Éolienne pour une maison privée : appareil, types, revue des meilleures offres

Les moulins à vent ont depuis longtemps cessé d'être une nouveauté exotique ; ils sont désormais considérés comme l'une des options d'économie possibles.Les flux d'air à la surface de la Terre transportent une énorme quantité d'énergie, qui est actuellement utilisée avec succès dans les éoliennes industrielles et les petites éoliennes à usage privé.

Nous vous expliquerons comment choisir l'installation correcte et techniquement compétente d'une éolienne pour une maison privée. L'article que nous proposons décrit les règles de montage et d'exploitation des mini centrales électriques. Les acheteurs intéressés reçoivent des recommandations sur leur choix et une évaluation des modèles populaires est donnée.

Conception et principe de fonctionnement des éoliennes

Les éoliennes sont des appareils spéciaux qui transforment l'énergie cinétique du vent en énergie électrique. Il s'agit de sources d'électricité indépendantes, idéales pour une installation dans des immeubles résidentiels privés, des petites et moyennes exploitations agricoles et des bases de production.

La conception d'une mini-centrale standard à usage domestique comprend les éléments fonctionnels suivants :

1. Lames forme aérodynamique pour capter le vent.
2. Générateur pour produire du courant alternatif.
3. Manette pour le contrôle automatique d'un parc éolien. Permet de réguler la charge de la batterie et de répartir les flux d'énergie entre les appareils.
4. Périphérique de stockage. Batteries spéciales pour stocker l'électricité produite.
5. Onduleur pour amener les paramètres de l’énergie produite aux normes du réseau.
6. Mât, élevant les pales à une certaine hauteur au-dessus du niveau du sol.

Il existe différents types de mâts : autoportants sans haubans, rigidement fixés et tournants sur haubans. Ce dernier peut être abaissé et relevé pour l'entretien, ainsi que pour des travaux de réparation et de restauration.

Sous l'influence du vent, les pales montées sur l'arbre du générateur se mettent à tourner, contribuant ainsi au démarrage du rotor. De ce fait, l’énergie cinétique des flux d’air est convertie en énergie mécanique puis en énergie électrique. Voici à quoi ressemble un schéma très simplifié du fonctionnement d’une éolienne :

En réalité, l’énergie d’un parc éolien ne parvient pas directement au consommateur. Le système doit être connecté à des dispositifs spéciaux pour convertir le courant électrique.

Un contrôleur est placé dans le circuit après le générateur. Il convertit le courant alternatif en courant continu. Sous cette forme, l'électricité est accumulée et stockée dans des batteries, puis à partir d'elles, via un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif, l'énergie est fournie au réseau électrique privé.

Ce schéma permet de lisser l'instabilité de tension, ainsi que d'accumuler de l'énergie pendant les périodes d'absence totale de consommation. Et cela, à son tour, permet d'utiliser des éoliennes d'une puissance inférieure à la puissance totale des appareils électroménagers.

Lors de la conversion du courant électrique selon le schéma AC-DC-AC, certaines pertes d'énergie se produisent, qui s'élèvent à environ 20 %

En association avec une centrale éolienne autonome, il est possible d'installer à la fois des modules solaires et des générateurs à combustible.

Si plusieurs appareils sont utilisés à la fois pour produire de l'électricité, le circuit est complété par un autre élément - un disjoncteur automatique (ABP). Il est nécessaire que lorsqu'une source d'énergie alternative est éteinte, une autre, de secours, démarre.

Les parcs éoliens modernes utilisent différentes conceptions de rotors - des pièces rotatives. Ils ont leurs avantages et leurs inconvénients, leur efficacité et leurs fonctionnalités différentes. Actuellement, il existe de nombreux développements de systèmes autonomes capables d’interagir avec des vents de différentes vitesses et forces.

Types de centrales éoliennes

En fonction du type de consommateur, une distinction est faite entre les éoliennes autonomes et les installations alimentées par le réseau. Les premiers fournissent de l’énergie à des consommateurs éloignés des réseaux électriques centraux.

Les secondes peuvent compter plusieurs dizaines/centaines d'éoliennes, qui forment un système unique et alimentent en énergie un réseau commun. La puissance des unités autonomes dépasse rarement 75 kW, alors que la puissance des installations de réseau démarre à 100 kW.

Selon le type de construction, on distingue les éoliennes :

• Avec verticale axe de rotation;
• Avec horizontal axe de rotation.

