Construction d'une éolienne

2009-10-01T12:45:00.001-07:00

2005
---Court historique avant de débuter---

Il y a de ça plusieurs années, j'ai commencé à me poser beaucoup de questions sur les actes à poser afin de devenir un consommateur plus responsable. Mon constat n'était pas des plus optimistes. Je me suis demandé ce que je pouvais faire en tant qu'individu pour amoindrir la taille de mon empreinte écologique. Étant étudiant en génie électrique à l'université de Sherbrooke à l'époque, j'ai naturellement été attiré par les diverses formes d'énergie renouvelable comme alternative aux sources polluantes traditionnelles.

Au-delà des considérations environnementales, le projet de construction d'éolienne que vous découvrirez ici a également amélioré notre qualité de vie en forêt.

Collaboration entre un père et son fils : le défi était de taille. Le côté électrique était mon entière responsabilité. J'ai eu l'occasion d'utiliser mes connaissances nouvellement acquises et d'en apprendre encore davantage. Mon père, lui, s'est occupé des contraintes mécaniques et des pales.

---Localisation---

Tout d'abord, je pratique la pêche sportive depuis l'âge de cinq ans. Chaque été, je vais au camp de pêche familial situé à Labrieville sur la Côte-Nord, à pratiquement dix heures de route de Montréal.

Agrandir le plan

---Situation initiale---

C'est un endroit très isolé où il n'y pas de distribution électrique pour les chalets (même si le barrage Bersimis-1 se trouve juste à côté). Nos sources d'énergie étaient donc à l'époque:

Gaz propane
Huile à lampe
Essence

Ces sources d'énergie, toutes des combustibles fossiles nous garantissaient un certain confort: réfrigérateur, éclairage, moteur de pêche à gaz, cuisinette propane, eau non-potable.

Le moteur à essence pour diriger la chaloupe s'avérait peu efficace, très bruyant, polluant, salissant, peu fiable, etc. La liste de désagréments est longue.

L'éclairage intérieur (principalement par des lampes à l'huile) était aussi rendu dévolu (mauvaises odeurs, fumée, risque d'incendie, etc.).

La pompe qui puisait l'eau du lac pour l'acheminer vers notre camp était aussi désuète; très lourde, marche au gaz, etc.

---Naissance de l'idée---

En 2004, après un autre magnifique voyage de pêche, l'idée a commencé à germer; nous voulions remplacer une partie de nos installations par un système auto-suffisant et du même coup beaucoup plus sécuritaire.

---Solaire---

D'abord, nous avons fait l'acquisition d'un panneau solaire de 60 W et de batteries 12V dans le but de remplacer l'éclairage du camp et l'amenée d'eau au chalet. Ce genre de système "clés en main" a été assez facile à installer et nous a donné une grande satisfaction.

La pompe électrique a tout de suite fonctionné comme un charme. Au lieu d'aller au lac pour la faire démarrer, il était désormais possible d'avoir de l'eau en appuyant simplement sur un interrupteur situé dans la « chambre électrique ». C'est avec beaucoup de plaisir que nous avons démantelé l'ancien système.

Peu après, nous avons délaissé le moteur à gaz pour un petit moteur de pêche électrique.

Si un seul panneau solaire suffisait pour quelques ampoules 12V d'intérieur et la pompe, on ne pouvait pas en dire autant du moteur du bateau.

Ce moteur électrique a complètement révolutionné nos journées de pêche à "troller" sur les lacs. Aucun entretien, pas de fuite d'essence, inaudible, inodore, léger. Tout le contraire de l'autre. Merveilleux!

Le constat était clair: davantage d'énergie était nécessaire si on voulait pêcher avec ce petit bijou plusieurs heures quotidiennement.

---Éolienne---

La Côte-Nord détenant un énorme potentiel éolien, j'ai commencé à me renseigner du côté des éoliennes de petite taille. Sur le marché, il n'y avait qu'un "petit" format de 500W et l'investissement était quand même important. En parallèle j'ai trouvé une quantité impressionnante de documentation en ligne sur la fabrication "homebrew" d'éoliennes faible puissance. Le projet était envisageable et semblait relativement simple malgré les nombreuses étapes.

