Depuis l'invention du voilier dans l'Égypte antique, l'humanité exploite la force du vent pour se déplacer, se divertir, cultiver ses terres et produire de l'énergie. Les éoliennes modernes sont directement issues des premiers moulins à vent qui servaient autrefois à moudre le grain et à actionner des pompes à eau dans les campagnes.
Les pales d'une éolienne à axe vertical (ÉAV) tournent autour d'un arbre perpendiculaire au sol. Contrairement aux éoliennes à axe horizontal, elles n'exigent donc aucun système d'orientation face au vent, ce qui les rend particulièrement adaptées aux sites où la direction du vent est instable.
Le rapport de vitesse en bout de pale, aussi appelé tip-speed ratio, mesure la vitesse de rotation des extrémités des pales par rapport à la vitesse du vent. Ce paramètre dépend étroitement de la conception des pales et joue un rôle déterminant dans le rendement global de la machine. Voici comment le calculer facilement.
Matériel nécessaire
- Une calculatrice
- Un mètre ruban
Instructions pas à pas
1. Convertir la vitesse du vent
Notez la vitesse du vent en miles par heure (mph) pour laquelle vous souhaitez obtenir le rapport. Divisez cette valeur par 2,24 afin de la convertir en mètres par seconde (m/s), puis notez le résultat. Par exemple, si le vent souffle à 35 mph, vous obtenez 15,63 mètres par seconde.
2. Mesurer la longueur des pales
Relevez la longueur des pales de l'éolienne en pieds. Si vous ne disposez pas de cette donnée, mesurez une pale depuis son moyeu jusqu'à son extrémité à l'aide du mètre ruban. Divisez ensuite la longueur par 3,28 pour la convertir en mètres et notez votre réponse. Par exemple, si la pale mesure 4 pieds, cela correspond à 1,22 mètre.
3. Convertir la vitesse de rotation
Notez la vitesse de rotation de la turbine en tours par minute (tr/min). Multipliez cette valeur par 6,2832 (soit 2π), puis divisez le résultat par 60 pour l'exprimer en radians par seconde. Notez votre réponse. Par exemple, si la turbine tourne à 500 tr/min, vous obtenez 52,36 radians par seconde.
4. Calculer le rapport de vitesse
Multiplication finale : multipliez la vitesse de rotation en radians par seconde par la longueur de la pale en mètres, puis divisez ce produit par la vitesse du vent en mètres par seconde. Notez le résultat obtenu. Par exemple, avec une vitesse de rotation de 52,36 radians par seconde, une pale de 1,22 mètre et un vent de 15,63 mètres par seconde, le résultat est de 4,09.
5. Vérifier et consigner le résultat
Revoyez chaque étape du calcul afin d'écarter toute erreur de conversion ou de saisie. Consignez ensuite le résultat final : il s'agit du rapport de vitesse en bout de pale de votre éolienne à axe vertical. À titre indicatif, la plupart des éoliennes à axe vertical atteignent leur rendement optimal pour un rapport compris entre 2 et 4, selon le type de rotor (Savonius ou Darrieus).
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/energy-efficient-homes/1007118868.html