Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN IEC 61400-3-1 de septembre 2019 citée dans cet article a été complétée par l'amendement NF EN IEC 61400-3-1/A11 (C57-700-3-1/A11) : Systèmes de génération d’énergie éolienne - Partie 3-1 : Exigences de conception des éoliennes fixes en pleine mer (Révision janvier 2021)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille VN2101 (Février 2021)
La norme IEC 61400 citée dans cet article a été complétée par une sixième partie : NF EN IEC 61400-6 (C57-700-6) : Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 6 : exigences en matière de conception du mât et de la fondation (Révision octobre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2009 (Novembre 2020).
Cet article est la réédition actualisée de l’article BM4640 intitulé « Éoliennes » paru en 2009 et rédigé par Marc RAPIN et Philippe LECONTE.
La norme NF EN 61400-3 de juin 2009 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN IEC 61400-3-1 (C57-700-3-1) : Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 3-1 : exigences de conception des éoliennes fixes en pleine mer (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
RÉSUMÉ
L'intérêt premier d'une éolienne se situe dans la récupération de l'énergie cinétique présente dans le vent. Ce dispositif fait appel à des compétences dans des domaines variés, comme l’aérodynamique, la mécanique, les matériaux, la météorologie, etc. Cet article s’attache à exposer le contexte actuel des différents types d’éoliennes (à axe vertical et à axe horizontal), à travers les aspects et les caractéristiques liés à leur utilisation. Leur principe de fonctionnement, et notamment la conception du rotor et des pales (premier étage de la récupération d’énergie) mais encore leur implantation sur site sont des paramètres importants, également abordés dans cet article.
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Lire l’articleABSTRACT
The main utility of the wind turbine is in the transformation of kinetic energy provided by wind. This device calls on various technical and scientific domains such as aerodynamics, mechanics, materials, meteorology, etc. This article describes and explains the context of current machines (vertical- and horizontal-axis) through their various operating characteristics. Their working principles, and especially rotor and blade designs (the first step in energy transformation), and site implementation are also described.
Auteur(s)
-
Marc RAPIN : Délégué général - CEVEO Cluster (Centre Expertise et Valorisation de l’ÉOlien), Énergies Normandie, France
-
Philippe LECONTE : Chef du service Bureaux d’Études Centraux - Direction des Grands moyens techniques de l’Onera, The French Aerospace Lab, Châtillon, France
INTRODUCTION
Les éoliennes représentent une forme très ancienne d’exploitation du vent. Toutefois, leurs principes de fonctionnement ne seront établis qu’au début du XXe siècle, et il faudra attendre en particulier les années 1970-2000 pour voir le développement des éoliennes actuelles, avec une importante évolution à la fois de leur utilisation de par le monde, de leurs taille et puissance, et de leur conception. On est ainsi passé de la petite machine isolée pour le pompage de l’eau aux grands parcs d’aérogénérateurs multimégawatts connectés sur le réseau.
Les progrès technologiques et scientifiques réalisés dans différents domaines de l’ingénieur, dont l’aérodynamique, les structures, les matériaux, l’électrotechnique, la météorologie et le contrôle, ont permis d’améliorer l’efficacité et la fiabilité de ces machines. Les éoliennes tripales à axe horizontal se sont progressivement imposées et représentent la quasi-totalité du marché actuel. Ces progrès ont aussi mené à une réduction très importante du coût du kilowattheure éolien, ce qui conduit à une capacité installée très importante et toujours en croissance en Europe, Amérique et Asie.
Cet article permet de donner une vision globale des aspects liés à l’éolien, d’appréhender, sans être exhaustif, les thématiques impliquées et ses spécificités. Il s’attache en particulier à décrire le potentiel de conversion d’énergie que l’on peut obtenir grâce au rotor d’une éolienne, dont les principes s’apparentent ou sont issus de ceux des hélices et rotors d’hélicoptère.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
renewable | wind energy | rotor
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2001 par Philippe LECONTE, Marc RAPIN, Edmond SZECHENYI
- Version archivée 2 de avr. 2009 par Marc RAPIN, Philippe LECONTE
- Version courante de août 2024 par Marc RAPIN
DOI (Digital Object Identifier)
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Accueil > Ressources documentaires > Archives > [Archives] Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques > Éoliennes - Évolution, principes de base et potentiel de conversion > Conception du rotor
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Pales
En anglais
4. Conception du rotor
4.1 Type de moyeu
L’évolution des conceptions de moyeu a suivi la nécessité de réduire les charges induites par la structure tournante sur cet élément et sur la tour (§ 3.3).
Trois grandes familles dominent dans la conception des moyeux associés au rotor d’une éolienne.
Les moyeux avec pales encastrées ont la conception la plus simple et sont utilisés pour l’ensemble des machines de moyenne et grande puissances. Cette conception n’autorise pas de mouvement des pales (fixées généralement au moyeu par boulonnage) autre que leur flexion naturelle ou éventuellement la variation pilotée du pas (§ 4.3). L’ensemble des vibrations générées par le rotor est transmis au moyeu.
Pour réduire ces efforts et moments, et en particulier, l’important moment de battement, il est donc nécessaire d’introduire des degrés de liberté :
-
les moyeux en balancier pour lesquels les deux pales rigides sont reliées entre elles, et l’ensemble peut osciller autour de l’axe perpendiculaire à l’axe de rotation. Cela permet d’annuler le moment de battement ;
-
les moyeux articulés dont les pales possèdent des degrés de liberté en battement et traînée. Les moments associés n’existent plus. En fonctionnement, le rotor s’équilibre grâce aux articulations de chaque pale. La complexité de ces articulations (nombre de pièces, coût) est la limite de cette technique (voir les techniques appliquées aux hélicoptères).
Ces deux derniers types de moyeu ne sont utilisés que pour les petites machines et quelques éoliennes de moyenne puissance. La tendance est de conserver un moyeu rigide et de diminuer les contraintes résultantes ; soit les pales restent rigides et l’on intercale un élément (composite)...
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Conception du rotor
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GWEC - * - Global Wind Energy Council http://www.gwec.net
-
(2) - SER - * - Syndicat des Énergies Renouvelables http://www.enr.fr
-
(3) - RTE - * - Réseau de Transport d’Électricité http://www.rte-france.com
-
(4) - WINEUR - * - Project, Wind Energy Integration in the Urban Environment http://www.urbanwind.net
-
(5) - RAPIN (M.), NOËL (J.-M.) - Du petit éolien à l’éolien offshore. - 2e édition, Dunod (2014).
-
(6) - GIPE (P.) - Wind energy – Comes of age. - Wiley (1995).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Colloque National éolien : organisé annuellement par FEE http://colloque-national-eolien.fr
Rencontres Windustry France : organisées annuellement par le SER http://www.windustry.fr
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