---Choix du design---

Après un bout à errer sur Internet d'un prototype à un autre, j'ai remarqué que beaucoup de bricoleurs utilisaient diverses pièces automobiles, dont les disques de freinage et le roulement à billes. Direction cour à scrap, nous avons récupéré une suspension avant de Volvo.

Par après, j'ai découvert qu'il y avait un bricoleur nommé Hugh Piggot qui donnait des séminaires sur le sujet et qui avait une grande expertise pour la fabrication de petites éoliennes. Partout, les gens faisaient référence à cet homme. Le design qu'il proposait avait plusieurs fois fait ses preuves. C'était la bonne voie à suivre. Ne voulant pas repartir à zéro, j'ai choisi de faire un hybride entre le design de Hugh et le design de Otherpower avec la structure de Volvo.

Figure 1: Plan d'assemblage de Hugh Piggot

Le gros plus du design de Hugh était la qualité et la précision de son plan d'assemblage. J'ai acheté la version la plus récente et nous avons entamé la construction. La vue explosée plus haut permet de voir les différentes structures. Nous allions utiliser le morceau de Volvo à titre de support et de roulement. Les rotors, le stator ainsi que les pales seraient faites suivant le plan de Hugh.

Données techniques

Diamètre des pales :    8 pieds (2,4 m)
Puissance moyenne :   100 W
Puissance maximale :   500 W
Tension du générateur : 12 V
Enroulements :      5 phases, 80 tours AWG#15
Freinage :                         Furling

Pièces

Dans un premier temps nous avons commandé toutes les pièces requises. Le tout fut généralement facile, grâce aux listes de matériel du guide d'assemblage. Par contre, le fil pour les enroulements a été difficile à trouver.

Figure 2: Liste de matériel

---Pales---

Les pales font chacune 4 pieds de long, pour un diamètre de 8 pieds. Le diamètre est extrêmement important car la puissance de sortie est proportionnelle au carré de la surface. Par contre, sculpter des pales de plus de 4 pieds est une opération assez complexe et donc nous nous sommes limités à la dimension suggérée dans le plan d'assemblage. Je voulais pousser plus loin car je savais que notre générateur serait plus puissant que celui du plan (aimants plus forts), mais mon père a fortement déconseillé qu'on fabrique une 10 pieds. De toute manière, me suis-je dit, il y aurait moyen de fabriquer un autre set de pales dans le futur pour remplacer la première série.

Pour cette étape, je me suis fié au plan car il y a beaucoup de théorie en ce qui a trait à la géométrie des pales et l'impact qu'elle a sur la performance de l'éolienne.

Les pales doivent être sculptées en tenant compte des trois dimensions et c'est un travail extrêmement délicat vers la fin car la partie la plus mince des pales doit faire moins d'un huitième de pouce. Ci-dessous se trouvent deux des nombreux patrons à suivre pour donner la forme voulue.

Figure 3: Patron pour pales #1

Figure 4: Patron pour pales #2

Nous voici à l'œuvre pendant la première phase du projet :

Figure 5: Sablage d'une pale

Figure 6: Rabotage d'une pale

À la fin de cette opération, les trois pales devaient être identiques, pour la simple et bonne raison que lorsque l'éolienne serait en l'air à 400 tours par minute, le moindre débalancement pourrait détruire le système au complet! C'était une étape à prendre très sérieusement!

Figure 7: Comparaison des pales

Figure 8: Perçage des trous centraux

Obtenir 3 pales identiques fut difficile. Les assembler de manière géométrique quasi-parfaite fut probablement encore pire. N'ayant pas de perceuse à colonne à cette époque, nous avons utilisé les moyens disponibles.

Plus tard, un vernis a été appliqué pour éviter toute forme d'infiltration d'eau dans les pales.

