Si vous avez assez de place sur votre écran, vous pouvez éventuellement ouvrir le programme de calcul dans une autre fenêtre du navigateur. Cela vous permettra de le regarder tout en lisant ce guide.

Afin de pouvoir utiliser correctement la courbe de puissance, vous devez combiner vos connaissances sur la distribution de Weibull et la courbe de puissance. C'est exactement ce que nous allons faire à la page suivante en utilisant le programme de calcul de la densité de puissance.

Pour chaque intervalle élémentaire de 0,1 m/s de vitesse de vent, nous multiplions la probabilité de l'occurrence de cet intervalle (déterminée par la courbe de Weibull) par la valeur correspondante selon la courbe de puissance.

Ensuite, nous prenons le total de toutes ces multiplications pour calculer la puissance moyenne de sortie.

Si nous multiplions la puissance par 365,25 et ensuite par 24 (= le nombre d'heures en une année), nous obtenons la production totale d'énergie au cours d'une année moyenne.

Vous pouvez utiliser le menu d'affichage pour remplir automatiquement les données sur la distribution des vents en Europe. Les données calculées pour les classes de rugosité 0, 1, 2 et 3 proviennent de l'Atlas éolien européen. Si vous utilisez la classe de rugosité 1,5, nous interpolons afin d'obtenir les données. Nous vous prions de nous contacter dans le cas où vous disposerez de données sur d'autres régions du monde que vous aimeriez inclure dans notre programme.

Comme expliqué à la page précédente, l'énergie du vent varie en fonction de la densité de l'air. Essayez, par exemple, de changer la température de l'air de 40 degrés Celsius à -20 degrés. Il y a presque 25 % plus de molécules d'air dans un mètre cube d'air froid que dans un mètre cube d'air chaud. Observez alors ce que cela signifie pour l'énergie de sortie.

Si vous désirez changer l'altitude au-dessus du niveau de la mer, vous devez commencer par introduire la température au niveau de la mer. Le programme calculera alors automatiquement la température et la pression probables à l'altitude que vous avez choisie.

Vous pouvez choisir d'introduire directement la densité de l'air si vous êtes sûr de savoir ce que vous faites. Le programme calculera ensuite les données correspondant aux autres variables. (Vous pouvez également changer la pression d'air, bien qu'il soit préférable de ne pas le faire étant donné que la pression choisie doit évidemment être celle correspondant à l'altitude et à la température locales.)

Dans l'Europe du nord, le paramètre de forme de Weibull est en général environ 2. Comme les situations varient, il peut cependant s'avérer utile de consulter un atlas des vents afin de déterminer la valeur de façon plus précise. Vous pouvez introduire soit la vitesse moyenne du vent, soit le paramètre d'échelle de Weibull (le programme calculera ensuite l'autre paramètre automatiquement).

La hauteur à laquelle ont été réalisées vos mesures est une donnée très importante étant donné que la vitesse du vent augmente avec l'altitude au-dessus du sol, cf. la page sur le cisaillement du vent. Les observations météorologiques sont normalement faites à 10 m d'altitude, mais des mesures par anémomètre sont souvent réalisées à la hauteur du moyeu de l'éolienne (égale à 50 m dans notre exemple).

La rugosité moyenne du terrain environnant est un facteur important pour la détermination de la vitesse du vent à la hauteur du moyeu, si celle-ci diffère de la hauteur à laquelle ont été réalisées les mesures du vent. Suivant le type de paysage local, vous pouvez introduire soit la longueur de rugosité, soit la classe de rugosité (voir le manuel de référence pour une explication plus détaillée des classes de rugosité).

Dans cette partie du programme de calcul vous pouvez indiquer la puissance nominale du générateur principal, le diamètre du rotor, la vitesse de démarrage , la vitesse de coupure et la hauteur du moyeu de votre éolienne. En bas de la page, vous pouvez également introduire sa courbe de puissance.

Il est cependant beaucoup plus facile d'utiliser le premier menu d'affichage qui vous permettra d'introduire automatiquement l'ensemble des spécifications de l'éolienne en utilisant le tableau incorporé de données des éoliennes les plus répandues. Dans la formule, nous avons déjà introduit les données s'appliquant à une éolienne typique de 600 kW, mais si vous en avez envie, vous pouvez également expérimenter en choisissant d'autres types d'éoliennes.

Le second menu d'affichage vous permettra de choisir l'une des hauteurs de moyeu disponibles pour l'éolienne que vous avez choisie. Si vous le préférez, vous pouvez également introduire la hauteur de moyeu manuellement.

Essayez éventuellement d'introduire des hauteurs de moyeu différentes pour voir les variations de l'énergie de sortie qui en résultent. L'effet est particulièrement significatif si l'éolienne est installée dans un terrain très rugueux (pour voir l'effet vous-même, vous pouvez essayer de modifier la classe de rugosité dans la section de données portant sur la distribution des vents).

