Une éolienne individuelle

Une éolienne individuelle

            Au bout de son mât, cette éolienne mesure 1,60 mètres d’envergure. Elle produit 150 à 180 W/h sous un vent moyen de 40 km/h. Les littoraux Nord-Ouest et Sud-Est de la France sont nettement privilégiés. 

1) Le Principe : 

            L’éolienne est activée par une hélice qui entraîne directement un alternateur d’automobile. Celui-ci est monté dans un berceau abrité sous les capots de la nacelle. Cette éolienne s’oriente grâce à une dérive qui sert aussi de sécurité : en cas de fort vent, l’hélice se dérobe automatiquement pour réduire la prise au vent. La même manœuvre peut être réalisée manuellement en prévision de tempêtes. 

Voici ses caractéristiques principales :

• Diamètre : 160 cm
• Nombre de pales : 3 pales de 75 cm
• Matériaux des pales : Polyester et verre
• Générateur : Alternateur automobile modifié
• Puissance nominale : 150 watts
• Tension de service : 12 volts
• Début de charge : 12 à 14 km/h
• Vent nominal : 35 à 40 km/h (en cours de vérification)
• Protection : effacement latéral avec ressort de rappel      

L’alternateur dispose d’une gestion d’énergie intelligente : son régulateur d’alimentation permet de proportionner directement le courant consommé à celui produit. Lorsque la vitesse de l’hélice est insuffisante, le courant qui alimente l’alternateur diminue afin de ne pas consommer plus qu’il ne fabrique. 

            Le collecteur axial reçoit le courant quelle que soit la position de l’éolienne. Il l’achemine le long du mât jusqu’au point souhaité. De là, il peut être stocké sur des batteries avant d’être ondulé pour alimenter l’équipement choisi.

2) L’alternateur :  

            Pour préserver le modeste rendement de l’éolienne, tout intermédiaire mécanique est proscrit entre l’hélice et l’alternateur. Un moyeu est fixé sur l’arbre de l’alternateur de Ø17mm (en lieu et place de la poulie d’origine). De l’autre coté, le flasque arrière de l’hélice repose directement sur le moyeu. 

            La vitesse de rotation de l’alternateur est donc forcément celle de l’hélice. Or, en dessous de 1000 Tours/min ce modèle automobile (un Valeo A13N de 50 A en 12V) n’est guerre productif. Plutôt que d’augmenter la vitesse de rotation de l’hélice, prévue à 800 tours/min pour des vents locaux dont le régime annuel moyen est de 5,2 m/s, le bobinage du stator à été modifié pour recevoir très exactement 12 spires de Ø1 mm et débiter 150 à 180 Watts à 800 tours/min 

            Ce rebobinage peut être fait manuellement. On peut se procurer le stator rebobiné ou l’alternateur modifié.

3) Le régulateur :  

            Un alternateur doit être excité (alimenté) avec un peu de courant pour en produire beaucoup lorsqu’il est entraîné à une vitesse suffisante. Inconvénient : lorsqu’il ne tourne pas, il ne produit rien mais consomme quand même. Il peut donc vider la batterie. 

            Un régulateur tachymétrique (basé sur la vitesse de rotation) résout ce problème. Il associe production et consommation de courant : tant que l’alternateur ne tourne pas, il ne reçoit pas de courant. Cette régulation automatique peut adopter des solutions techniques diverses, électromécanique, hybrides ou complètement électronique.

4) L’hélice :  

Taille en cm	Poids moyen en grammes	Puissance en watts à 10 m/s	Vitesse de rotation en tr/min à 10m/s
29	110	71	2035
36	170	117	1571
48	175	188	1230
62	285	324	933
75	580	471	775
85	870	598	689
105	1300	795	591
205	5900	3392	288

 5) Le collecteur axial : 

            La nacelle pivote dans tous les sens selon les caprices du vent : il n’est donc pas question de relier l’alternateur à des fils fixes qui seraient rapidement arrachés. Il faut adopter un système permettant cette libre rotation sans inconvénient pour les conducteurs et sans freiner l’orientation automatique de l’éolienne face au vent. A la sortie de l’alternateur, les fils sont connectés à des balais qui frottent sur les pistes respectives d’un cylindre isolant. Constituées de cylindres en cuivre encastrés les uns dans les autres et séparés par un isolant, ces pistes sont elles-mêmes reliées à des fils fixes.

6) La dérive :  

            Tant que le vent est de force modérée, la dérive maintient l’éolienne dans l’axe du vent de manière que les pâles exploitent le flux au maximum. Mais en cas de vent excessif, elle participe à son « effacement latéral » : la nacelle s’oriente automatiquement de façon à présenter l’hélice de biais pour diminuer la prise au vent. 

            Ce dispositif exploite le décalage entre l’axe de l’hélice (ou s’applique la force du vent) et l’axe de rotation de la nacelle. Plus le venet presse sur l’hélice, plus celle-ci tend à faire pivoter la nacelle. Tant que la force de vent n’est pas excessive, la dérive contrarie ce mouvement et maintient l’éolienne face au vent. Mais lorsque la vitesse du vent dépasse un seuil critique, les ressorts qui maintiennent la dérive en position cèdent : la dérive se replie partiellement et proportionnellement à la force du vent et cesse de maintenir l’éolienne dans l’axe du vent. 

            Après la bourrasque, l’effort des ressorts redevient supérieur à la force du vent exercée sur la queue de la dérive : celle ci revient à sa place pour orienter à nouveau l’éolienne face au vent.