Depuis que les agriculteurs de tout le pays ont commencé à utiliser des éoliennes pour pomper de l'eau dans les années 1800, les Américains ont compris les avantages de l'énergie éolienne. Les crises énergétiques des années 1970 ont souligné l'importance de l'énergie éolienne en tant que source d'énergie bon marché, propre et renouvelable, et l'Energy Policy Act de 1992 a pris des mesures pour stimuler son développement. Les éoliennes ne sont pas difficiles à comprendre, et elles deviennent de plus en plus efficaces, puissantes et omniprésentes.
Production d'électricité par induction
Le principe de la production d'électricité dans une éolienne est fondamentalement le même que celui de l'hydroélectricité, des combustibles fossiles et même de l'énergie nucléaire. Le cœur de la turbine est une bobine d'induction magnétique qui génère un courant alternatif lorsqu'un rotor magnétisé tourne autour ou à l'intérieur d'un stator stationnaire. Dans le cas d'une éolienne, c'est le vent qui fournit l'énergie pour faire tourner le rotor. L'électricité produite par le générateur circule le long des lignes de transmission pour être soit directement utilisée par le propriétaire de la turbine, soit pour entrer dans un réseau pour être distribuée aux clients des services publics.
Composants d'une turbine
Le corps principal d'une éolienne est le nacelle, qui abrite le Générateur ainsi qu'une série de engrenages d'entraînement. le lames sont attachés au arbre, et la nacelle se trouve au sommet d'un la tour qui est aussi haut que possible pour permettre aux pales de capter le maximum de vent. La nacelle abrite également un manette qui reçoit des données d'un anémomètre, qui mesure la vitesse du vent, et un girouette, qui mesure la direction du vent. Le contrôleur peut démarrer et arrêter la turbine ainsi que faire des ajustements pour compenser la vitesse du vent. La nacelle abrite également une mécanique frein qui verrouille les lames et un entraînement de pas qui ajuste l'angle de la pale pour minimiser la portance par vent fort.
La fonction des engrenages
Lorsque le vent souffle, le contrôleur oriente la nacelle pour lui faire face et les pales de forme spéciale commencent à tourner lentement. Il est difficile de croire en observant depuis le sol qu'une rotation aussi lente -- environ 20 tr/min sur les unités industrielles - peut produire de l'électricité, mais les engrenages à l'intérieur de la nacelle accélèrent la rotation vitesse de l'arbre du rotor du générateur entre 1 200 et 1 800 tr/min, ce qui est suffisant pour générer électricité. Il n'est pas important que les pales tournent rapidement - en fait, elles représentent un danger pour les oiseaux et les personnes au sol si elles tournent trop vite. Les pales sont finement équilibrées pour générer de l'énergie même par vent faible, et la commande de pas et le contrôleur les ralentissent lorsque le vent est fort.
Conceptions évolutives
Les petites éoliennes résidentielles incorporent souvent axe vertical systèmes de pales - ceux-ci convertissent l'énergie éolienne en électricité selon le même principe que les turbines à axe horizontal, et ils peuvent être assez petits pour être montés sur le toit d'une maison. Le raffinement de la conception des pales pour mieux capter le vent est un développement en cours important pour les turbines à axe horizontal industrielles et résidentielles. De plus, les fabricants produisent des pales plus longues et des tours plus hautes afin que les turbines puissent profiter des vents plus rapides à des altitudes plus élevées. La plupart des turbines incluent désormais des amortisseurs de vibrations pour réduire le bruit et des commandes actives de pas pour garantir que les turbines peuvent continuer à tourner en toute sécurité et générer de l'électricité même par vent fort.