Voici l'une des trois pales fixes d'une éolienne à action
horizontale soumise à un vent qui provient de cette direction-là.
Cette de pale va tourner autour de son axe de rotation
matérialisé par cette baguette et se déplacer dans le
plan de rotation dans cette direction-là.
Cette pale reçoit deux vents, un vent qui est le vent
réel, qui est matérialisé par la flèche bleue, qui va
être constant tout le long de la pale et vent tangentiel,
qu'elle crée en tournant.
L'extrémité se déplaçant plus rapidement que le pied de
pale, le vent tangentiel ici matérialisé par la flèche
orange va être plus important en bout de pale qu’en pied
de pale.
Ainsi, chaque élément de pale va recevoir
non pas deux vitesses de vent mais une seule qui est la
composante des deux, matérialisée par la flèche verte qui
est le vent apparent.
Ce vent apparent est en bout de pale, plutôt dans le plan
de rotation, alors qu'en pied de pale, ce vent apparent
est plutôt proche du vent réel, c'est-à-dire
perpendiculaire au plan de rotation.
Pour qu'il y ait de la portance, il faut que le profil de
pale, l'axe du profil de pale soit quasiment dans la
direction du vent apparent.
Ainsi, en bout de pale, ce profil de pale est quasiment
dans le plan de rotation – pour suivre le vent apparent
-, alors qu'en pied de pale, ce profil est fortement
incliné vers l'avant pour suivre le vent apparent ici.
La pale est donc vrillée, ce qui permet d'obtenir des
caractéristiques optimales de fonctionnement, ce que nous
allons voir dans la petite expérimentation qui va suivre.
Voici une expérimentation qui permet de
démontrer le bon vrillage d'une éolienne.
Elle est composée donc d'une mini soufflerie qui permet
de souffler un vent sur une petite éolienne rabattable ou
qui permet donc le vrillage des pales et on récupère
les données sur un ordinateur qui nous permet de
visualiser l'indice de performance de l'éolienne.
Alors, nous allons faire trois types de vrillages différents:
Un premier vrillage avec un vrillage à zéro ;
Ensuite on fera un vrillage régulier sur toute la longueur de la pale;
Et enfin, on fera un vrillage optimum qui permettra de
récupérer un indice de performance maximale.
Alors, dans un premier temps donc nous avons les pales
qui ont une incidence à 0°
et si nous lançons la soufflerie,
on constate que l'éolienne ne démarre pas.
Nous allons maintenant réaliser un vrillage régulier
sur toute la longueur de la pale.
Alors,
que constate-t-on ?
On constate que l'éolienne se met à tourner mais qu'on a
un indice de performance qui est très faible, qui est
très en dessous du réglage optimum de la pale que nous
allons donc effectuer maintenant.
Alors, le réglage optimum, il est fait de telle façon
qu’en bout de pale, nous avons l'angle d'
incidence qui est très proche du plan de rotation et en
pied de pale, on a un angle élevé.
Donc nous allons vriller nos pales de façon optimum.
Et nous allons donc lancer l'expérimentation.
Donc que constate-t-on ?
On constate que nous avons un indice de performance
maximum, ce qui permet de démontrer que le vrillage
optimum d'une pale permet de récupérer un maximum d'indice
de performance et un maximum d'énergie.