Pour estimer les performances des éoliennes, nous devons prendre en compte les paramètres ci-dessous :
- Coefficient de puissance
- Rapport de vitesse de pointe
- Solidité
Coefficient de puissance
Le coefficient de puissance se définit comme le rapport entre la puissance délivrée par le rotor et la puissance maximale disponible dans l’éolienne.
La puissance maximale disponible à la turbine (P max ) est :
Où
- Cv= Vitesse du vent entrant
- A = Superficie de la section transversale du courant de vent
- ρ = Densité de l’air
Puissance délivrée par une turbine (P) avec un rendement de 59,26% ;
L’efficacité réelle d’une éolienne peut être moindre en raison des pertes par frottement dans le rotor, des engrenages et des pertes de couplage mécanique dans un générateur. Dans une éolienne réelle, le rendement est compris entre 35 % et 44 %.
Rapport de vitesse de pointe
Le rapport de vitesse de pointe est défini comme le rapport entre la vitesse de pointe de la pale et la vitesse du vent libre.
La vitesse de pointe de la lame est définie comme :
Où;
- ω = vitesse angulaire du rotor
- R = rayon de la pointe du rotor
Cette équation s’applique aux éoliennes horizontales. Et dans le cas d’une éolienne verticale, la vitesse en pointe de pale représente la vitesse périphérique au milieu de la longueur de la pale.
La solidité
La solidité est définie comme le rapport entre la surface des pales et la surface frontale balayée de la turbine.
Où;
- C = longueur de corde moyenne
- R = rayon des pales du rotor
- n = nombre de pales du rotor
L’équation ci-dessus concerne l’éolienne horizontale. Pour une éolienne verticale, l’équation ci-dessus se divise par 2. Plus le rapport de solidité est élevé, utilisez la force de traînée et tourne à une vitesse plus lente. Réduisez le rapport de solidité, utilisez la force de portance et tournez à des vitesses plus élevées.
