mercredi 5 juin 2013

Régulation éolienne par furling ou ferlage

Il existe plusieurs méthodes pour le contrôler et réguler mécaniquement une petite éolienne. Dans cet article, nous nous pencherons sur le système le plus couramment utilisé sur les petites éoliennes, le furling.

Pourquoi utiliser la technique de furling ?

Eh bien, tout simplement pour assurer une régulation de puissance de sortie et soustraire efficacement votre éolienne au risque de destruction par des vents violents.

Ce principe du furling, ou ferlage en français, est déjà utilisé de longue date, sur les éolienne de pompage avec des systèmes manuels qui permettent de faire pivoter de 90° le safran dans le même axe que celui des pales, de sorte que l’éolienne ne soit jamais face au vent.

Ce principe peut être contrôlé électroniquement par la mise en place de capteurs de vitesse et de direction sur les nacelles qui pilotent par asservissement automatique un moteur de giration de l’éolienne. Cette manière de procéder est celle des grandes éoliennes.

Dans le domaine des petites éoliennes, il est beaucoup plus fréquent de d’utiliser le furling par une régulation mécanique, basée sur un savant mélange de gravité et force du vent...

Principe du furling - eolienne

Nous constatons que le pivot du safran est monté sur une charnière inclinée en arrière et de côté, généralement avec un angle d’environ 20 degrés. Grâce à cette inclinaison, la queue va naturellement trouver une position d’équilibre perpendiculaire à l’axe de rotation des pales.

Pour mieux comprendre, imaginez que vous incliniez vers vous le réfrigérateur de votre cuisine : la porte va s’ouvrir...

Sur l’éolienne, une butée est positionnée pour stopper la queue une fois en position stable, à 90° des pales.

Vous pouvez maintenant remarquer que l’axe horizontal de rotation des pales est décalé par rapport au mât, la seule pièce du puzzle qui soit totalement immobile.

Imaginez maintenant que vous poussiez sur l’axe de rotation des pales : la nacelle va vouloir tourner autour du mât !

En conditions réelle, ce n’est pas vous, mais le vent qui applique une force sur les pales.

En cas de vents faibles, le poids de queue est plus grand que la force du vent. La queue repose contre la butée et reste dirigée vers l’arrière.

En cas de vents moyens, la force du vent contre les pales est supérieure au poids de la queue, elle quitte donc sa butée. Le système de furling trouve naturellement un équilibre entre ces deux forces. Rappelez-vous, la queue pointe toujours sous le vent. Comme la surface visible par le vent diminue, la production commence à baisser légèrement.

En cas de vents trop forts ou violents, la pression exercée devient bien supérieure au poids de la queue, l’éolienne se « découple » du vent. La production tend à s’annuler et l’éolienne est protégée, CQFD !

Pour conclure, on peut remarquer que ce système mécanique n’est envisageable pour des nacelles de poids et volume réduit (ce qui n’est pas le cas des grandes éoliennes), il est donc tout à fait adapté au petit éolien et permet en parallèle de réduire les coût de conception.

Cet article est une adaptation de l’excellente explication du furling de Glenn Littleford

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