Ces appareils sont utilisés pour différentes conditions de fonctionnement, mais les plus courants sont les modèles à axe horizontal. Elles fonctionnent comme des girouettes ordinaires et ont une structure similaire. L'axe du rotor tourne parallèlement à la surface de la Terre.

De telles unités se caractérisent par un rendement élevé (environ 40 %), un réglage simple de la puissance et un prix plus abordable, mais se caractérisent également par des niveaux élevés de bruit et de vibrations générés.De plus, ils doivent être orientés dans le sens du vent.

Pour installer une éolienne à rotor horizontal, vous avez besoin d'environ 120 m d'espace libre et d'un mât d'une hauteur d'au moins 8 m.

Les éoliennes à axe de rotation vertical ont une conception plus compacte et sont moins sensibles aux facteurs environnementaux.

Dans les appareils de ce type, la turbine est située perpendiculairement au plan de la Terre. De telles structures sont lancées même par vent faible et ne dépendent pas de la direction du flux d'air.

Le faible niveau sonore (jusqu'à 30 dB) permet d'installer des éoliennes verticales sur les toits des bâtiments

Cependant, il existe également un inconvénient important : le rendement de ces générateurs n'est que de 15 %. De plus, ils sont plus chers que les modèles à axe horizontal.

Les modèles d'éoliennes diffèrent les uns des autres non seulement par l'emplacement de l'axe de rotation, mais aussi :

• nombre de lames – il existe des éoliennes à deux et trois pales, ainsi que des modifications multipales ;
• matériaux pour la fabrication de pièces fonctionnelles – avec voile et pales rigides ;
• pas d'hélice – réglable ou fixe.

Les éoliennes stationnaires multipales commencent à tourner même par vent faible, mais les appareils à deux et trois pales nécessitent des vents plus forts pour fonctionner. Dans le même temps, chaque pale supplémentaire dans la conception crée plus de résistance à la roue, ce qui rend plus difficile l'atteinte de la vitesse de fonctionnement standard du générateur.

Selon le matériau de fabrication pales pour éoliennes, certaines difficultés peuvent survenir dans votre travail. Les éléments de voile sont plus faciles à fabriquer et coûtent donc moins cher.

Mais s'il est nécessaire d'assurer un fonctionnement fiable d'une éolienne pour une alimentation électrique autonome, il convient de privilégier les structures à pales rigides en métal ou en fibre de verre renforcée.

Quant au pas de l'hélice, les choses ne sont pas si simples ici non plus. Le pas variable vous permet d'élargir considérablement la plage de vitesses efficaces pour faire fonctionner un parc éolien et c'est un gros plus. Mais en même temps, un tel mécanisme réduit la fiabilité globale de l'installation fixe et alourdit considérablement la roue éolienne, compliquant ainsi le fonctionnement de l'unité.

La faisabilité de l'installation d'une éolienne

Les petites centrales éoliennes sont désormais largement utilisées comme sources alternatives d’électricité, ce qui permet de réaliser de réelles économies.

De tels appareils sont généralement installés dans des chalets d'été, dans des zones éloignées des principaux réseaux électriques. Mais ce n’est pas la seule raison pour laquelle les gens préfèrent de plus en plus les structures de ce type.

Les propriétaires fonciers utilisent avec succès les éoliennes pour obtenir une autonomie complète et des économies d'énergie significatives

Cependant, toutes les zones ne sont pas adaptées à l’installation d’une éolienne. Pour que la mini-centrale fonctionne pleinement pendant la durée de vie déclarée par le fabricant, les conditions climatiques de la zone doivent répondre aux exigences des équipements spéciaux.

La vitesse moyenne du vent ne doit pas être inférieure à 4,5-5 m/s. Ce n'est que dans ce cas que l'installation d'une structure avec une éolienne sera économiquement justifiée.

Pour connaître des données approximatives sur la vitesse annuelle moyenne du vent par région, vous devez consulter une carte des vents spéciale.Des informations plus précises peuvent être obtenues à l'aide d'un anémomètre et d'un appareil de lecture de signal.

Le système de mesure doit être installé à une altitude élevée afin que les bâtiments et arbres voisins ne faussent pas les résultats.

Si vous décidez d’installer un mini parc éolien pour votre maison, vous devez également penser à l’espace disponible. Dans le même temps, il faut tenir compte du fait que le vent doit « marcher » absolument librement le long des pales, et sans obstacles sur son passage, les atteindre de différents côtés.

C'est pourquoi l'endroit idéal pour installer une éolienne est considéré comme le sommet des collines, où les masses d'air sont compactées avec une augmentation correspondante de la pression et de la vitesse du vent. Les régions marines et la zone steppique sont également considérées comme appropriées.