Si vous modifiez les spécifications standard de l'éolienne, le texte du premier menu sera converti en Exemple de l'utilisateur afin de marquer qu'il ne s'agit plus d'une éolienne standard. Vous pouvez expérimenter sans problème avec toute variable de votre choix. Cependant, cela n'aura pas beaucoup de sens de changer la taille du générateur ou le diamètre du rotor d'une éolienne standard, sans changer également sa courbe de puissance. Nous utilisons uniquement le diamètre de rotor pour montrer la puissance d'entrée et pour calculer le rendement de la machine (en termes de coefficient de puissance ). De même, la puissance nominale du générateur est seulement utilisée pour calculer le facteur de capacité.

Pour des raisons pratiques (pour que les données introduites et vos résultats soient visibles en même temps), nous avons mis la liste des résultats relatifs à la courbe de puissance tout en bas de la page. Vous pouvez utiliser cette section pour introduire les spécifications d'une éolienne qui ne figure pas dans le tableau incorporé. La seule condition est que les vitesses du vent soient ordonnées séquentiellement dans un ordre ascendant.

Calculer recalcule les résultats du formulaire. Pour activer la fonction de calcul, vous pouvez cependant également cliquer à n'importe quel autre endroit de la page, ou simplement utiliser le tabulateur après avoir terminé l'introduction des données. Prenez bien note que si vous changez la courbe de puissance, le programme ne commencera à recalculer qu'après que vous aurez cliqué sur le bouton calculer ou changé d'autres données dans le formulaire.

Remettre l'exemple remet les données que nous avons introduites à titre d'exemple.

Densité de puissance trace dans une fenêtre séparée un graphe de la densité de puissance pour le site et l'éolienne en question.

Courbe de puissance trace dans une fenêtre séparée la courbe de puissance de l'éolienne choisie.

Coefficient de puissance trace le coefficient de puissance , c.-à-d. le rendement de l'éolienne à des vitesses de vent différentes.

Puissance d'entrée par mètre carré de la surface balayée montre la part de l'énergie du vent qui théoriquement traverserait le cercle balayé par le rotor si le rotor n'était pas là. (En réalité, une partie du flux d'air sera déviée à l'avant de la surface balayée par le rotor à cause de la zone de haute pression produite devant le rotor.)

Puissance d'entrée maximale à x m/s montre la vitesse de vent à laquelle nous obtiendrons la plus grande contribution à la puissance de sortie totale. Cette valeur est normalement beaucoup plus élevée que la vitesse moyenne du vent, cf. la page sur la densité de puissance.

Vitesse moyenne du vent à la hauteur de moyeu montre comment le programme recalcule les données relatives au vent pour la hauteur du moyeu de l'éolienne en question. Si vous avez choisi une hauteur de moyeu différente de la hauteur à laquelle ont été effectuées les mesures du vent, le programme recalcule automatiquement toutes les vitesses du vent qui, dans la distribution de Weibull, correspondent à la classe (ou longueur) de rugosité que vous avez introduite.

Puissance de sortie par mètre carré de la surface balayée par le rotor indique la part de la puissance d'entrée susceptible d'être convertie en électricité par l'éolienne. En général, la solution la plus rentable sera de construire l'éolienne pour utiliser environ 30 % de la puissance disponible. (Notez que la valeur relative à la puissance d'entrée inclue aussi la puissance du vent à des vitesses de vent inférieures/supérieures aux vitesses de démarrage/de coupure. Vous ne pouvez donc pas simplement diviser par cette valeur pour obtenir le coefficient de puissance moyen.)

Production annuelle d'énergie par mètre carré de la surface balayée par le rotor est tout simplement la puissance moyenne de sortie par mètre carré de la surface balayée multipliée par le nombre d'heures d'une année.

Production d'énergie en kWh par an indique la production d'électricité de l'éolienne en une année moyenne. C'est probablement la valeur que le propriétaire de l'éolienne trouvera la plus intéressante. Cependant, lorsque le propriétaire considère cette valeur, il doit également prendre en compte le prix de l'éolienne, sa fiabilité et les frais d'exploitation et d'entretien. Nous allons étudier ce sujet plus en détail dans la section sur la rentabilité de l'énergie éolienne.

Il se peut que la production annuelle d'énergie calculée ici diffère légèrement des chiffres réels fournis par les fabricants - surtout si vous changez la densité de l'air. Dans ce cas, le fabricant calculera une courbe de puissance pour chaque densité d'air. Ceci est dû au fait qu'avec une éolienne régulée par calage variable de pale , le système de régulation changera automatiquement l'angle de pas de la pale en fonction de la variation de la densité de l'air, alors que, pour une éolienne régulée par décrochage aérodynamique , le fabricant fixera à l'avance l'angle de la pale selon la densité moyenne de l'air pour la région en question. Les résultats de ce programme peuvent s'avérer inférieurs de quelque 3,5 % aux vrais chiffres des fabricants en cas de densité basse de l'air - et supérieurs de quelque 1,6 % en cas de densité élevée de l'air.

Le facteur de capacité indique la partie de la capacité nominale du générateur (principal) utilisée par l'éolienne. Vous pouvez en lire plus à la page sur la production annuelle d'énergie d'une éolienne.