Discussions sur le rendement des éoliennes

Les énergies renouvelables sauf solaire électrique ou thermique (voir sous-forums dédiés ci-dessous) : éoliennes, énergies de la mer, hydraulique et hydroélectricité, biomasse, biogaz, géothermie profonde...
FALCON_12
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Re: Intuitons ensemble ...




par FALCON_12 » 04/02/24, 09:16

Remundo a écrit :j'ai écrit page 6
Pmax= 1/2 ro S V0^3 x Cx x 4/27 = ro S V0^3 x Cx x 2/27 équivalent à la mise en forme de Falcon : 4/54 ro S Cx V0^3

Si Cx=2,3, tu auras 2/27 x 1.2 x 1 m² x 2.3 V0^3 = 0.2 V0^3 = 1/2 x 0,4 V0^3

Et Betz donnerait 1/2 x 0,6 x V0^3



Au point 6, Pour S=1 et Ro = 1.2 (les mêmes paramètres que pour le disque, donc) j'ai écrit ceci
en reprenant la formule de maximum démontrée par Betz (formule que tu reprends aussi
et que tu as d'ailleurs redémontrée) :

-------------
POINT6 : La limite de Betz pour une éolienne dit que E1max s'écrit pour la même durée T :

E1max = 1/2.Ro.S.V0^3.T

Avec les même paramètres pour Ro et S on trouve :

E1max = 0.6 . V0^3.T
-----------------

Mais c'est une erreur, cette formule donne l'énergie disponible dans le vent pendant une durée T.

La formule de Betz, comme l'a pointé Remundo dit E1max = 8/27.Ro.S.V0^3.T

Soit, si on reprend les mêmes paramètres S=1 et Ro=1.2 on trouve :

E1max = 0,35.V0^3.T comme l'a indiqué Remundo.


Donc, contre l'intuition que j'ai eu, que Christophe a eu, et que tous les intervenants ont eu,
cela en appliquant des formules établies et vérifiées, ainsi que des raisonnements sur les
vitesses relatives non discutables, nous trouvons qu'à surfaces utiles égales une éolienne
peut récolter 1.77 fois plus (0.35/0.2) d'énergie pendant un temps T que la meilleure surface
(un demi cylindre de longueur infinie de Cx=2.3) reculant devant le même vent et pendant la même durée.

Voilà où nous en sommes. Reste à comprendre ce qui se passe !
Dernière édition par FALCON_12 le 04/02/24, 09:43, édité 2 fois.
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Re: Intuitons ensemble ...




par Remundo » 04/02/24, 09:21

comme déjà dit : les éoliennes en traînée aérodynamique sont très grossières pour capter l'énergie du vent (mais ont le mérite de la simplicité).

Quand tu mets une ou plusieurs ailes d'avion en rotation et exploites la portance (en clair ça s'appelle une éolienne multipale), tu peux extraire plus d'énergie du vent, car tu ne "massacres" pas l'écoulement, tu augmentes la section du tube de courant pour en subtiliser de l'énergie cinétique.
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Re: Intuitons ensemble ...




par FALCON_12 » 04/02/24, 09:26

Remundo a écrit :comme déjà dit : les éoliennes en traînée aérodynamique sont très grossières pour capter l'énergie du vent (mais ont le mérite de la simplicité).

Quand tu mets une ou plusieurs ailes d'avion en rotation et exploites la portance (en clair ça s'appelle une éolienne multipale), tu peux extraire plus d'énergie du vent, car tu ne "massacres" pas l'écoulement, tu augmentes la section du tube de courant pour en subtiliser de l'énergie cinétique.



Oui Remundo, je comprends ton idée. Mais je n'arrive pas à le "sentir", comme l'a pointé du doigt Christophe, la surface qu'oppose les pales au vent est tellement petite devant celle que la coquille oppose que pour moi, à priori, le rendement devrait être bien meilleur. Il y a tellement de veines de fluides, donc d'énergie potentielle, qui traversent la surface balayée par l'éolienne sans impacter ou influencer notablement leurs pâles (les grandes éoliennes tournent lentement, cette faible vitesse de rotation fait que leurs pâles "loupent" beaucoup de volumes élémentaires d'air traversants), qu'il me semblait (et donc aussi à tous les autres), que l'éolienne serait largement battue.

NON, C'EST L'INVERSE !!!! C'EST PASSIONNANT !

