Raccordement indirect au réseau électrique
Rotor, multiplicateur, génératrice
Courant alternatif à fréquence variable
Courant continu
Courant alternatif à ondes carrées
Courant alternatif à fréquence fixe
 
Forklarende tekst
   
Production de courant alternatif (CA) à fréquence variable
La plupart des éoliennes fonctionnent à vitesse quasi-constante avec raccordement direct au réseau. Cependant, si elle est raccordée indirectement au réseau, l'éolienne fonctionne dans son propre petit réseau séparé à CA, comme vous pouvez le voir sur l'image en haut. Ce réseau est contrôlé électroniquement (par l'emploi d'un inverseur) de façon à permettre la variation de la fréquence du courant alternatif dans le stator de la génératrice. Ainsi, il est possible de faire fonctionner une éolienne à une vitesse de rotation variable, ce qui signifie que l'éolienne produit du courant alternatif à exactement la même fréquence variable que celle s'appliquant au stator.
La génératrice peut être soit synchrone , soit asynchrone. De même, l'éolienne est souvent équipée d'un multiplicateur , tout comme c'est le cas sur l'image ci-dessus. Si sa génératrice est munie de beaucoup de pôles comme expliqué à la page suivante, elle peut cependant fonctionner sans multiplicateur.
Conversion en courant continu (CC)
Le courant alternatif à fréquence variable n'est pas utilisable dans le réseau électrique publique. Par conséquent, il faut d'abord le convertir en courant continu. La conversion de CA à fréquence variable en CC est réalisée par l'emploi de thyristors et de grands transistors de puissance.
Conversion en courant alternatif à fréquence fixe
Nous convertissons ensuite le courant continu (fluctuant) en un courant alternatif à exactement la même fréquence que celle du réseau électrique (par l'emploi d'un transformateur). La même conversion peut également être obtenue en utilisant des thyristors ou des transistors.
Les thyristors ou les transistors sont de grands interrupteurs semi-conducteurs fonctionnant sans pièce mécanique. Le courant alternatif obtenu par un transformateur a l'air assez difforme à première vue, ne ressemblant pas du tout à la courbe sinusoïdale douce figurant à la page sur le courant alternatif. A la place, nous obtenons toute une série de fluctuations brusques tant de la tension que du courant, justement comme vous pouvez le voir sur l'animation ci-dessus.
Filtrage du courant alternatif
Il est cependant possible d'atténuer les ondes de forme rectangulaire en faisant appel à des inductances et à des condensateurs appropriés formant un mécanisme dit de filtrage du courant alternatif. Comme expliqué ci-après, le filtrage ne permet cependant pas d'effacer complètement l'apparence ébréchée de la courbe de tension.
Avantages du raccordement indirect au réseau : vitesse variable
L'avantage principal d'un raccordement indirect au réseau est qu'il permet de faire fonctionner l'éolienne à une vitesse variable. Ainsi, il est possible d'augmenter la vitesse de rotation du rotor lors de rafales, tout en stockant l'énergie supplémentaire en forme d'énergie rotative jusqu'à la fin de la rafale. Cela requiert évidemment un système de contrôle très intelligent qui est en mesure de distinguer entre une vraie rafale et simplement des vitesses élevées du vent. De cette manière, on arrive à réduire le couple maximal (réduisant l'usure du multiplicateur et de la génératrice) ainsi que les charges de fatigue de la tour et des pales du rotor.
Un autre avantage est la possibilité de contrôler la puissance réactive (c.-à-d. le déphasage du courant par rapport à la tension dans le réseau de courant alternatif), améliorant ainsi la qualité de puissance du réseau électrique. Cela peut être très utile, surtout dans le cas d'une éolienne raccordée à un réseau électrique faible.
En théorie, la vitesse variable peut également comporter un léger avantage en termes de production annuelle, étant donné qu'elle permet de faire fonctionner une éolienne à la vitesse optimale de rotation selon la vitesse du vent. Cependant, d'un point de vue économique, l'avantage ainsi obtenu est si négligeable qu'il ne mérite même pas d'être mentionné.
Inconvénients du raccordement indirect au réseau
L'inconvénient principal du raccordement indirect au réseau est son coût. Comme nous venons de l'apprendre, l'éolienne aura besoin d'un rectificateur et de deux inverseurs, un pour contrôler le courant du stator, et un autre pour produire le courant de sortie. Actuellement, il semble que le prix de l'électronique de puissance excède les gains liés à la construction d'éoliennes plus légères, mais il est possible que cette tendance changera au fur et à mesure que le prix de l'électronique de puissance diminuera. Les statistiques sur le fonctionnement d'éoliennes utilisant de l'électronique de puissance (publiées par l'institut allemand ISET) indiquent également que la disponibilité de ces machines est un peu inférieure à celle des machines conventionnelles, à cause de défaillances de l'électronique de puissance.
D'autres inconvénients sont la perte d'énergie lors du processus de conversion CA-CC-CA ainsi que la distorsion harmonique du courant alternatif que l'électronique de puissance peut introduire dans le réseau électrique. Une distorsion harmonique se produit lorsque le processus de filtrage mentionné ci-dessus est imparfait, laissant quelques sons harmoniques (multiples de la fréquence du réseau) dans le courant de sortie.
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Dernière mise à jour le 10 mai 2003
http://www.windpower.org/fr/tour/wtrb/indirect.htm
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