COP – Exemple éolienne

Les éoliennes ont des formes différentes et en fonction de cela des COP différents.

On distingue 2 principales familles d’éolienne :

Images axe vertical et horizontal

VISUELS

Les chiffres de ces schémas sont donnés à titre indicatif et ne représentent pas la réalité.

Il ne s’agit pas ici de montrer des résultats basés sur des données réelles, mais des principes de calculs de coefficients de performances. Cela est d’autant plus impossible que certains lobbies ou professions s’arrangent pour minimiser ou valoriser certaines données à leurs avantages.

Le COP d’une éolienne dépend par exemple :

• du diamètre de ses pâles
  Plus il est grand, plus elles ont de puissance
• de la hauteur de son mât
  Les vents sont moins fort et plus perturbés proche du sol
• de sa géométrie
  Variable, elle s’adapte à la puissance du vent
• de sa direction
  Un aileron ou des pâles à orientation indépendantes la maintiendra face au vent
• de son nombre de pâles et de leurs largueurs
  Trop de pâles et/ou trop largues peux avoir l’effet d’un “mur” et baisser le COP
• de son mécanisme
  Certaines éoliennes ont des boites de vitesse ou démultiplicateurs
• de la puissance de sa génératrice
  Le COP de la génératrice s’intègre dans celui de l’éolienne ensuite
• etc.

mais aussi :

• du relief
  Effet tube ou venturi par exemple
• des couloirs de vent
  et des classes de vent (IEC)
• des conditions météo
  Le vents se renforce à l’approche d’une pluie violente par exemple

Intervient ensuite parfois la possibilité de stockage d’énergie ou la revente à EDF du surplus… à contrebalancer avec l’alimentation EDF… En effet il est à prendre en compte le % de temps de récupération d’énergie éollien

Camembert X% éolien X% d’EDF

Elles sont dépendantes du vent qui n’est pas constant et différent en fonction du lieu, de leur nombre, de leur disposition entre elles, ….

D’autres éléments les différencies et donc les classes différemment les unes par rapport aux autres.

Ici nous allons essayer d’expliquer en le simplifiant, le principe des éoliennes de grande taille présente un peu partout en France. Celle de ce type

Calcul avec un système électrique Calcul avec un système électrique

Explications

• Pour une puissance d’entrée de 100 Watts mesurée à l’entrée du moteur, celui-ci à des pertes dues aux frottements mécaniques et aux courants qui circulent dans ses câbles, ne reste plus que 85 Watts d’énergie utile en sortie du moteur.
  85 / 100 = 0,85 de COP
• La puissance de sortie du moteur est mécanique et est égale à celle d’entrée du générateur. Elle est convertie en Watts et sa valeur est de 85 Watts. Là aussi nous avons des pertes mécaniques et électriques ; Quasiment les mêmes que pour notre moteur (un petit peu plus ici puisqu’on suppose que notre moteur est un prototype avec des performances intéressantes). Ne reste plus que 70 Watts d’énergie en sortie du générateur.
  70 / 85 = 0,82 de COP
• Le COP du système est donc calculé entre l’énergie de sortie du générateur et l’entrée du moteur dans cet exemple. C’est ce COP qu’il est intéressant de connaitre surtout pour un prototype.
  70 / 100 = 0,7

La chaleur générée par l’ampoule résistive représentée ici est une perte puisque la fonction d’une ampoule est d’éclairer et non de chauffer (habituellement dans un usage domestique) mais on ne la déduit pas puisqu’elle est une des composantes de cette énergie finale : on la constate seulement.

Les pertes peuvent être d’origines diverses. L’important pour le calcul du COP est la mesure de puissance constatée en entrée et en sortie d’un système. Les bureaux d’étude se chargent de déterminer les différentes sources de pertes afin de les diminuer lorsque cela est possible les une après les autres et ainsi augmenter le COP général de leur prototype.

Pour l’utilisateur final, le COP du moteur seul n’a que peu d’importance car dans la réalité il entrainera forcement quelque chose (ici la génératrice, ailleurs des ailes de ventilateur, etc).

Son COP à vide reste un indicateur de laboratoire qui ne permet pas de juger de sa capacité à supporter une charge mais juste à le classer parmi ses concurrents.

Exemple

Un moteur entrainant plusieurs génératrices par exemple a vu son COP dégringoler à cause du cumul de perte et de la désynchronisation occasionnée par les engrenages une fois en charge. D’autres personnes ont essayées de compenser cette désynchronisation via un régulateur électronique sans résultats probants…

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