Comment ça fonctionne ?
| Éléments constitutifs d'un aérogénérateur |
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Il s’agit d’une composante cruciale de l’éolienne car c’est ce mécanisme qui permet de récupérer l’énergie du vent. Nos éoliennes possèdent trois pales, ce qui permet d’assurer un fonctionnement beaucoup plus équilibré. Ces pales, en fibre de verre, d’un profil similaire à celui d’une aile d'avion permettent de transformer l'énergie du vent en énergie mécanique (rotation de l'axe). Le couple de démarrage est d’autant plus important que le nombre de pales est élevé.
La génératrice transforme l'énergie mécanique du rotor en énergie électrique.
Nos génératrices sont équipées d'aimants permanents : elles ne possèdent pas de balais-collecteurs ce qui permet d'éviter l'usure des pièces ; elle a été spécifiquement conçue pour chaque modèle d’éoliennes et produit de l’électricité même à une vitesse lente (à partir de 3m/s). Cette génératrice ne possède pas de boîtier multiplicateur et la transmission est directe, ce qui assure une meilleure robustesse de l’ensemble et évite d'avoir à effectuer une vidange de ce boîtier. Nos génératrices sont de type synchrone. En version synchrone le courant produit peut être utilisé directement sans passer par le réseau. La production d’énergie démarre pour une vitesse de vent plus faible, avant le point nominal. En version asynchrone le courant produit ne peut être utilisé qu’en injection dans le réseau, et ne peut fonctionner qu’à partir du seuil nominal de production, correspondant à une certaine vitesse de vent. Notre génératrice synchrone est composée d'un rotor tournant, appelé inducteur. Par la rotation du rotor à l'intérieur du stator (l'induit), un courant alternatif est créé aux bornes du stator. Cette génératrice étant indépendante du réseau, elle fournit une tension d’amplitude et de fréquence variable en fonction de la vitesse de rotation, donc de la vitesse du vent. Le redresseur transforme l'électricité produite par la génératrice en courant continu. Le raccordement au réseau qui, lui, exige une fréquence et une amplitude fixe, s'effectue par un onduleur qui reconstruit une onde sinusoïdale parfaite. Dans cette configuration un système de découplage automatique est nécessaire. Ce système permettra l'arrêt de l'éolienne en cas d’absence de tension dans le réseau EDF. Il s'agit d'une sécurité pour éviter tout risque d’électrisation voire d’électrocution car la génératrice continue de produire. Ce dispositif est monté sur toutes les éoliennes déchargeant leur production dans le réseau. Nos onduleurs respectent la norme DIN VDE 0126 qui certifie l'intégration de la fonction de découplage.
La nacelle est un dispositif mobile qui abrite les composants servant à la production d'énergie électrique. Cette nacelle peut pivoter librement sur l'axe du mât afin que le rotor s’oriente dans la direction du vent.
Pour protéger l’éolienne en cas de forts vents, il existe différents systèmes afin de contrôler la vitesse de rotation du rotor ou de stopper la machine. Le freinage du rotor de nos machines est effectué à l’aide d’un frein électromagnétique.
Elles améliorent l’aérodynamisme de la nacelle et donc les performances de la génératrice. L'anémomètre effectue la mesure de la vitesse du vent et la girouette sa direction. En fonction de ces deux informations, le contôleur placera l'éolienne face au vent, s'il est suffisant, et de travers s'il est trop important. Lê mât permet de positionner l’ensemble rotor, nacelle et pâles assez haut afin de récupérer le plus de vent possible. Il existe plusieurs types de mats suivant les charges et les puissances.
Il est à noter que les modèles 3 kW, 5 kW et 10 kW sur mât de 11 m sont disponibles avec le nouveau mât conique autoporté :
Nos éoliennes sont équipées d’un safran. Il remplace l'anémomètre ainsi que la girouette.
Celui-ci est composé d’une queue de safran et d’une dérive ; il est le « gouvernail » de l’éolienne et lui permet de s’orienter face au vent. Comme son nom l’indique, sa fonction principale est de redresser le courant électrique qui sort de la génératrice. Ce courant électrique de tension triphasée d’amplitude et de fréquence variable est régulé par le redresseur afin de garantir à sa sortie un courant continu régulier. Sa présence dans l’installation électrique est indispensable et essentielle: il doit notamment permettre une charge constante aux batteries lorsqu’il s’agit d’un montage en « stockage sur batteries », et doit également gérer les surtensions et sous-tensions à la sortie de la génératrice.
L’onduleur permet de transformer le courant électrique continu sortant des batteries ou du redresseur en courant alternatif 230 volts 50 hertz (ou 400 volts 50 hertz) autrement dit en courant électrique exploitable par n’importe quel appareil qui se branche sur une prise électrique de votre habitat.