Figure 9: Pales vernies

---Alternateur---

La prochaine étape – assez ambitieuse – consistait à fabriquer nous même un alternateur de A à Z. Ceci dit, ce n'est pas quelque chose de très courant et c'était définitivement loin du matériel académique auquel j'étais exposé à l'université.

Pour les néophytes, un moteur électrique est constitué de deux parties essentielles : un rotor ainsi qu'un stator. Rotor est la partie qui est en mouvement de rotation et stator est la partie fixe (du mot statique).

Le design proposé par le plan est un alternateur composé d'un stator à 10 enroulements pris en sandwich entre deux rotors supportant 12 aimants permanents chacun. Cette configuration donne un alternateur à courant alternatif à 5 phases.

Le schéma ci-dessous illustre les différentes composantes de l'alternateur. Le stator se retrouve fixé après la structure de la tour et restera immobile. Les rotors sont pris avec des rodes filetées après le hub de voiture qui contient les deux roulements à billes.

Figure 10: Alternateur axial

Le filage électrique est situé sur le stator et donc aucun collecteur à bague rotatif est impliqué dans la transmission de l'électricité générée. Il n'y a donc pas d'entretien à faire à ce niveau.

---Stator---

Enroulements

Pour fabriquer les dix enroulements du stator, nous avons fabriqué et utilisé le gadget proposé dans le plan. Je n'ai malheureusement pas de photo. Chacun des enroulements comporte 80 tours de fil AWG #15.

Stator moulé

Le stator est la partie centrale de l'alternateur et contient les 10 enroulements fabriqués précédemment. La technique consistait à bâtir un moule en bois et d'y placer les enroulements. Par la suite, il fallait connecter les enroulements ensemble avec du fil AWG #14.

Figure 11: Moule du stator

Figure 12: Positionnement des enroulements dans le moule

Les enroulements ont été reliés en parallèle par groupes de 2. On obtenait donc un système non pas triphasé mais plutôt à cinq phases. Par la suite, on a préparé de la fibre de verre que l'on a coulé dans le moule à travers les enroulements. En dedans de quelques minutes, le tout a durcit et on a pu retirer le stator du moule. La figure 14 illustre le stator une fois retiré du moule.

Figure 13: Fibre de verre et moule

Figure 14: Stator démoulé

La couette de fils bleus correspond aux 2 conducteurs de chacune des 5 phases. Ces 10 fils sont acheminés au redresseur AC/DC placé sur la structure de la tour.

---Rotors---

Pour cette étape, nous avions déjà décidé de ne pas utiliser les disques de Volvo à titre de rotors et plutôt de suivre le plan d'assemblage. Il nous fallait des disques de 12 pouces fabriqués selon nos spécifications pour que l'alternateur, les pales et le hub de Volvo puissent s'assembler.

Nous avons trouvé un atelier de fer à Québec qui avait ce qu'il fallait pour usiner les 2 disques dont nous avions de besoin. Nous avons passé la commande et sommes allés chercher les disques le lendemain.

La fabrication des disques ressemblait à celle du stator. D'abord il était nécessaire de bâtir un moule pour chaque disque

Figure 15: Création des moules

Ensuite les aimants devaient être positionnés à des endroits très précis sur les disques. Pour ce faire, un gabarit était nécessaire. Les aimants ont été collés sur les disques de fer à l'aide de colle très puissante, tout en maintenant le gabarit en place. Ensuite le gabarit a été retiré et puis de la fibre de verre a été coulée dans les moules pour sceller le tout.

Le résultat final est présenté dessous. Le fini est quand même « rough » car le morceau de venir du dessus du moule était de mauvaise qualité.

Figure 16: Disque, moule et aimants

Figure 17: Un rotor complété

---Avancement---

Ci-dessous on peut remarquer le projet en train de prendre forme. La plupart des pièces importantes étaient prêtes. La prochaine étape était de bâtir la structure qui sert de soutien à ce système et qui lui permet d'entrer en rotation.

