Projet “Mini-éolienne Lenticulaire”
Est-il possible de produire, avec une éolienne lenticulaire, 2 à 3 fois plus d’énergie qu’avec une éolienne traditionnelle ?
Pendant environ 100 heures de travail, nous avons tenté de répondre à cette simple question, en concevant et en réalisant une mini-éolienne lenticulaire à partir de zéro. Nous devions, dans un premier temps, comprendre l’aérodynamique d’une éolienne traditionnelle. Puis, il fallait concevoir différentes maquettes des composants de celle-ci sur SolidWorks, avant de pouvoir assembler le tout. Nous allons donc vous présenter les différentes étapes par lesquelles nous sommes passées, et les éventuels problèmes rencontrés.
Ici c’est nous, Auriane, Pauline et Maria !
ETAPE 1 : La phase de recherche
Tout d’abord, un peu d’histoire. Quand sont apparues les premières éoliennes et comment ont-elles évolués au cours du temps ?
Vous remarquerez que durant des années, les éoliennes n’ont cessées de se développer et encore aujourd’hui de nouvelles technologies viennent changer la forme des éoliennes.
Pour ce projet nous avions le choix entre plusieurs éoliennes. Il nous a donc fallut les comparer.
Ainsi, nous avons choisi l’éolienne lenticulaire car c’est une éolienne complètement innovante. Une éolienne lenticulaire possède une lentille autour de ses pales. Celle-ci n’est pas juste décorative : elle améliore la façon dont l’air circule autour des pales. Quand le vent passe dans cette lentille :
- Il est accéléré à l’entrée à cause de la forme resserrée, un peu comme dans un entonnoir.
- À la sortie, la lentille crée une zone de dépression (une sorte d’aspiration derrière l’éolienne). Cette dépression tire plus d’air à travers les pales, ce qui les fait tourner plus vite et plus fort.
ETAPE 2 : La conception de l’éolienne
Maintenant que vous connaissez l’origine de l’éolienne, laissez-nous vous expliquer son fonctionnement. Une éolienne est constituée de 4 parties :
Le rotor
Il est composé des pales et du moyeu. Il capte la force du vent et commence à faire tourner l’axe principal.
Pour la forme des pales, nous avons choisi le profil NACA 4412. Nous avons modélisé les pales sur SolidWorks puis les avons imprimés en 3D.
Pour la lentille, nous avons aussi fait une modélisation CAO. Cependant, nous ne pouvions pas l’imprimer en une seule fois car il y a des contraintes de dimensionnement pour l’imprimante. Ainsi, nous avons imprimer la lentille en 4 parties.
Le multiplicateur
Il accélère la rotation. Il transforme la vitesse du rotor en vitesse suffisante pour la génératrice. Pour réaliser un multiplicateur, nous utilisons deux roues dentées et une poulie.
La génératrice
Elle produit de l’électricité. Elle transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.
L’électricité
Une fois que l’energie électrique est créée, il faut l’utiliser et la stocker. Pour notre éolienne, nous n’allons pas la stocker mais plutot l’utiliser directement pour allumer une ampoule.
ETAPE 3 : Assemblage de l’éolienne
Afin de faire fonctionner notre éolienne nous avons dû rassembler les composants dans une nacelle, qui devait respecter plusieurs contraintes. Celle-ci ne devait pas perturber les principes d’aérodynamique, ne pas être trop encombrante et être légère. Nous avons donc modélisé une nacelle en bois sur onshape pour la réaliser à la découpe laser.
Nous avons donc pu fixer les composants à l’intérieur de la nacelle. Lors de l’assemblage des composants nous devions être précis pour avoir un axe aligné. Le bois étant fin nous avons aussi dû être rigoureux lors des fixations afin de ne pas le casser.
Pour le devant de la nacelle, nous avons réalisé un modèle CAO. Cette pièce fut l’une des plus grosses pièces de la nacelle à réaliser en CAO. Le temps de production a été d’environ 18h.
La nacelle est fixée sur un tube en PVC qui est lui-même dans un seau rempli de béton. Là aussi, nous avons été contraints de garder une certaine stabilité afin de ne pas perturber le processus.
La lentille est posée sur un support en bois. Le support en bois est fixé sur un tube en PVC plus petit que le support général. Nous avons dû faire un trou de chaque côté du gros tube pour maintenir le petit tube
Et voilà le résultat !
Bilan
Ce projet a été un atout évident pour améliorer d’une part notre savoir-faire et de l’autre notre technique. Nous avons pu comprendre le fonctionnement d’une éolienne et nous avons effectué beaucoup de modélisations CAO.
C’est un projet qui nous tenait à cœur car il s’inscrit dans un futur de développement durable en utilisant de l’énergie verte.
Nous avons fait face à des problèmes en tout genre et qui nous ont parfois fait perdre beaucoup de temps.
Finalement, on s’est rendu compte qu’il existait beaucoup de frottements qui empêchent les pales de tourner avec un simple sèche-cheveux. Après avoir optimisé au maximum le poids et les frottements de l’axe et du multiplicateur, un démarrage manuel permettrait sans doute de lancer les pales pour les faire tourner avec une force de vent plus puissante. Tous ces obstacles nous ont donc appris à être plus résilientes et à ne pas aller trop vite dans nos prises d’initiatives.
Nous remercions Mr Haddad pour l’apport de son savoir-faire et de ses conseils. Nous tenons aussi à remercier Mr Rayer pour son aide.
Maria TCHERNYCHEV, Pauline GIRARDEAU, Auriane FOUVILLE