Nos onduleurs sont équipés d’un système de bascule entièrement automatisé qui permet de consommer en priorité l’énergie produite par le système éolien. Particularités de l’onduleur batterie : Lorsque l’aérogénérateur produit de l’énergie et que l’utilisateur en consomme, l’électricité est transmise « en direct », c'est-à-dire sans passer par les batteries. L’onduleur gère le choix de la source d'approvisionnement (batteries ou réseau EDF) en fonction de l'état de charge des batteries. Par exemple, si l’éolienne produit 3kW et que l’utilisateur consomme 2kW, 2kW passeront en direct, et 1kW seront utilisés pour recharger les batteries. De même, si l’éolienne produit 2kW et que l’utilisateur consomme 3kW, 2kW passeront en direct, et les 1kW manquants seront fournis par les batteries. Ce niveau peut être réglé par l’utilisateur par le biais du contrôleur de charge, soit en fonction de leur profondeur de décharge (exprimé en pourcentage) soit en fonction de la tension à leurs bornes. Par exemple : les batteries sont chargées, vous utilisez l’énergie produite par votre système éolien. Les batteries sont faibles, vous êtes connecté au réseau et la production de l’éolienne sera entièrement dédiée pour la recharge des batteries. La profondeur de décharge est un facteur qui influe grandement sur la durée de vie des batteries (pour les batteries au plomb). Le contrôleur de charge permet à l’utilisateur de visualiser et de régler le niveau de décharge pour éviter l’usure trop rapide des accumulateurs, ainsi que de définir un seuil de charge pour la remise en fonction des batteries ; ces paramètres étant définis par l’utilisateur selon ses besoins et les conseils du fournisseur. A sa conception, l’onduleur est préprogrammé de la façon suivante : L’énergie des batteries est utilisée tant que celles-ci sont chargées à plus de 50%. Lorsque les batteries arrivent à 50% de charge, l’onduleur bascule automatiquement sur le réseau EDF. Le consommateur va donc utiliser l’énergie du réseau EDF le temps que l’éolienne recharge les batteries à 90%. Le déchargement des batteries de 100% à 50% puis le rechargement à 90% s’appelle un « cycle ». L’onduleur est donc une pièce maîtresse de l’installation électrique. Pour cette raison nous avons sélectionné des onduleurs de qualité, fabriqués en France. Nous sélectionnons l’onduleur qui correspond le mieux à vos nécessités en fonction de la puissance de votre installation et de vos besoins.
Dans le cas d’une revente de la production d’électricité, il est nécessaire d’installer en plus du redresseur et de l’onduleur un coffret de couplage réseau (pour une revente totale de la production OU pour une revente du surplus).
Le coupleur de réseau est intégré dans l'onduleur. Ce coffret se compose de 2 éléments : - L’organe de découplage assure l’ouverture du circuit entre l’éolienne et le réseau EDF. - Le coffret de commande permet le fonctionnement normal des protections installées sur le réseau, et de ne pas alimenter les autres installations à une tension ou à une fréquence anormale.
Les batteries utilisées pour le stockage de l'électricité sont différentes de celles utilisées dans votre voiture. Leur différence ? La technologie utilisée :
- Une batterie de voiture est une batterie qui se charge très rapidement et qui est capable de restituer un courant très intense. En revanche, ce courant ne sera disponible que pendant quelques secondes. - Une batterie de stockage, appelée également batterie à charge profonde, se chargera doucement mais pourra fournir du courant pendant une longue durée. Nos batteries à charge profonde sont composées d'électrolytes de type gel pour garantir sécurité et durée de vie. Un pack de 20 batteries de 12V est destiné à assurer le stockage de l’énergie produite par votre éolienne. Ces batteries doivent être assemblées en série afin de générer une tension de 240 volts. (Petit rappel: 20 batteries de 12V/200Ah montées en séries donnent 240V/200Ah. Montées en parallèle elles donnent 12V/4000Ah). Le déchargement des batteries de 100% à 50% puis le rechargement à 90% s’appelle un « cycle ». La durée de vie de nos batteries est de 440 cycles pour un déchargement à 50%, 700 à 60% et 1200 à 80%. La durée de vie d’une batterie peut donc varier de 4 à 10 ans, en fonction de l’utilisation qui en est faite. La profondeur de décharge (ou pourcentage) est un facteur qui influe grandement sur la durée de vie des batteries. Nos batteries, lorsqu'elles sont chargées et se déchargent jusqu'à 50 %, permettent d'assurer une autonomie énergétique moyenne d'un jour et demi pour un foyer français moyen qui consommerait 4000 kWh/an. Pour améliorer la longévité des batteries, plusieurs paramètres sont à considérer : - Une batterie doit être toujours chargée, même en cas de non utilisation. - Elle doit être située dans un endroit sec, à l’abri du soleil. - Elle doit être située dans un milieu entre 0 et 20 °C. - Le local doit être ventilé pour évacuer les émanations d’hydrogène. - Elle ne doit pas être surchargée (le redresseur régulateur a pour fonction d’optimiser sa charge). Attention au lieu de stockage des batteries : la durée de vie est divisée par 2 à 30°, il faut donc éviter de les stocker dans un abri métallique en plein été. Par temps froid, c’est la capacité de charge qui est réduite : moins 30% à moins 15°. |