Pour profiter pleinement d’une éolienne, elle doit être installée dans un endroit où il n’y a ni arbres ni immeubles de grande hauteur.

Tout obstacle dans un rayon de 250 m affectera fonctionnement d'une éolienne. Pour obtenir des indicateurs d'efficacité maximale, il est nécessaire d'installer l'axe de la turbine au-dessus du niveau des obstacles d'au moins 4 à 5 m.

Règles de sélection des équipements

Le choix d'une éolienne pour votre maison doit être abordé de manière responsable.

Vous devez collecter des informations de base à l'avance :

1. Calculez la quantité nominale et maximale d'électricité pour répondre aux besoins de la maison.
2. Consultez la vitesse annuelle moyenne du vent dans votre région pour déterminer quand votre éolienne sera inactive.
3. Tenez compte des caractéristiques climatiques de la région. En cas de fortes gelées en hiver, l’installation d’un parc éolien ne vaut pas la peine.
4. Découvrez l'intensité du bruit créé lorsque les éoliennes fonctionnent.
5. Comparez les caractéristiques techniques des appareils de différents fabricants.

La sélection des éléments fonctionnels constitutifs d'une centrale éolienne s'effectue en fonction de la valeur de puissance nominale. Dans ce cas, la vitesse nominale du vent joue également un rôle - les valeurs auxquelles l'éolienne génère la quantité calculée d'énergie électrique.

Si l'installation produit une puissance maximale à une vitesse de vent de 11 m/s et que dans votre région la moyenne atteint 4,5 m/s, l'éolienne ne produira pas la quantité d'énergie déclarée par le fabricant.

Il faut aussi s’attarder sur le fait que la puissance d’une éolienne dépend du diamètre de la roue formée par les pales. Si la taille est doublée, l’éolienne produira 4 fois plus d’électricité à la même vitesse du vent.

La capacité des batteries est également importante. S’il n’y a pas de vent, ils devraient disposer de suffisamment d’énergie pour alimenter la maison.

Il est préférable de confier l'installation d'une mini-centrale éolienne privée à une entreprise spécialisée dans la réalisation de ce type de travaux. L’objectif principal est d’assurer une sécurité maximale. La conception globale de l’éolienne doit garantir sa stabilité même dans des conditions météorologiques extrêmes.

Des modèles d'éoliennes de faible puissance avec des mâts légers et bas peuvent être installés indépendamment. Le support central doit être monté sur une fondation en béton armé. Pour la stabilité latérale de la structure, 3 à 4 vergetures sont utilisées.

Prix ​​​​approximatifs et retour sur investissement des éoliennes

La popularité des éoliennes augmente chaque jour. Ils sont avantageux pour équiper des chalets grands et coûteux, dont l'entretien nécessite beaucoup d'énergie électrique.

Il est conseillé d'installer des éoliennes dans des zones peuplées où il n'y a pas d'alimentation électrique centralisée ou où l'alimentation électrique est constamment interrompue.

C'est dans de tels cas que viendront à la rescousse les éoliennes, dont l'utilisation présente de nombreux avantages :

• transformation de l'énergie du flux d'air en électricité gratuite ;
• sécurité environnementale des éoliennes;
• absence de matières premières et de déchets dans la production d'électricité ;
• usure minimale des pièces fonctionnelles ;
• longue durée de vie - 25-30 ans ;
• il n'est pas nécessaire de surveiller en permanence le fonctionnement du parc éolien.

Les inconvénients incluent la variabilité et l'imprévisibilité de la force du vent. Pour minimiser les pertes, vous devez dupliquer la source ou installer un tampon supplémentaire pour le stockage d'énergie. De plus, une éolienne en rotation constitue une menace potentielle pour les oiseaux en vol.

Les centrales éoliennes génèrent un bruit comparable au bruit des véhicules roulant à une vitesse d'environ 70 km/h. L'augmentation des niveaux de bruit effraie non seulement les animaux, mais provoque également un inconfort pour les personnes

Un autre inconvénient important des éoliennes à usage domestique est leur coût élevé. Ces structures volumineuses sont constituées de matériaux coûteux et comprennent un contrôleur, des batteries, une installation d'onduleur et un mât.

Il convient de noter que les éoliennes domestiques des fabricants russes, ainsi que les éoliennes de haute qualité produites en Chine, sont beaucoup moins chères que leurs homologues européennes. Le coût des éoliennes domestiques à axe vertical d'une puissance nominale allant jusqu'à 2 kW varie entre 1 300 et 2 500 dollars.