Figure 18: Avancement du projet

---Fixation---

Jusqu'à présent, la structure qui fait le pont entre la tour et l'alternateur a été grossièrement représentée à l'extrême droite de la figure 10. La présente section traitera de façon plus détaillée la conception de cette structure. C'est à ce stade-ci que nous avons utilisé les pièces de Volvo tout en suivant les angles proposés dans le plan d'assemblage. Avec le recul, je crois qu'il aurait été plus simple de repartir à neuf au lieu d'utiliser ces vieilles pièces.

Figure 19: Suspension de Volvo

Figure 20: Structure de fixation

La géométrie de la structure finale s'avère complexe car rien n'est à angle droit. La raison pour cela est que nous plaçons volontairement l'alternateur de façon désaxée par rapport à la tour afin de permettre un système de freinage autonome, qui sera présenté plus loin.

La suspension d'automobile de la figure 18 a été coupée en deux et ressoudée autrement pour créer le désaxage voulu. Ensuite le support pour stator – troué au centre- a été soudé au bout du strut. Le moyeu excède le support.

Pour cette étape, nous avons fait appel à un soudeur car nous n'avions pas l'équipement nécessaire. De plus, les trous de fixation pour le stator devaient être faits avec une mèche à fer de 5/8 de pouce, ce que nous n'avions pas.

Figure 21: Fixation et moyeu 1

Figure 22: Fixation et moyeu 2

---Frein par ferlage---

La conception mécanique est robuste et peut résister à la plupart des conditions météos standard. Cependant, lors de violents orages où les vents changeant brusquement de direction et sont très puissant, il est nécessaire d'avoir une protection pour éviter que l'éolienne s'endommage. Si ce n'était pas le cas, les pales accéléreraient à une vitesse dangereuse. Les enroulements ainsi que les ponts de diodes pourriraient devenir trop chauds. La force produite pourrait même ultimement déformer la tour. Notre objectif était donc d'avoir un mécanisme qui protègerait l'éolienne quand les vents seraient trop forts, sans pour autant sacrifier la puissance et amener l'alternateur au point mort.

Quoi que nous utilisions certaines pièces automobiles, il n'y a pas de plaquettes de frein dans notre système pour ralentir le double rotor et les pales. Nous utilisons un système de freinage qui a pour effet de diminuer la surface des pales exposée au vent.

Pour ce faire, l'alternateur a été désaxé par rapport à l'axe transversal, de sorte que la poussée exercée par le vent essaie continuellement de sortir les pales du vent, ce qui entraine une diminution de puissance électrique produite. Plus le vent est fort, plus l'angle entre la queue et les pales va diminuer. La force du vent sur les pales crée donc un moment de lacet dans le sens antihoraire (voir Figure 22).

Cette même force sur la queue crée un moment de retour dans le sens horaire (voir Figure 22). Ces deux moments sont toujours de même amplitude de sorte que le système demeure équilibré.

Figure 23: Vue en plan - Moments de force au repos

Figure 24: Vue en plan - Ferlée

La queue a été installée de l'autre côté de l'axe de lacet avec un angle de 100° par rapport aux pales. Ceci permet d'obtenir un angle droit entre les pales et la queue lors de vents modérés, où on peut récolter le plus de puissance possible.

La beauté du système est la façon dont la queue est installée; celle-ci lève dans le plan vertical à mesure que la force du vent s'accroit. Quand le vent diminue, la queue redescend d'elle-même vers la position initiale. On peut donc contrôler à quelle vitesse de vent on désire voir la queue ferler.

Figure 25: Queue au repos

Figure 26: Queue lors du ferlage maximal

---Assemblage de l'alternateur---

L'assemblage est très simple en soi mais doit être fait très lentement et avec extrême minutie en surveillant chacun de ses mouvements. Les outils en métal sont fortement attirés par les rotors et un impact pourrait même faire éclater des aimants. L'opération se fait essentiellement en cinq étapes qui sont illustrées ci-dessous. Une longue rode filetée a été coupée en plusieurs bouts de longueurs désirées qui ont été utilisés pour installer les rotors ainsi que le stator. Les trous du moyeu et des deux rotors sont sans filets.

