S20231-ENR811-01-02-03: Question projet - vitesse spécifique éolienne

Bonjour,

Nous faisons notre projet de session sur l'étude des arbres à vent. Ce système a été présenté lors du cours sur l'énergie éolienne. Ce dispositif est composé de plusieurs éoliennes à axe vertical.

arbre à vent

éolienne verticale

Nous disposons d'une courbe de puissance en fonction de la vitesse de rotation de l'éolienne (en rpm). Afin de faire la corrélation avec la vitesse linéaire du vent, nous avons besoin de connaître la vitesse spécifique de l'éolienne.

1) Est-ce possible d'avoir une vitesse spécifique lambda inférieure à 1 ?

2) Avez-vous une idée de l'ordre de grandeur de la vitesse spécifique pour une telle éolienne ? Cette valeur n'est pas directement fournie et nous ne savons pas vraiment comment l'estimer ou la déterminer.

Merci d'avance pour vos réponses !

L'équipe 15

Re: Question projet - vitesse spécifique éolienne

par Odile Cesari, jeudi, 30 mars 2023, 15:23

Salut Cassandre,

Disclaimer avant que je te réponde : mes compétences en éolien sont limitées, donc je réponds à tes questions par une recherche google. J'espère que ça t'aidera, mais n'hésite pas à voir avec Patrick ou Julien si tu as besoin de plus d'explications (voire avec Adrian Ilinca, le prof d'ENR848).

Pour ta question 1, d'après les résultats que j'obtiens, oui, c'est possible d'avoir un lambda (tip-speed ratio, TSR) inférieur à 1.

"If your TSR is above 1, that means there is lift involved to make your blades spin faster than the wind speed. If your TSR is below 1, there is a lot of drag going on! Old windmills used to lift weights, grind grain, or pump water probably had TSRs around 1. Modern wind turbines have higher TSR values like 5."

Source : Minnesota Municipal Power Agency (MMPA) : https://mmpa.org/wp-content/uploads/2015/09/Tip-Speed-Ratio-Provided-by-Kid-Wind-PDF.pdf (bas de la page 2)

Pour ta question 2, tu as de la chance, regarde l'article qui vient d'être accepté sur MDPI : https://www.mdpi.com/1996-1073/16/7/3015/htm

"The results indicated that the system could accept wind from any direction and could start rotating as soon as the site had a cut in wind speed of 3.3 m/s. The rotor speed increased by 10.4% from 5.5 to 6.3 m/s wind speed at 0.45 tip speed ratio. The tip speed ratio is 0.52 at the site’s high wind speed, and under these circumstances, the maximum Cp is 12.9%."

Source : Rathore, M. K., Agrawal, M., Baredar, P., Shukla, A. K., Dwivedi, G., & Verma, P. (2023). Fabrication and Performance Analysis of the Aero-Leaf Savonius Wind Turbine Tree. Energies, 16(7), 3015. https://doi.org/10.3390/en16073015

Bon courage pour votre projet!

Odile