Sujet n° 24 : Dans le vent ! L’éolienne Savonius

Lycée Hoche (Versailles)

L'énergie éolienne est une énergie renouvelable qui se développera sans doute dans le futur. 

Les éoliennes sont des machines qui transforment l'énergie du vent en une énergie utilisable par l'homme. Citons les éoliennes qui produisent de l'électricité ou encore celles qui permettent de pomper de l'eau. Il existe de nombreux modèles d'éoliennes, le plus souvent inconnus du grand public.

Ce rapport se propose d'étudier le modèle Savonius. 

L'étude a pour objectif l'optimisation du modèle Savonius à travers une étude paramétrique de plusieurs maquettes d'éoliennes de type Savonius produisant de l'électricité. 

On définit alors l'efficacité d'une maquette par son rendement énergétique (la puissance électrique de sortie sur la puissance cinétique du vent d'entrée). 

Les paramètres étudiés sont variés : 

• configuration géométrique du rotor
• influence de la vitesse du vent
• influence du nombre de spires des bobines dans le générateur,...
  

L'étude a été réalisée par l'intermédiaire d'un souffleur (mode inverse d'un aspirateur), d'un oscilloscope, d'un stroboscope, d'un anémomètre à fil chaud et de résistances réglables.

L'étude a permis de montrer l'influence de la configuration géométrique sur le rendement énergétique. 

En effet, un rapport e/D aux alentours de 0,3 semble présenter les meilleures performances en termes de rendement énergétique. 

En ce qui concerne les autres paramètres, l'influence de la vitesse du vent sur la fréquence de rotation, l'influence du nombre de spires sur la f.é.m. induite,... il semble qu'il n'y ait pas de critères optimaux car ils dépendent intrinsèquement des caractéristiques de la maquette étudiée. 

Alors que le rapport « optimal » trouvé peut être généralisé à d'autres maquettes (de toutes les tailles).

L'un des défauts du modèle Savonius est son rendement relativement bas. Ce défaut se confirme car les rendements obtenus avec les maquettes étudiées sont faibles. 

Sachant que les rendements calculés sont le rapport de la puissance électrique de sortie sur la puissance cinétique fournie par le vent, il est intéressant de savoir quelles transformations énergétiques (transformation de l'énergie du vent en énergie mécanique de rotation, et transformation de l'énergie mécanique de rotation en énergie électrique) entraînent des rendements si faibles.

Voir notre site, avec le dossier et des photos :  http://apelh.free.fr/