Conception de turbine éolienneLa conception de turbines éoliennes est le processus de définition de la forme et des spécifications d'une éolienne afin d'extraire efficacement l'énergie du vent. Une installation d'éolienne intègre les équipements nécessaires pour capturer l'énergie du vent, orienter la turbine dans le vent, transformer la rotation mécanique en énergie électrique et d'autres systèmes pour démarrer, arrêter et contrôler la turbine. Cet article couvre la conception des turbines éoliennes à axe horizontal (HAWT) puisque la majorité des turbines commerciales utilisent cette conception.
ÉolienneUne éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, dite énergie éolienne, laquelle est ensuite le plus souvent transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées « aérogénérateurs », tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées « éoliennes de pompage » ou « pompes à vent ». Une forme ancienne d'éolienne est le moulin à vent.
Vent géostrophiqueLe vent géostrophique se définit comme le vent qui résulterait de l'équilibre géostrophique entre la force de Coriolis et la force du gradient de pression atmosphérique agissant sur une parcelle d'air. Ce vent soufflerait parallèlement aux isobares dans l'atmosphère. La plus grande partie de l'écoulement atmosphérique, au-dessus de la couche limite en dehors des tropiques, est proche de l'équilibre géostrophique, ce qui en fait une approximation communément utilisée en météorologie.
VentLe vent est le mouvement d'une partie du gaz constituant une atmosphère planétaire située à la surface d'une planète. Les vents sont globalement provoqués par un réchauffement inégalement réparti à la surface de la planète provenant du rayonnement stellaire (énergie solaire) et par la rotation de la planète. Sur Terre, ce déplacement est essentiel à l'explication de tous les phénomènes météorologiques. Le vent est mécaniquement décrit par les lois de la dynamique des fluides, comme les courants marins.
Cisaillement (météorologie)vignette|upright=1.5|alt=Ciel bleu comportant quelques nuages épars|Nuages de type cirrus avec des signes de vents cisaillants en haute altitude Le cisaillement du vent est une différence de la vitesse ou de la direction du vent entre deux points suffisamment proches dans l'atmosphère. Selon que les deux points de référence sont à des altitudes différentes ou à des coordonnées géographiques différentes, le cisaillement est dit vertical ou horizontal.
Wind-turbine aerodynamicsThe primary application of wind turbines is to generate energy using the wind. Hence, the aerodynamics is a very important aspect of wind turbines. Like most machines, wind turbines come in many different types, all of them based on different energy extraction concepts. Though the details of the aerodynamics depend very much on the topology, some fundamental concepts apply to all turbines. Every topology has a maximum power for a given flow, and some topologies are better than others.
Darrieus wind turbineThe Darrieus wind turbine is a type of vertical axis wind turbine (VAWT) used to generate electricity from wind energy. The turbine consists of a number of curved aerofoil blades mounted on a rotating shaft or framework. The curvature of the blades allows the blade to be stressed only in tension at high rotating speeds. There are several closely related wind turbines that use straight blades. This design of the turbine was patented by Georges Jean Marie Darrieus, a French aeronautical engineer; filing for the patent was October 1, 1926.
Rotor de SavoniusLe rotor de Savonius est une éolienne à axe vertical inventée par l'ingénieur finlandais Sigurd Savonius en 1924 et brevetée en 1929. Il entre dans la catégorie des machines dites "à traînée différentielle". Le fonctionnement du rotor de Savonius est basé sur un couple aérodynamique induit par la déflexion de l'écoulement sur les pales. Le type Savonius, constitué schématiquement de deux godets demi-cylindriques légèrement désaxés présente un grand nombre d'avantages.
Vent dominantright|thumb|400px|Carte mondiale des vents dominants à la surface terrestre. au nord du tropique du Cancer et au sud du tropique du Capricorne. Vents d'est (les alizés) sous les tropiques : dans l'hémisphère nord, dans l'hémisphère sud. vignette|redresse=1.3|Carte météorologique animée de l'Atlantique Nord. L'anticyclone des Açores (A) et la dépression d'Islande régissent les climats de l'Europe. En été, l'anticyclone étire une crête barométrique jusqu'à la Cornouaille, donnant des vents d'ouest.
Énergie éolienneL’énergie éolienne est l'énergie du vent, dont la force motrice (énergie cinétique) est utilisée dans le déplacement de voiliers et autres véhicules ou transformée au moyen d'un dispositif aérogénérateur, comme une éolienne ou un moulin à vent, en une énergie diversement utilisable. L'énergie éolienne est une énergie renouvelable. L'énergie éolienne est une source d'énergie intermittente qui n'est pas produite à la demande, mais selon les conditions météorologiques ; elle nécessite donc des installations de production ou de stockage en remplacement pendant ses périodes d'indisponibilité.