La première étape et la deuxième étape consistaient à fixer le premier rotor après le moyeu de voiture. Dans un premier temps, on a placé les les cinq rodes filetées après le moyeu.

Ensuite on a inséré le premier disque sans problème. Une autre série d'écrous a été enfilée. Pour que les pinces restent maniables, il a fallu mettre un venir entre celles-ci et le disque. Une fois en place, on a sellé le tout avec du lock-tite et une deuxième série d'écrous a été ajouté pour bloquer les premiers.

Figure 27: Alternateur étape 1

Figure 28: Alternateur étape 2

Figure 29: Alternateur étape 2 - Rotor en place

La troisième étape consistait à positionner le stator et le fixer après la structure de la tour. Jusqu'à présent l'assemblage se faisait relativement facilement.

Figure 30 : Alternateur étape 3

Figure 31: Stator en place

La quatrième étape était de descendre le deuxième rotor à sa place. Le problème est que les deux rotors étaient attirés l'un vers l'autre. Cette procédure a donc été extrêmement particulière car l'attraction gigantesque des deux disques combinés aurait facilement pu nous briser un doigt ou bien pire si on se retrouvait coincé entre les deux disques. On a donc utilisé donc un autre jeu de rodes filetées pour descendre tout en douceur le deuxième rotor à sa place. La différence a été que pour celles-ci, des trous filetés ont été percés dans le deuxième rotor. À mesure que nous dévissions ces rodes, le deuxième rotor se rapprochait par lui-même du premier à cause du magnétisme. À la fin, il devait y avoir seulement 1/8 de pouce entre les rotors et le stator.

Figure 32 : Alternateur étape 4

Figure 33: Alternateur étape 4 – Rotor #2

Pour la cinquième étape, on a retiré les 3 rodes de descente et puis on a serré le 2^e rotor à l'endroit voulu. Comme il est possible de constater sur les schémas, il reste un bon excédent sur les rodes principales des rotors pour accommoder l'épaisseur des pales, qui seront ajoutées plus tard.

Figure 34: Alternateur complété

Les Figure 34 et 35 illustrent l'alternateur dans sa version quasi-finale.

Figure 35: Vue de côté

Figure 36: Vue en plan

Connexions électriques et tests de l'alternateur

Tel que discuté précédemment, l'alternateur est composé de 12 aimants permanents et de dix enroulements. Ceux-ci sont regroupés par paires et on obtient un générateur C.A. à 5 phases. Chacune des paires passe par un pont de diodes qui transforme la forme d'onde en courant continu. Ce redresseur a été placé directement sur le châssis de l'éolienne.

Figure 37: Circuit électrique de l'éolienne

Figure 38: Connexion des ponts de diodes

Le courant est ensuite acheminé à la banque de batteries située au chalet par un conducteur AWG #6 de 200 pieds de long.

Dans un premier temps, des tests de court-circuit ont été effectués. Les 10 enroulements ont d'abord été placés en circuit ouvert. L'alternateur devait pouvoir tourner librement et très facilement, sinon il y avait un problème au niveau du filage du stator. Ensuite, il a fallu raccorder deux enroulements situés du même coté du stator ensemble. L'alternateur est devenu difficile à tourner à un certain endroit où les aimants s'alignaient avec les deux enroulements. Ensuite, on a connecté les 5 enroulements situés du même côté du stator ensemble. L'alternateur est devenu très raide et de manière uniforme.

Pour les tests C.A., nous avons remis tous les enroulements en circuit ouvert. Nous avons raccordé le multimètre sur deux enroulements de la même moitié du stator. Ensuite nous avons tourné l'alternateur. La mesure devait être une des deux lectures possibles, dépendamment de la différence de phase entre les enroulements choisis.

