Principes de base de la conception d’un système éolien domestique

Principes de base de la conception d’un système éolien domestique

Concevoir un petit système éolien domestique fiable ne consiste pas simplement à acheter une éolienne et à l’installer. Il s’agit d’associer scientifiquement plusieurs composants clés en fonction de vos besoins spécifiques et de votre environnement pour former un tout capable de produire, stocker et utiliser de l’électricité de manière stable. Ses principes fondamentaux peuvent être résumés comme suit : « évaluer la demande, capter l’énergie, gérer la conversion et sécuriser l’approvisionnement ».

1. Évaluation énergétique et adaptation à la demande (point de départ de la conception)

La première étape de la conception consiste à « faire le calcul » : quelle quantité d’énergie éolienne vous pouvez obtenir et quelle quantité d’électricité vous avez besoin.

Évaluation de l'énergie éolienne : effectuez une évaluation sur place du site d'installation, en vous concentrant sur la compréhension de la vitesse annuelle moyenne du vent, de la stabilité de la direction du vent et des conditions d'ombrage environnantes. Cela détermine la sélection du ventilateur (taille de puissance) et la hauteur d'installation. Sans vent suffisant et stable, toutes les conceptions ultérieures seront impossibles.

Analyse de la demande d'électricité : comptez les charges domestiques que vous souhaitez alimenter par votre système éolien, calculez votre consommation totale d'électricité quotidienne ou mensuelle en kilowattheures et comprenez la puissance instantanée maximale en kilowatts. Cela détermine la taille de la batterie et de l'onduleur avec lesquels le système doit être configuré.

2. Captage d’énergie et conversion primaire (le rôle du ventilateur)

L'éolienne est la source de l'ensemble du système et est responsable de la conversion de l'énergie éolienne naturelle en énergie électrique primaire.

Principe de fonctionnement : le vent fait tourner les pales, ce qui entraîne le générateur à générer du courant. Cependant, ce qui est généré à ce moment-là est de l'« électricité grossière » dont la tension et la fréquence changent considérablement avec la vitesse du vent, qui ne peut pas être utilisée directement.

La clé de la sélection : sur la base des résultats de l'évaluation de l'énergie éolienne, choisissez une éolienne avec une efficacité de production d'énergie élevée dans votre plage de vitesse de vent commune locale. Ce n’est pas que plus la puissance est grande, mieux c’est. Il est plus important de pouvoir démarrer et produire efficacement de l’électricité lorsque la vitesse du vent est faible.

3. Gestion et stockage de l'énergie (les rôles essentiels des contrôleurs et des batteries)

Il s'agit du « cerveau » et de « l'entrepôt » de la conception du système, garantissant que l'énergie électrique est disponible et sûre.

Contrôleur intelligent (cerveau système) :

Redresseur et stabilisation de tension : convertissez « l'électricité brute » instable émise par le ventilateur en électricité CC avec une tension stable.

Gestion de la charge : charge intelligemment la batterie pour éviter la surcharge (endommagement de la batterie) et la décharge excessive (épuisement de la batterie). Il s’agit de la fonction la plus critique pour protéger la batterie et prolonger sa durée de vie.

Protection du système : contrôlez le ventilateur pour qu'il décélère ou freine lorsque la vitesse du vent est trop élevée pour protéger l'équipement ; en même temps, il fournit un affichage des données de fonctionnement.

Pack batterie (entrepôt d'énergie) :

Le contrôleur stocke l'énergie traitée par le contrôleur pour résoudre le problème de l'énergie éolienne « intermittente » et obtenir une alimentation continue lorsqu'il n'y a pas de vent. Sa capacité détermine directement la durée pendant laquelle le système peut supporter sans vent.

4. Conversion et fourniture d'énergie électrique (onduleur et charge)

Convertissez l’énergie électrique stockée sous une forme pouvant être directement utilisée par les appareils électroménagers.

Onduleur : Si votre maison utilise des appareils CA de 220 volts (tels que des téléviseurs, des réfrigérateurs), vous avez besoin d'un onduleur. Sa fonction est de convertir l'alimentation CC de la batterie en alimentation CA stable de 220 volts de haute qualité.

Charge : chaque appareil de votre maison qui a besoin d'électricité. La conception du système doit garantir que la capacité de production et de stockage peut couvrir la demande de charge pendant les périodes typiques de consommation d’énergie.

5. Intégration du système et conception de la sécurité

Intégrez les composants ci-dessus dans un ensemble fiable.

Correspondance : la tension et la puissance du ventilateur, du contrôleur, de la batterie et de l'onduleur doivent correspondre, tout comme le diamètre des conduites d'eau doit correspondre.

Conception de sécurité : des mesures de sécurité telles que la protection contre la foudre, la protection contre les surcharges électriques et l'arrêt d'urgence doivent être incluses pour protéger l'équipement et la sécurité personnelle.

Plan de sauvegarde : pour les charges importantes, la conception doit envisager d'accéder à l'alimentation secteur en tant que sauvegarde ou réserver des interfaces d'extension.

En résumé, le principe fondamental de la conception d'un système d'énergie éolienne domestique est de construire un « pipeline d'énergie » fluide : l'énergie éolienne est captée par l'éolienne et convertie en énergie électrique d'origine → « finie » et gérée intelligemment par le contrôleur → stockée en toute sécurité dans la batterie de stockage → convertie en énergie domestique à la demande via l'onduleur → finalement fournie à diverses charges.

Une conception réussie commence par une compréhension précise des ressources éoliennes locales et des habitudes de consommation électrique des ménages, et se termine par une correspondance précise et un travail collaboratif des différents composants. Il ne s’agit pas d’un empilement de composants, mais d’un écosystème de micro-énergie sur mesure.