Vertical-axis wind turbineA vertical-axis wind turbine (VAWT) is a type of wind turbine where the main rotor shaft is set transverse to the wind while the main components are located at the base of the turbine. This arrangement allows the generator and gearbox to be located close to the ground, facilitating service and repair. VAWTs do not need to be pointed into the wind, which removes the need for wind-sensing and orientation mechanisms. Major drawbacks for the early designs (Savonius, Darrieus and giromill) included the significant torque ripple during each revolution, and the large bending moments on the blades.
Wind directionWind direction is generally reported by the direction from which the wind originates. For example, a north or northerly wind blows from the north to the south; the exceptions are onshore winds (blowing onto the shore from the water) and offshore winds (blowing off the shore to the water). Wind direction is usually reported in cardinal (or compass) direction, or in degrees. Consequently, a wind blowing from the north has a wind direction referred to as 0° (360°); a wind blowing from the east has a wind direction referred to as 90°, etc.
Wind gradientIn common usage, wind gradient, more specifically wind speed gradient or wind velocity gradient, or alternatively shear wind, is the vertical component of the gradient of the mean horizontal wind speed in the lower atmosphere. It is the rate of increase of wind strength with unit increase in height above ground level. In metric units, it is often measured in units of meters per second of speed, per kilometer of height (m/s/km), which reduces to the standard unit of shear rate, inverse seconds (s−1).
Vent antitriptiqueLe vent antitriptique est un cas spécial d'un vent qui souffle sur des espaces restreints où les forces de Coriolis et centripète sont négligeables. Le calcul du vent se réduit alors à un équilibre entre la friction et le gradient de pression. Ce genre de vent se produit dans la couche limite dans des situations très précises de flux canalisé, comme dans le cas de vent dans une vallée étroite, de brise de mer ou du courant-jet de bas niveau.
Unconventional wind turbinesUnconventional wind turbines are those that differ significantly from the most common types in use. the most common type of wind turbine is the three-bladed upwind horizontal-axis wind turbine (HAWT), where the turbine rotor is at the front of the nacelle and facing the wind upstream of its supporting turbine tower. A second major unit type is the vertical-axis wind turbine (VAWT), with blades extending upwards, supported by a rotating framework.
Geostrophic currentA geostrophic current is an oceanic current in which the pressure gradient force is balanced by the Coriolis effect. The direction of geostrophic flow is parallel to the isobars, with the high pressure to the right of the flow in the Northern Hemisphere, and the high pressure to the left in the Southern Hemisphere. This concept is familiar from weather maps, whose isobars show the direction of geostrophic winds. Geostrophic flow may be either barotropic or baroclinic.
Offshore wind powerOffshore wind power or offshore wind energy is the generation of electricity through wind farms in bodies of water, usually at sea. There are higher wind speeds offshore than on land, so offshore farms generate more electricity per amount of capacity installed. Offshore wind farms are also less controversial than those on land, as they have less impact on people and the landscape. Unlike the typical use of the term "offshore" in the marine industry, offshore wind power includes inshore water areas such as lakes, fjords and sheltered coastal areas as well as deeper-water areas.
Wind power forecastingA wind power forecast corresponds to an estimate of the expected production of one or more wind turbines (referred to as a wind farm) in the near future, up to a year. Forecast are usually expressed in terms of the available power of the wind farm, occasionally in units of energy, indicating the power production potential over a time interval.
Wind speedIn meteorology, wind speed, or wind flow speed, is a fundamental atmospheric quantity caused by air moving from high to low pressure, usually due to changes in temperature. Wind speed is now commonly measured with an anemometer. Wind speed affects weather forecasting, aviation and maritime operations, construction projects, growth and metabolism rate of many plant species, and has countless other implications. Wind direction is usually almost parallel to isobars (and not perpendicular, as one might expect), due to Earth's rotation.
Vent thermiquevignette|upright=1.5|a) est constant avec le changement de Z dans une atmosphère barotrope sauf au sol () b) augmente avec Z dans une atmosphère barocline () Le vent thermique est un concept pratique en météorologie pour calculer la variation du vent entre deux altitudes quand on connaît la structure thermique de la masse d'air. Dans une couche de l'atmosphère terrestre, limitée par des surfaces isobares inférieures (p0) et supérieure (p1), le vent V soufflant en un point n'est généralement pas le même, ni par sa direction ou vitesse, au sommet et à la base de la couche.