Mais à ce prix, le forfait ne comprend qu’un générateur à pales.Le reste de l'équipement devra être acheté séparément ou fais le toi-même. Les installations complètes coûtent environ 40 à 50 % de plus.

Le prix des parcs éoliens à usage domestique d’une puissance de 3 kW à 7 kW est beaucoup plus élevé. De tels générateurs et équipements associés coûteront à l’acheteur entre 5 000 et 12 000 dollars.

Actuellement, l'utilisation d'éoliennes comme alternative à l'alimentation électrique centralisée n'est pas rentable en raison du coût élevé des équipements.

Et même en cas d'interruption de l'approvisionnement en électricité du réseau, il n'est pas toujours conseillé d'installer une éolienne. Il sera plus facile et moins coûteux d'installer un système d'alimentation sans interruption basé sur des batteries industrielles en combinaison avec un UPS.

Il est logique d'installer une centrale éolienne dans des endroits où l'accès à un approvisionnement énergétique centralisé est totalement absent. La période de récupération dans ce cas est de 25 ans.

Avant d'acheter des composants pour l'assemblage et l'installation d'une éolienne, il est conseillé d'effectuer calculs à l'aide de formulesdonné dans notre article recommandé. Vous trouverez ici l'ordre et les règles pour effectuer les calculs.

Revue des meilleures marques et installations

Le marché russe des éoliennes propose à la fois des appareils fiables et relativement peu coûteux de marques nationales et des modèles d'éoliennes de fabricants étrangers dont les fonctionnalités varient. Pour décider du choix de l’installation pour votre maison, vous devez comparer les caractéristiques des différents logements.

N°1 - éoliennes Condor Home (Russie)

Une série d'éoliennes à usage domestique comprend des appareils d'une puissance de 0,5 à 5 kW. Ils peuvent servir de source d'électricité principale ou supplémentaire.Les stations Condor Home sont adaptées pour fonctionner dans des conditions de basse température et sont capables de produire de l'énergie même par vent faible.

Selon le modèle, le boîtier du générateur est en plastique ou en fonte d'aluminium, les pales sont en fibre de verre. Il existe un double système de freinage efficace. Le mât est composite, sur haubans, et a une hauteur de 8 à 12 m. Pour installer ces unités, vous avez besoin d'une fondation sur pieux ou en béton.

Les éoliennes domestiques Condor Home sont des produits entièrement prêts à l'emploi qui ne nécessitent pas de connaissances ou de compétences techniques particulières pour fonctionner. Les appareils sont conçus pour l'électrification de bâtiments indépendants et de petites agglomérations faisant partie de centrales éoliennes.

L'ensemble de base comprend un mât et des haubans, un générateur, un rotor et des pales, un contrôleur de charge et des fixations.

N°2 - Minicentrales Falcon Euro (Russie)

Il s'agit d'éoliennes de haute technologie à axe vertical d'une puissance de 1 à 15 kW. Ils sont utilisés pour l’alimentation électrique principale/de secours des consommateurs éloignés des lignes électriques. Peut être utilisé dans le cadre d'un complexe avec des panneaux solaires et un générateur de carburant.

Les éoliennes sont équipées de puissants aimants en néodyme. La vitesse du vent de démarrage pour le démarrage de l'installation est de 1,5 m/s, la vitesse nominale est de 11 m/s. Le frein aérodynamique installé permet de limiter la vitesse des roues. La durée de vie déclarée par le fabricant est de 20 ans, la garantie d'usine sur la mini-centrale est de 36 mois.

Les éoliennes Falcon Euro sont fiables en fonctionnement et sans prétention en entretien. Avec l'aide des appareils de cette série, il est facile de résoudre les problèmes d'alimentation électrique des installations locales et insulaires

Le kit d'installation de base du Falcon Euro comprend plusieurs éléments fonctionnels : une éolienne, un générateur et un contrôleur, un mât et des pièces intégrées. L'installation de l'onduleur et les batteries sont sélectionnées séparément.

N°3 - éoliennes Sokol Air Vertical (Russie)

Les petites centrales éoliennes de cette marque peuvent fournir de l'électricité aussi bien aux petits chalets qu'aux moyennes entreprises. Pour un usage domestique, des appareils SAV d'une puissance de 0,5 à 15 kW sont produits.

Ils se caractérisent par une efficacité élevée par vent léger, fonctionnent en douceur à des températures basses et élevées dans la plage de -50 °C à +50 °C, se caractérisent par de faibles niveaux sonores et une résistance aux influences extérieures.

