Divers concepts de conception de l'éolienne à axe horizontal sont utilisés dans cette ère moderne. Le plus couramment utilisé est une machine à axe horizontal à trois pales, à décrochage ou à pas variable, travaillant à une vitesse de rotation presque fixe. Cependant, d’autres concepts de production influant sur le coût de l’éolienne sont également disponibles, par exemple le Turbines 'à entraînement direct' sans engrenages avec des générateurs à vitesse variable, les conceptions ont une présence significative sur le marché. Les éoliennes commencent normalement à produire de l'électricité à une vitesse de vent de 3 à 5 mètres par seconde (m / s), atteignent leur puissance maximale à 15 m / s et sont normalement coupées à une vitesse de vent d'environ 25 m / s.
En outre, une éolienne moderne typique peut être décomposée en différentes parties majeures qui ont également une incidence majeure sur le coût de l’éolienne. Ces pièces comprennent:
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Blades: Les turbines modernes utilisent normalement trois pales, bien qu'il soit également possible d'avoir d'autres configurations. Les aubes de turbine sont généralement fabriquées en polyester ou en résine époxy renforcé de fibre de verre. Cependant, de nouveaux matériaux, tels que la fibre de carbone, sont mis au point pour fournir le rapport résistance / poids élevé requis pour les aubes de plus en plus grandes d’éoliennes en cours de fabrication. Bien que cela limite la taille, il est également possible de fabriquer les lames à partir de bois lamellé.
Selon M. Leon Gouws de Eveready l’un des principaux fabricants d’éoliennes en Afrique, les aubes jouent un rôle très important dans la réduction du bruit, la survie à grande vitesse du vent et la production d’énergie de haute performance.
Le coût des éoliennes dépend normalement du matériau utilisé pour fabriquer les pales.
Moyeu de rotor: Le rotor et le moyeu de la turbine tournent à une vitesse de rotation de 10 à 25 par minute (tr / min) en fonction de la taille et de la conception de la turbine. Le moyeu est normalement attaché à un arbre à basse vitesse connecté à la boîte à engrenages de la turbine. Les turbines modernes présentent un système d’inclinaison permettant de régler au mieux l’angle des pales, atteint par la rotation à la base de chaque pale. Cela permet de contenir le régime du rotor et de passer plus de temps dans la plage de conception optimale. Cela permet également de décorer les pales par grand vent pour éviter les dommages.
Transmission: La boîte de vitesses est logée dans la nacelle. Il convertit la rotation à basse vitesse et à couple élevé du rotor en rotation à haute vitesse, environ 1,500rpm; avec un faible couple pour l'entrée dans le générateur. Cependant, des conceptions «à entraînement direct» qui n'en ont pas besoin sont également disponibles.
: Le contrôleur électronique de la turbine surveille et contient la turbine, puis collecte les données opérationnelles. Un mécanisme de lacet garantit que l'éolienne fait toujours face au vent. Une mise en œuvre puissante de systèmes de contrôle peut avoir un impact majeur sur la production d'énergie et la charge d'une turbine, et est donc en train de devenir très avancée. Les contrôleurs surveillent, contiennent et enregistrent un grand nombre de paramètres, allant de la vitesse de rotation et de la température de l’hydraulique, en passant par le pas des pales et les angles de lacet de nacelle jusqu’à la vitesse du vent. L’exploitant du parc éolien est ainsi en mesure de disposer de l’information complète et du contrôle des éoliennes depuis un lieu éloigné.
Générateur: Le générateur contenu dans la nacelle convertit l’énergie mécanique du rotor en énergie électrique. Normalement, les générateurs fonctionnent à 690 en volt (V) et fournissent un courant alternatif triphasé (AC). Bien que les générateurs à aimant permanent et asynchrones soient également utilisés dans les conceptions à entraînement direct, les générateurs à induction à double alimentation sont généralement standard.
transformateur: Le transformateur est normalement logé à l'intérieur de la tour de la turbine. La sortie moyenne tension du générateur est amplifiée par le transformateur entre 10 kV et 35 kV; en fonction des demandes du réseau local.
La tour: Ce sont généralement des tours en acier tubulaires coniques. Cependant, les tours en béton, les bases en béton avec les sections supérieures en acier et les tours en treillis sont également largement utilisées. La hauteur de la tour dépend normalement du site lui-même, du diamètre du rotor et des conditions de vitesse du vent sur le site. Les échelles et assez souvent les ascenseurs des turbines modernes à l’intérieur des tours permettent au personnel de maintenance d’accéder à la nacelle. En règle générale, le diamètre à la base augmente également avec la hauteur de la tour.
Selon Emma Luan de AEOLOS, une éolienne est davantage un produit personnalisé et sa production d’énergie est étroitement liée à la situation éolienne, mais de nombreux clients ne sont pas pleinement conscients de ce point. «De manière générale, pour installer une éolienne, la vitesse annuelle moyenne du vent devrait être au moins de 3m / s», ajoute-t-elle.
«Un client doit se concentrer et choisir une éolienne adaptée à ses besoins. Cela dépend principalement de la vitesse du vent sur le site d'installation, de la consommation d'énergie et du prix FIT du gouvernement local », affirme Emma.
Plus important encore, Mark L Cironi de Technologies d'énergie verte des États-Unis conseille à ses clients de comprendre la différence entre les éoliennes à échelle commerciale et les éoliennes décentralisées sur site. «La production sur site devrait présenter des avantages pour l'utilisateur final par rapport aux parcs éoliens installés par les entreprises de services publics. Les technologies émergentes pour les énergies renouvelables devraient être personnalisées et structurées en définissant par exemple les technologies de sauvegarde, offrant une solution globale pour chaque utilisateur final / client », ajoute-t-il.
M. Zahver Tavaria de Siemens Gamesa Renewable Energy récapitule que, l'augmentation de la demande d'électricité, la diminution du LCOE et la progression de ses performances renforceront la position de l'énergie éolienne dans la région avec un taux de croissance annuel composé de 22% sur la période (2017-2026), tandis que l'accès à un financement compétitif , l’instabilité politique et la forte concurrence du photovoltaïque resteront les principaux défis du développement de l’énergie éolienne dans la région.