Il faut que je révise mes intuitions et ma compréhension du phénomène. MERCI ECONOLOGIE JE VAIS ME COUCHER MOINS "LOURD" ! :cheesy:
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Re: Intuitons ensemble ...




par Remundo » 04/02/24, 14:26

mais justement, si tu connais un peu les ailes d'avion, leur finesse f se définit par f = Portance / Trainee

La finesse des ailes d'avion peut dépasser 10, tu comprends alors qu'utiliser la traînée comme mode de propulsion n'est pas forcément la meilleure méthode.

L'autre avantage d'utiliser la portance est que l'écoulement reste moins dissipatif.

Le monde des éoliennes décante depuis longtemps et voici une synthèse des rendements observés en fonction des technologies

Image

le "tip speed ratio" est le rapport entre la vitesse en bout de pale et la vitesse du vent incident.

Toutes les éoliennes à impact/traînée aérodynamique ont un rendement modeste.

C'est lorsqu'on met en place des pales à portance qu'on arrange le rendement, sans pouvoir toutefois atteindre la limite de Betz.

Cette page donne quelques idées principales sur le monde des éoliennes
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Re: Intuitons ensemble ...




par sicetaitsimple » 04/02/24, 14:28

FALCON_12 a écrit : Reste à comprendre ce qui se passe !


On compte sur vous!

PS: concernant "tous les intervenants", c'est faux. J'ai écrit plus haut "Bref, je pense que "l'intuition" en mécanique des fluides est certainement mauvaise conseillère"
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Re: Intuitons ensemble ...




par Christophe » 04/02/24, 14:43

FALCON_12 a écrit :MERCI ECONOLOGIE JE VAIS ME COUCHER MOINS "LOURD" ! :cheesy:


De rien ! :mrgreen:

Pense quand même à faire la petite expérience que je t'ai suggéré...sur un malentendu ça pourrait te faire changer les idées...

Sinon j'ai aussi heliciel pour faire une simulation : https://heliciel.com/helice/pale-helice ... lienne.htm

Cela devrait être un peu plus précis que des calculs génériques...non ? 8)
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Re: Intuitons ensemble ...




par Christophe » 04/02/24, 15:24

Encore une fois je suis trop bon avec vous... 8) 8) 8)

Voici les résultats d'une éolienne de 10 m de diamètre "idéale" = recherche du meilleur point de fonctionnement ET du meilleur profil...

Conditions de calcul :

20°C
Altitude 300 m
Diamètre moyeu : 0.5 m
Largeur de pale au moyeu : 0.75 m
Largeur de pale à la plume : 0.25 m
V0 = 12.5 m/s

Résultats :

Meilleur point de fonctionnement : 250 RPM
Puissance brute du vent sur la surface balayée : 89.5 kW
Puissance captée (sans rendement alternateur) : 33.7 kW
Rendement : 37.7%
Force axiale sur moyeu : 510 kg
Limite de Betz : 53 kW
Énergie résiduelle en aval : 25 kW


Eolienne_10m.png


Cliquez sur l'image pour agrandir...

Une éolienne réelle de 10m équivalente ferait peut être dans les 25 kW électriques dans ces conditions...
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Re: Discussions sur le rendement des éoliennes




par Remundo » 04/02/24, 15:41

c'est bô ! Votre excessive bonté vous perdra. :P

PS : j'ai changé le titre du topic pour plus de lisibilité et un meilleur référencement par les moteurs de recherche.
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Re: Discussions sur le rendement des éoliennes




par Christophe » 04/02/24, 15:58

Effectivement, mon banquier m'engueule régulièrement sur ma bonté et mon altruisme ! :lol: :lol: :lol:

Ah merci pour le titre, maintenant je comprends de quoi on cause ici !!!! :mrgreen:
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Re: Intuitons ensemble ...




par FALCON_12 » 04/02/24, 16:05

Christophe a écrit :
FALCON_12 a écrit :MERCI ECONOLOGIE JE VAIS ME COUCHER MOINS "LOURD" ! :cheesy:


De rien ! :mrgreen:

Pense quand même à faire la petite expérience que je t'ai suggéré...sur un malentendu ça pourrait te faire changer les idées...

Sinon j'ai aussi heliciel pour faire une simulation : https://heliciel.com/helice/pale-helice ... lienne.htm

Cela devrait être un peu plus précis que des calculs génériques...non ? 8)


Pourquoi pas ?

Si héliciel trouve des résultats différents de ce que Remundo et moi avons
trouvé en appliquant des formules et des raisonnement officiels, il pourrait
se faire qu'une révolution à éléments finis soit possible, qui sait ?

Pour le cas c'est donc à toi de jouer puisque tu es le seul, et sans autres arguments, à
mettre en cause la réalité concrète de ces résultats.

De mon coté, et sans informations supplémentaires, la messe est dite, le café est bu, je
me concentre sur l'interprétation des résultats.
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