La production d'électricité par les unités Sokol Air Vertical ne dépend pas de la direction du vent. Les installations verticales-axiales fonctionnent en mode automatique sans personnel de maintenance. La conception fournit un système de freinage électromagnétique et aérodynamique pour limiter la vitesse de l'éolienne.

Les pales sont en polyester renforcé ou en aluminium de qualité aéronautique (selon le modèle) et possèdent un profil auto-déroulable. Le générateur est un générateur triphasé multipolaire avec excitation par aimants permanents.

Les éoliennes verticales Sokol Air produisent une puissance nominale de 7 à 8 m/s, ce qui permet leur utilisation dans des régions où la vitesse du vent annuelle moyenne est faible.

L'ensemble de base d'une centrale éolienne comprend : une éolienne avec un contrôleur de charge de batterie, un mât avec haubans et un kit d'installation. L'onduleur et les batteries sont sélectionnés séparément selon les spécifications techniques.

N°4 - éoliennes Energy Wind (Russie)

Les acheteurs ont accès à des modèles à une et trois pales de produits à usage universel d'une puissance de 1 à 10 kW. Ces éoliennes sont parfaites pour créer des projets visant à fournir de l'électricité aux immeubles résidentiels privés et aux chalets.

Les unités Energy Wind sont basées sur des pales durables en fibre de verre renforcée, peintes avec de l'émail automatique et un système d'évacuation d'air fiable. Ces unités à axe de rotation horizontal fonctionnent de manière stable à des températures de -40 à +40 degrés Celsius.

La vitesse minimale du vent de fonctionnement est de 2 m/s, dans certaines positions des pales - 3 m/s, la hauteur de mât recommandée est de 8 à 20 m. La durée de vie moyenne des installations de marque russe est de 25 ans, la garantie officielle du fabricant est 3 années.

Les éoliennes Energy Wind ne nécessitent pas d'entretien ou de maintenance constant, ce qui contribue au réinvestissement rapide des fonds investis.

L'équipement de base des installations comprend un générateur électrique à aimant permanent avec une unité de montage pour le mât et un mécanisme rotatif, des pales et un jeu de fixations pour assembler une éolienne. Le mât, ainsi que le contrôleur, l'onduleur et les batteries pour stocker l'électricité doivent être achetés séparément.

N°5 - Éoliennes Altek EW (Chine)

Type d'éoliennes – avec un axe de rotation horizontal. Les appareils d'une puissance nominale de 1 kW à 10 kW sont idéaux pour résoudre les problèmes d'alimentation électrique des maisons de campagne et des chalets.

Le boîtier de protection des éoliennes Altek EW est en alliage d'aluminium, ce qui facilite grandement la conception. Les parties métalliques fonctionnelles du générateur sont recouvertes de silicium pour résister à la chaleur.

Les lames sont en plastique renforcé de fibres.La vitesse du vent de départ pour le lancement des unités domestiques de la marque chinoise est de 2,5 m/s, la vitesse nominale est de 12 m/s.

Les éoliennes Altek EW sont l'un des appareils de production d'électricité les plus abordables présentés sur le marché moderne des énergies alternatives.

Le package de base comprend des pales, un générateur et un contrôleur. Les éléments fonctionnels restants du moulin à vent doivent être achetés.

Si le coût d'un kit produit en usine vous semble trop élevé, il est logique de construire Générateur de vent bricolage. L'article que nous recommandons décrit comment fabriquer un appareil électroménager utile à partir d'une machine à laver.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Perspectives d'utilisation des centrales éoliennes :

Le principe de fonctionnement des éoliennes modernes. Comment l’énergie éolienne est convertie en électricité :

Aujourd’hui encore, l’utilisation des éoliennes nécessite un développement constant. Les capacités et les perspectives à long terme de cette méthode alternative de production d’électricité sont prometteuses. Cependant, certaines mesures sont nécessaires tant de la part des fabricants d'équipements que des administrations locales.

L'installation de petites éoliennes pour les ménages privés ne résoudra pas complètement le problème de l'approvisionnement énergétique des régions. Mais pour certains propriétaires fonciers, cette option peut constituer une issue.

Parlez-nous de votre propre expérience dans le choix ou l'installation d'une éolienne sur un terrain de campagne. Veuillez écrire des commentaires, publier des photos et poser des questions dans le bloc ci-dessous. Partagez des subtilités technologiques et des informations utiles qui seront utiles aux visiteurs du site.