Ensuite nous avons mesuré un paramètre important de la performance de notre éolienne, c'est-à-dire la vitesse de rotation nécessaire de l'alternateur pour recharger les batteries. Pour ce faire, nous avons connecté un premier multimètre sur une paire de fils aléatoire afin de pouvoir suivre l'évolution de la fréquence, soit le nombre de révolutions par seconde, selon l'équation suivante :

Freq. (hz) = RPM * Nb de pôles / 120

Un second multimètre a été nécessaire pour observer la tension C.A. produite par une paire d'enroulements. Nous savons que le système commencera à charger les batteries une fois que la tension D.C. générée sera supérieure à celle de la banque de batteries. Supposons que nous voulions 12 V_dc après les redresseurs, la tension C.A. à l'entrée des redresseurs doit être de 9.6 V_ac, considérant la chute de tension aux redresseurs, car :

Vdc = √2 * Vac – 1.5

L'autre multimètre a donc été connecté sur une paire d'enroulements qui correspondaient à la même phase. Nous avons accéléré l'alternateur jusqu'à ce que le second multimètre indique 9.6 V_ac. Nous avons constaté cette lecture est obtenu autour de 170 RPM, soit 20 tours de moins que ce que le plan indique.

Ensuite nous avons réalisé le test D.C. qui consistait à mesurer la tension D.C. générée à la sortie du redresseur. Tel que prévu nous avons obtenu 12 V_dcà 170 RPM. Le vent doit donc être suffisamment fort pour faire tourner les pales à 170 RPM afin qu'un minimum d'électricité se rende aux batteries.

---Installation et balancement des pales---

Une fois les tests électriques effectués, nous avons pu installer les pales sur l'alternateur. Ce fut quand même difficile car les trous dans les pales ne correspondaient pas exactement aux positions des rodes filetés.

Figure 39: Installation des pales 1

Figure 40: Installation des pales 2

Une fois les pales en place, nous avons procédé au balancement avec les moyens que nous avions (une bûche).

Figure 41: Balancement des pales

---La tour---

Une fois les différentes pièces assemblées, nous avons érigé une première longueur de tour pour tester le comportement de l'éolienne. Cependant, la hauteur était insuffisante pour produire une puissance intéressante. Cet essai nous a quand même permis de valider notre système d'un point de vue mécanique.

Figure 42: Première tour d'essai

Figure 43: Deuxième tour d'essai

Ensuite nous avons ajouté une deuxième section à la tour afin de profiter un peu plus du vent, ce qui nous a permis de réaliser certains tests électriques sur place. Le temps était de notre côté puisqu'on a reçu les restes d'un ouragan tropical. Lors de ces tests j'ai vu environ 10A en moyenne et certains peaks à 35A.

Figure 44: Premiers tests électriques

Le régulateur requis pour éviter la surcharge des batteries n'était pas encore prêt à ce stade. Nous n'avons donc pas utilisé l'éolienne pour produire de l'énergie sur de longues périodes avant l'été suivant.

La tour a été installée de façon définitive à un endroit stratégique à environ 200 pieds du camp. La hauteur totale est d'environ 30 pieds.

Un grand trou dans le sol a été creusé pour pouvoir accueillir deux structures, soit la tour et le mât de levage.

Figure 45: Première section de tour

La tour est constituée de 4 sections de 8 pieds chacune, qui s'emboîtent facilement l'une dans l'autre. À la base ce modèle est utilisé pour les antennes de télécomm, donc nous avons renforcé le point d'attache au sommet de la tour. À la base de celle-ci se trouve une penture qui permet de lever et descendre la tour.

Figure 46: Prépration au levage

Des haubans ont été installés à deux hauteurs différentes afin de limiter les déformations sur la tour.

La mât en bois a été installé de façon permanente et est utilisé à chaque fois que la tour doit être levée ou descendue. Une poulie au bout permet de simplifier cette opération.

En temps normal, l'éolienne est levée et descendue seulement une fois par été. Le climat de l'hiver pourrait abîmer les pales et la structure, nous les entreposons donc à l'automne.

Figure 47: Tour levée

---Régulation de la charge et frein électrique---

Pour des raisons pratiques, il était nécessaire d'avoir un système qui permette d'isoler l'éolienne du circuit des batteries. Contrairement aux panneaux solaires qui peuvent être mis en circuit ouvert, il serait très dangereux de simplement ouvrir le circuit de l'éolienne lorsque les batteries sont entièrement rechargées. C'est la raison pour laquelle un régulateur était essentiel; pour éviter la surcharge et l'explosion des batteries lors de la charge!

