles d'éoliennes. Certains d'entre eux sont conçus pour une efficacité maximale, d'autres sont utilisés sans prétention. Le deuxième groupe comprend le rotor Savonius, créé il y a environ 100 ans, il est toujours utilisé avec succès pour résoudre divers problèmes techniques.
Histoire de la Création
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - inventeur finlandais, est devenu célèbre pour ses travaux en physique liés à l'étude de l'énergie éolienne. Au cours de sa vie, il a reçu plusieurs brevets qui sont utilisés non seulement pour créer des éoliennes, mais aussi dans la construction navale, ainsi que dans les systèmes de ventilation des voitures de chemin de fer et des bus modernes.
Un autre inventeur allemand - Anton Flettner (1888 - 1861) au début du siècle dernier a proposé une alternative à la voile classique, créant le soi-disant rotor Flettner. L'essentiel de l'inventionse réduisait à ceci: un cylindre en rotation, soufflé par le vent, recevait une force dirigée dans le sens horizontal, supérieure à 50 fois la force du flux d'air. Grâce à cette découverte, plusieurs navires ont été construits qui utilisent la puissance du vent pour se déplacer. Contrairement aux voiliers conventionnels, ces navires n'étaient pas complètement autonomes en énergie. Des moteurs étaient nécessaires pour faire tourner le rotor.
En réfléchissant à la voile de Flettner, Savonius est arrivé à la conclusion que l'énergie éolienne pouvait également être utilisée pour la faire tourner. En 1926, il a développé et breveté la conception d'un cylindre ouvert avec des lames dirigées de manière opposée à l'intérieur.
Un peu de physique
D'abord, un peu de théorie. Tout le monde a remarqué qu'en faisant du vélo, l'air crée une résistance importante au mouvement. Et plus la vitesse est élevée, plus cette valeur est élevée. Le deuxième facteur affectant la résistance est la section transversale du corps affectée par le flux d'air. Mais il y a une troisième quantité, qui est liée à la géométrie du corps. C'est exactement ce que les concepteurs de carrosserie tentent de réduire en matière d'aérodynamisme.
Par exemple, on peut dire que trois plaques avec la même section transversale, mais ayant des formes différentes: concave, droite et convexe, auront un coefficient de traînée très différent. Pour une forme convexe, ce sera 0, 34, pour une droite - 1, 1, pour une concave - 1, 33. C'est la forme concave qui a été prise pour les pales du rotor Savonius. Il est reconnu comme l'hébergeur le plus efficaceénergie éolienne.
Le principe de fonctionnement du rotor Savonius
Contrairement à la voile de Flettner, Savonius a proposé de diviser le cylindre en deux moitiés et de les déplacer l'une par rapport à l'autre pour obtenir les pales et l'espace entre elles. L'essence de l'idée de Savonius était que le flux d'air frappant une pale n'allait pas seulement sur le côté après cela, mais, passant par l'espace axial, était redirigé vers la deuxième pale, ce qui augmentait considérablement l'effet du vent.
Ce principe de fonctionnement permet au rotor Savonius de fonctionner même par vent léger.
Il existe plusieurs options de profil:
- Les pales sont fixées sur l'axe de manière à ce qu'il n'y ait pas d'entrefer entre elles. Il s'agit de la version la plus simple des nombreuses descriptions du rotor Savonius.
- La base d'une lame est insérée dans la base de l'autre. Un écart important subsiste le long de la ligne d'axe. Cette option permet au vent d'une moitié du rotor de se déplacer vers l'autre. Profil plus efficace.
- Identique à la deuxième option, seule la surface des pales est augmentée en ajoutant une plaque droite à l'intérieur.
Champ d'application
Dans les années 60 du siècle dernier, les rotors Savonius étaient utilisés dans les systèmes de ventilation ferroviaire. Ils étaient installés sur les toits des wagons. Pendant le mouvement, le rotor a commencé à tourner et à pomper l'air de la rue dans la pièce. Des systèmes similaires ont également été installés sur les bus.
Aujourd'hui, l'application principale du rotor est danséoliennes à axe vertical. Il existe un certain nombre de conceptions similaires qui combinent deux facteurs:
- axe vertical de rotation;
- sans prétention à la direction du vent.
