Bonjour à tous, nous voici : Goulwen et Laurine (à gauche), Cassandre et Véïa (à droite).

Intéressés par l’énergie et l’environnement, nous avons choisi ce projet : créer une mini-éolienne. Pour ce projet, nous étions 6, mais avec deux objectifs différents : pour notre groupe, il s’agissait de créer de toutes pièces une éolienne à axe vertical, tandis que l’autre partie du groupe avait pour mission d’améliorer une éolienne à axe horizontal. Pour ce faire, nous avons dû effectuer un travail conséquent de documentation, tout d’abord parce que nous ne savions pas ce qu’était une éolienne verticale. Ensuite, nous manquions de connaissances sur les différents aspects du fonctionnement d’une éolienne, et nous avons donc fait beaucoup de recherches sur les parties aérodynamique, mécanique et électronique. 

I. Différents domaines étudiés 

A. Aérodynamique 

Cette partie concerne la forme de l’éolienne, en particulier son rendement, c’est-à-dire le rapport entre ce que nous devrions obtenir et ce que nous obtenons réellement en terme d’énergie. Ce rendement doit être le plus élevé possible afin que l’éolienne soit la plus efficace possible. Cela nous aide à comprendre dans quelle mesure l’éolienne est capable d’utiliser le vent pour créer de l’électricité, de l’électricité pour les maisons afin d’alimenter les lumières ou les télévisions (ou, dans notre cas, pour des besoins plus modestes tels que le chargement d’appareils électroniques).  

Il existe plusieurs éoliennes verticales différentes :

Nous avons donc fait de nombreuses recherches afin de savoir laquelle nous correspondait le mieux. Pour différentes raisons, nous avons finalement décidé de fabriquer l’éolienne suivante :

B. Mécanique  

La partie mécanique de ce projet n’est pas très importante, elle concerne principalement le générateur et le design final. Après avoir choisi le générateur, nous avons dû le connecter aux pâles. Nous avons utilisé une tige métallique de 6 mm de diamètre traversant les pâles pour les attacher, et un générateur avec un arbre de 8 mm de diamètre. 

Il fallait donc trouver un moyen de relier les deux arbres. Nous avons donc utilisé un accouplement mécanique, c’est-à-dire un système qui relie deux arbres (ici celui de notre tige métallique et celui de notre générateur) pour transmettre un mouvement sans perdre beaucoup de puissance et donc d’énergie.

C. L’électronique 

Entre le générateur et la batterie, il fallait placer ce que l’on appelle un « MPPT », un Maximum Power Point Tracker. Le nom paraît compliqué, mais pour résumer, son objectif est de réguler le courant donné à la batterie, pour qu’il soit fluide. 

Ensuite, il faut placer la batterie pour récupérer le courant produit par l’éolienne. La batterie peut alors être utilisée pour charger des appareils électroniques par exemple.  

II. Les difficultés rencontrées 

A. Les contraintes 

Nous allons maintenant parler des contraintes que nous avons rencontrées pour créer notre mini-éolienne. 

La taille de la pâle de l’éolienne a été notre première contrainte : nous ne pouvions créer qu’une pièce en impression 3D de 28cm par 28cm. Cependant, nous avons pensé que la pâle ne serait pas assez grande, nous avons donc décidé de faire notre pâle en deux parties, d’environ 50 cm de hauteur et 28 cm de largeur. Sur la photo suivante, on peut voir une de ces deux parties :

La deuxième contrainte était la masse, l’éolienne ne devait être ni trop légère ni trop lourde. Notre projet doit être mobile, mais suffisamment lourd pour ne pas tomber.

La dernière était les outils que nous pouvions utiliser, dès le départ nous savions que nous n’avions rien à souder, mais nous avions accès à des outils dans le Fablab, un endroit où nous pouvons réaliser notre projet en coupant, en perçant, en utilisant une imprimante 3D, ou même en utilisant une découpe au laser par exemple. C’est ainsi que tous les outils que nous avons pu utiliser nous ont permis de créer notre éolienne !

B. Nos changements de plans 

Comme c’est probablement le cas pour de nombreux projets, nous avons souvent changé de plan, des changements qui, selon nous, sont finalement de bonnes solutions.

Comme déjà mentionné, nous avons commencé le projet en faisant des recherches sur les éoliennes verticales. Nous avons changé la forme de l’éolienne plusieurs fois parce que nous n’avions pas assez de données sur la taille des pales, ou parce que les pales étaient trop compliquées à créer avec l’imprimante 3D.  

Voici un exemple d’éolienne que nous allions créer :  

Comme nous l’avons mentionné, nous avons décidé d’imprimer les pâles en deux parties pour qu’elles soient suffisamment grandes. Nous avons donc dû réfléchir à la manière d’assembler ces deux parties. Pour cela, nous avons fait plusieurs essais en imprimant uniquement la partie concernée afin de voir la façon dont les deux parties s’emboîteraient l’une dans l’autre. Après chaque essai, en cas d’échec, nous avons modifié les mesures jusqu’à ce que nous trouvions un moyen d’emboîter les deux parties sans qu’elles se détachent trop facilement. 

Lors de ces essais, nous devions également vérifier si la tige métallique passait au centre, le long des pâles.

Après les pales, nous avons dû réfléchir à un moyen de maintenir l’éolienne, et à l’endroit où placer le générateur, le MPPT, ainsi que la batterie. Nous voulions d’abord faire une longue boîte avec les composants, mais nous nous sommes rendu compte que ce ne serait pas très stable. Nous aurions également dû réfléchir à la manière de les placer sur des planches pour qu’ils ne tiennent pas dans l’air.

Ensuite, nous voulions faire un trépied, mais il ne serait pas assez lourd en cas de vents violents, et nous avions également besoin de supports d’étagère, mais nous n’avons pas trouvé ceux que nous voulions sur le marché.  

Finalement, après les lames, nous avons décidé d’acheter une petite boîte aux lettres dans laquelle nous mettrons le générateur, le MPPT, ainsi que la batterie. C’est pratique car on peut ouvrir la boîte en cas de besoin.  

Ensuite, pour relier la boîte aux lettres au sol, nous avons décidé de fixer un tube en PVC avec des vis, rempli de béton, puis au bout, un seau pour qu’il soit stable. 

Il fallait également vérifier que la tige métallique passait bien au centre des pâles.   

III. Bénéfices personnels et professionnels 

Ce projet nous a permis de découvrir de nombreux aspects, de la conception à la réalisation d’un projet. Nous avons pu suivre un projet du début à la fin, et ne pas seulement y réfléchir, mais le créer, avec tous les problèmes que cela implique. Nous avons beaucoup appris à nous écouter les uns les autres et à débattre de nos différents points de vue et idées. Enfin, nous avons réalisé qu’il est impossible de réaliser un projet parfait. En raison des contraintes techniques, mais aussi de ce que nous avons à notre disposition. Cependant, nous avons parfois eu des échecs, ce qui a eu un impact sur l’avancée du projet.

La conception réelle est toujours différente de l’idée que nous avions en tête, et nous devons toujours modifier certains aspects pour nous assurer la réalisation du projet. 

Ce projet nous a également permis de développer nos compétences en conception 3D à l’aide du logiciel Solidworks, non seulement pour fabriquer les pâles que nous avons imprimées, mais aussi pour créer le modèle global de notre projet, afin de le visualiser et d’essayer de prévoir les problèmes.  

Nous avons donc été chargés de fabriquer une éolienne verticale qui, par rapport à l’éolienne horizontale, fait moins de bruit, peut capter le vent dans n’importe quelle direction et est généralement utilisée pour des applications à petite échelle.