Nous désirions également doter l'éolienne d'un frein électrique afin de pouvoir l'arrêter lors de forts vents, peu importe la tension des batteries.

Le système électrique de l'éolienne est représenté en modélisant l'alternateur par une source de courant.

Figure 48: Circuit électrique de l'éolienne

Le couteau DPDT (Switch sur le schéma) nous permet de court-circuiter les enroulements de l'éolienne, ce qui a pour effet de la freiner très rapidement. Peu importe la force du vent, elle tournera à moins d'un tour par seconde tellement la résistance est forte. Cela permet aussi au régulateur de souffler un peu.

Figure 49: Couteau double pole double throw

Pour ce qui est du régulateur (Shunt Reg sur le schéma), celui-ci devait permettre la charge complète des batteries tout en s'assurant que la tension ne dépasse pas un point critique. Le design de base est venu de l'article de Chris Greacen dans la revue Homepower. Plusieurs difficultés ont été rencontrées et diverses modifications ont été apportées.

Figure 50: Shunt Regulator - Credits to Chris Greacen

En gros le régulateur doit s'assurer que la tension des batteries n'excède jamais 14.2 V. Lorsqu'il y a de forts vents, les batteries se rechargent peu à peu et leur tension augmente. Rendu à la tension désirée, le régulateur active à l'aide de mosfet des éléments thermiques qui tirent un fort courant des batteries. Cela a pour effet de contre balancer l'ampérage produit par l'éolienne. Nous aurions pu utiliser autre chose que des résistors de puissance, mais c'est ce qui s'avérait le plus durable et sécuritaire.

Le circuit repose sur un LM723 qui agit à titre de comparateur pour vérifier en temps réel le voltage des batteries. Si la tension des batteries excède celle de référence générée par le circuit intégré, un signal est émis. Ce signal est récupéré par un timer LM555 qui active ou non les mosfet. Ces transistors servent en fait de switch qui ferment et activent les circuits des résistors, ce qui tire un courant des batteries.

J'ai décidé d'utiliser un ancien boîtier de circuit d'alimentation d'ordinateur pour loger l'électronique du régulateur. Ceci m'a permis d'avoir un ventilateur parfaitement adapté que j'ai intégré au design de base. De plus, j'ai préféré utiliser trois mosfet à faible résistance plutôt qu'un car le prototype Homepower était calibré pour dissiper seulement 80W. Je voulais être certain que le régulateur puisse tolérer une charge/décharge de 45A en continu, soit environ 650 W. Jusqu'à présent, l'intensité la plus forte observée a été de 35A.

Le circuit du LM555 génère un PWM à duty cycle variable, ce qui donne précisément la décharge voulue pour maintenir la tension des batteries au point seuil.

Figure 51: Régulateur version finale - électronique

Figure 52: Régulateur version finale

---Conclusion du projet---

L'investissement en temps et en argent dans ce projet a largement dépassé ce que j'avais cru au départ! La construction de l'alternateur et des pales nous a pris trois semaines intensives. Le projet au grand complet s'est échelonné sur trois étés, en considérant l'installation de la tour, tout le travail sur le régulateur et puis l'ajout d'autres accessoires électriques.

Depuis l'été 2007, l'éolienne tourne merveilleusement bien et donne une moyenne de 10A par journée venteuse. Je suis certain que des ajustements seraient possibles pour augmenter ce chiffre, mais nous préférons rester conservateurs et limiter les contraintes mécaniques le plus possible pour augmenter la durée de vie. De plus, elle comble nos besoin en électricité même à cette puissance moindre.

Ce projet fût extrêmement intéressant, diversifié et enrichissant. Nous en retirons aujourd'hui une grande satisfaction. C'est une belle réalisation dont nous sommes très fiers.

Figure 53: Installation finale

Figure 54: Chambre électrique 12VDC & 110VAC

Espace créatif

Construction d'une éolienne