En plus des éoliennes verticales, il existe des appareils à axe horizontal. Ils se distinguent par un grand retour avec la même force de vent. Structurellement, ils ressemblent aux pales des hélices d'avion, situées sur un axe horizontal et ayant une queue de guidage pour l'alignement avec le vent.
Avantages de l'éolienne Savonius
Malgré le fait que les rotors axiaux verticaux des éoliennes perdent en efficacité par rapport aux rotors axiaux horizontaux, ils présentent encore un certain nombre d'avantages indéniables:
- Travailler dans n'importe quelle zone climatique. En raison de leur petite surface transversale, ils ne craignent pas les vents d'ouragan.
- Ne nécessitent pas d'appareils supplémentaires pour leur lancement. En raison de la forme concave des pales, le lancement se produit à des valeurs de vent minimales - 0,3 m / s. Le générateur atteint des valeurs optimales à une vitesse de flux d'air de 5 m/s.
- En raison du faible niveau sonore jusqu'à 20 dB, l'éolienne peut être installée à proximité d'une habitation, ce qui est important pour la production d'électricité à faible puissance et la perte de courant dans les câbles.
- Ne nécessite pas de direction de vent spécifique. Ils commencent à fonctionner à partir du flux d'air allant sous n'importe quel angle.
- La conception simple réduit les coûts de maintenance.
- Non dangereux pour les oiseaux qui perçoivent la structure dans son ensemble et n'essayent pas de voler à travers les pales.
Les inconvénients des éoliennes verticales incluent une efficacité relativement faible, des coûts plus élevés pour les matériaux de construction, de grandes tailles nécessaires pour atteindre la puissance requise.
Comment fabriquer une éolienne de vos propres mains
Fabriquer un appareil qui alimenterait complètement une maison de campagne en électricité semble peu probable. Cependant, fabriquer une petite éolienne pour produire de l'électricité gratuite qui assure le fonctionnement d'appareils de faible puissance (pompe d'irrigation, éclairage public devant la maison, ouverture de portails automatiques) est à la portée de tout artisan. Pour cela, vous aurez besoin de:
- 3 feuilles d'aluminium de 33 cm de côté et d'environ 1 mm d'épaisseur;
- tuyau d'évacuation de 15 cm de diamètre et 60 cm de long;
- Conduite d'eau de 4 cm;
- générateur électrique (la voiture peut être utilisée);
- raccords (angles en acier, vis autotaraudeuses, écrous, boulons).
Instructions de cuisson
Pour fabriquer un simple rotor Savonius, il vous faut:
- Découpez 3 disques de 33 cm de diamètre dans des feuilles d'aluminium.
- Couper un tuyau d'eau d'un diamètre de 15 cm le long de l'axe pour faire 2 ébauches pour les pales. Ensuite, coupez chaque morceau au milieu. Ainsi, vous obtiendrez 4 lames identiques, de 30 cm de long.
- Percez un trou au centre des disques à travers lequel vous pouvez insérer un tuyau d'eau de 4 cm.
- Connectez les trois disques avec un tuyau, et entre euxinsérer les lames. Deux entre deux disques. Les lames doivent être orientées de sorte que l'angle entre leurs axes soit de 90 degrés. Cela permettra même à un léger vent de faire tourner le générateur.
- Utilisez des coins et des vis autotaraudeuses pour fixer les lames sur les jantes en aluminium.
- Appuyez sur l'arbre du générateur dans la partie inférieure du tuyau, qui est l'axe.
L'éolienne est prête. Il ne reste plus qu'à choisir un site d'installation suffisamment ouvert aux courants d'air. S'il n'y a pas assez de vent, vous pouvez faire un haut mât, au sommet duquel placer le générateur.
Éoliennes verticales préfabriquées
Avec le développement des énergies alternatives, il existe une demande croissante de produits d'alimentation électrique autonome. Actuellement, il existe sur le marché des éoliennes de fabrication russe, dont le prix commence à partir de 60 000 roubles.
Ces unités peuvent être utilisées dans le secteur privé, répondant aux besoins en électricité de 250 W à 250 kW.
