Partie I

Partie I : Quelle est la forme adéquate pour une éolienne ?

1) Structure de l'éolienne

Une éolienne est en trois parties. Elle est composée d'une nacelle, d'un mât et de fondations.

a) La nacelle

La nacelle comprend tous les éléments mécaniques qui permettent de transformer l'énergie mécanique qui est produit par la rotation des pales en énergie électrique. Les pales, l'anémomètre et le rotor sont fixés sur le dessus de la nacelle. A l'intérieur de celle-ci se trouvent la boîte de vitesse, la génératrice, les systèmes de contrôle, le capteur de température, le capteur de vibration et le capteur de vitesse.

Rotor : Il est constitué des pales et du bout de l'éolienne

Système de verrouillage du rotor : Les freins sont situés ici, ils s'activent lorsque la vitesse du vent est supérieur à 25m/s et donc ainsi empêchent ainsi au rotor de fonctionner.

L'arbre principal : Il est entraîné par les pales et tourne à vitesse assez basse mais avec beaucoup de force

Le multiplicateur : L'arbre principal transmet une très grande force de rotation au multiplicateur. Par la suite, celui-ci transforme cette force. Au lieu d'obtenir une rotation à faible vitesse avec une grande force, on obtient une rotation avec une vitesse importante et une force qui est faible.

L'arbre rapide : C'est le lien entre la génératrice et le multiplicateur. Ainsi la rotation antrainée est très forte environ 1 500 tours par minute mais la force est plus faible.

La génératrice : Elle permet la transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique.

La girouette et l'anémomètre : Ces deux instruments servent à connaître la vitesse et l'orientation du vent. Ils se situent derrière les pales. Ils prennent des mesures entre deux passages des pales et établissent la moyenne des valeurs enregistrées.

Le pivot d'orientation : Il permet à l'éolienne de présenter l'hélice face aux vent quelque soit sa direction.

b) Le mât

Le mât est constitué de trois parties, reliées par des boulons qui ne sont pas serrés au maximun pour ainsi permettre une extension. Les boulons avec le temps s'étirent, il faut donc les resserrer régulièrement. Un courant continu de 690V environ est produit en haut de l'éolienne. Il est apporté dans le bas de l'éolienne en passant par le mêt à travers des câbles puis est transformé en 20 000V alternatif par un transformateur. Le mât doit donc être assez robuste en cas d'une éventuelle surcharge due au condition météorologique comme le givre ou un vent violent.

La première partie du mât contient un ordinateur. Celui-ci permet de contrôler le fonctionnement de l'éolienne. Grâce aux informations mesurées par l'anémomètre et la girouette, l'ordinateur arrête les pales si le vent vient trop vite en les inclinant ou oriente le rotor face aux vents. Un compteur de tours est attaché à l'ordinateur et permet, si l'éolienne s'oriente toujours dans le même sens pendant une longue période, de pouvoir faire tourner l'éolienne dans le sens contraire afin d'empêcher aux câbles de se tordre.

c) Les fondations

Les fondations sont construites en béton armé. Ces bétons sont des blocs de 100 tonnes ou plus enterrés de 5 à 6 mètres de profondeur. Une dalle est moulée par dessus afin de fixer la première partie du mât de l'éolienne. Pour une éolienne de 80m de haut, il faut 400 tonnes de béton.

2) En quoi le nombre de pales, la forme, l'inclinaison fait-il varié le rendement ?

Après une expèrience faite en TPE, nous avons obtenue un tableau nous montrant les facteurs tels que les dimensions des pales, leur forme, leur masse et leur inclinaison qui peuvent faire varier le rendement d'une éolienne.

Nombre de pales	Dimension		Inclinaison		Forme
	Petite	Grande	Droite	Inclinée	Rectangulaire	Arrondi
2	x	x	x	x	x	x
3	-	+	x	+	-	+
4	-	+	x	+	-	+

Lègende : x : les pales ne tournent pas.

+ : Les pales tournent plus vite dans le même facteur.

- : Les pales tournent moins vite dans le même facteur.

Nous pouvons voir que lorsque une éolienne possède deux pales, celle-ci ne tourne pas donc aucun rendement est possible.

Lorsque une éolienne possède trois pales ou quatre pales, il faut mieux que les pales soient grandes, qu'elles soient inclinées sinon elle ne tourne pas si elles sont droites, qu'elles soient arrondies pour que les pales puissent tourner avec un rendement maximun.

Nous remarquons aussi que l'éolienne tourne mieux quand elle a trois pales, c'est pour ceci que la plupart des éoliennes en possède trois.