Les éoliennes sont capables de faire tourner leurs pales à flanc de colline, dans l'océan, à côté des usines et au-dessus des maisons. L'idée de laisser la nature fournir de l'électricité gratuite à votre maison peut sembler attrayante, mais il est important d'apprendre à calculer la puissance d'une éolienne avant en acheter un - et particulièrement important de comprendre la différence entre la capacité nominale de la machine et la sortie réelle que vous pouvez attendre de il. Consultez les cartes des vents fournies par le National Renewable Energy Laboratory pour savoir si la vitesse et la disponibilité du vent dans votre région font de l'énergie éolienne un bon choix pour votre maison.
Vitesse du vent
La plupart des éoliennes sont constituées de pales montées sur rotor qui ressemblent à des hélices d'avion. Lorsque l'air les traverse, ils font tourner le rotor vers un arbre qui alimente un générateur électrique. La plupart des éoliennes s'arrêtent automatiquement lorsque la vitesse du vent atteint environ 88,5 kilomètres par heure (55 miles par heure) pour éviter les dommages mécaniques. Cela réduit la production d'électricité lorsque des vents violents se produisent et que les gens ont besoin d'énergie continue du vent. Ils ne produisent pas non plus d'électricité si le vent souffle trop lentement. Si la vitesse du vent diminue de moitié, la production d'électricité diminue d'un facteur huit. Le temps pendant lequel les conditions de vent sont optimales dans une région donnée définit la disponibilité de l'éolienne. Les turbines situées à des endroits plus élevés reçoivent plus de vent, ce qui se traduit par une plus grande puissance. Chacun a une plage de vitesse du vent - entre 30 et 50 miles par heure - à laquelle il fonctionne de manière optimale.
taux d'efficacité
Les éoliennes modernes utilisent une variété de conceptions destinées à les aider à capturer le vent plus efficacement. L'efficacité est une valeur importante à connaître lors de l'évaluation d'une éolienne. Dans un monde idéal, une turbine convertirait 100 pour cent du vent traversant les pales en énergie. En raison de facteurs tels que la friction, ces machines n'ont que des taux d'efficacité compris entre 30 et 50 % de la puissance nominale. La puissance de sortie est calculée comme suit :
\text{power}=\frac{\text{densité de l'air}\times \text{zone balayée des pales}\times \text{vitesse du vent}^3}{2}
La superficie est en mètres carrés, la densité de l'air est en kilogrammes par mètre cube et la vitesse du vent est en mètres par seconde.
Distinctions critiques
Ce n'est pas parce qu'une éolienne a une capacité nominale de 1,5 mégawatts qu'elle produira autant d'énergie en pratique. Les éoliennes produisent généralement considérablement moins que la capacité nominale, qui est la quantité maximale d'énergie qu'elle pourrait produire si elle fonctionnait tout le temps. Par exemple, une éolienne de 1,5 mégawatt avec un facteur d'efficacité de 33 % peut ne produire qu'un demi-mégawatt par an – moins si le vent ne souffle pas de manière fiable. Les turbines à l'échelle industrielle ont généralement des capacités nominales de 2 à 3 mégawatts. Cependant, la quantité d'énergie réellement produite est réduite par l'efficacité et la disponibilité du vent - le pourcentage de temps pendant lequel une unité a suffisamment de vent pour se déplacer.
Conseils d'achat d'éoliennes
Si vous connaissez les facteurs de capacité et d'efficacité d'une unité, vous pouvez calculer sa production annuelle estimée à l'aide de la formule suivante :
365\frac{\text{days}}{\text{year}}\times 24\frac{\text{hours}}{\text{days}}\times \text{capacité maximale}\times \text{capacité factor}=\text{kilowattheures par an}
Par exemple, une turbine d'une capacité nominale de 1,5 mégawatt et d'un facteur d'efficacité de 25 % devrait produire comme suit :
365\times 24\times 1500\times 0,25 = 3 285 000\text{ kilowattheures par an}
Ce calcul suppose une disponibilité du vent 24 heures sur 24 toute l'année. Dans l'application pratique, cela ne se produit pas. Vous pouvez utiliser les cartes de vent NREL pour ajuster vos chiffres de temps pour un chiffre spécifique à l'emplacement plus précis.