un moulin à vent est une structure utilisée pour exploiter la puissance du vent à des fins telles que le broyage du grain, le pompage de l’eau et la production d’électricité.
la puissance du vent a d’abord été exploitée par les marins, qui étaient capables de comprendre la portance et d’exploiter la puissance des vents à travers les voiles. Cette connaissance a conduit au développement du premier moulin à vent à voile à axe vertical utilisé par les anciens Perses et les Chinois pour moudre le grain et pomper l’eau.,
ils se composaient d’aubes appelées voiles ou pales qui, lorsqu’elles sont incitées à tourner par le vent, convertissent l’énergie du vent en énergie de rotation qui pourrait être utilisée.
Les premiers moulins à vent européens avec des systèmes à axe horizontal ont été la base de la technologie actuelle des éoliennes utilisées pour la production d’énergie.
Cet article va discuter de l’histoire des moulins à vent et de la façon dont ils ont évolué vers des conceptions modernes, ainsi que de leur fonctionnement.,
histoire ancienne des Moulins à vent
Il n’y a aucune preuve concrète sur qui exactement a été le premier à inventer le moulin à vent, que ce soit les Chinois ou les Perses est à débattre. Quoi qu’il en soit, les deux cultures ont commencé à utiliser cette technologie à peu près au même moment pour les mêmes fins.
certains pensent que la technologie du moulin à vent a été introduite en Europe du Nord à la suite des croisades, mais leur conception à axe horizontal plutôt que le système à axe vertical, rend tout aussi probable que les Européens ont découvert leur moulin à vent indépendamment. Les premières illustrations existantes de 1270 AD., montrer des impressions bleues du type de moulin à vent.
Le Moulin à poteaux était composé d’un moulin à quatre pales monté sur un poteau central, qui utilisait des engrenages en bois pour couvrir le mouvement de l’arbre horizontal en mouvement vertical qui transformait une pierre à moudre. Selon L’histoire illustrée du développement du vent, la roue dentée en bois a été utilisée par Vitruve, un ingénieur de l’ère augustéenne, pour développer la première roue hydraulique à axe horizontal.,
La conception du moulin à tour est censée avoir vu le jour vers la fin des années 1300, la plus ancienne illustration connue étant celle d’un moulin normand entre 1430 et 1440. Le moulin à tour était fait avec des murs inclinés, un chapeau qui pouvait être tourné, un arbre à vent horizontal et des voiles verticales.
Le smock mill, développé par les hollandais en 1526 sur la base du tower mill, est une tour conique verticale de quatre à six côtés surmontée d’un capuchon qui tourne pour amener les voiles dans le vent. Le smock mill a été nommé en raison de sa ressemblance avec les blouses portées par les agriculteurs à l’époque.,
Au cours des 500 années suivantes, Les Moulins à vent ont acquis de nombreuses applications diverses au-delà du simple pompage de l’eau et du broyage du grain, notamment l’irrigation, le pompage de drainage, la scierie du bois et la transformation du tabac, des épices, du cacao, des peintures et des colorants.
progrès modernes
Les Moulins mécaniques de pompage d’eau ont été développés pour la première fois aux États-Unis en 1854. Ces moulins se composaient à l’origine de quatre lames en bois, avec des lames en acier qui ont vu le jour en 1870.
plus de six millions d’éoliennes mécaniques ont été installées aux États-Unis entre 1850 et 1970., Leurs principales applications étaient pour l’arrosage des stocks et l’eau pour les maisons de ferme. De très grands moulins à vent étaient utilisés pour pomper l’eau des trains à vapeur.
le premier moulin à vent à produire de l’électricité a été inventé en 1888 par un ingénieur de L’Ohio nommé Charles Brush. Le moulin à vent pouvait produire jusqu’à 12 kilowatts d’électricité et était un moulin à poteaux de soixante pieds avec un rotor de 56 pieds.
dans la société actuelle, les éoliennes utilisées pour produire de l’électricité sont appelées éoliennes.,
le marché des éoliennes a évolué de la gamme de 1 à 25 kilowatts pour les pratiques domestiques et agricoles, à des machines à échelle intermédiaire de la gamme de 50 à 600 kilowatts pour les applications de parcs éoliens interconnectés entre les années 1973 et 1986.
Au cours de cette période, plus de 20 conceptions différentes ont été conçues et testées, la plupart s’avérant irréalisables et inefficaces.
Les éoliennes sont passées des systèmes à quatre pales créés aux États-Unis, aux systèmes à deux pales, et enfin aux systèmes à trois pales couramment utilisés dans les parcs éoliens aujourd’hui.,
fonctionnement des Moulins à vent
Les premiers moulins à vent documentés étaient des systèmes à axe vertical, avec des voiles verticales faites de roseaux ou de bois qui étaient attachés par des entretoises horizontales à un arbre vertical avec une pierre à des fins de meulage. Le premier moulin à vent à apparaître en Europe était le moulin à poteaux avec un système d’axe horizontal, avec un moulin à quatre pales attaché à un poteau central.
Mostert’s Mill décrit le moulin à poteaux comme un bâtiment équilibré et pivotant sur un poteau central vertical maintenu debout par des traverses et des quarts de barres inclinées, dont les extrémités portaient quatre piliers droits en pierre ou en brique.,
Le Moulin se composait d’un wallower, une grande roue de frein située sur le même arbre que les voiles, qui transférait la puissance à un engrenage plus petit. Le vauteur partageait l’arbre vertical avec la grande roue droite, à partir de laquelle un écrou en pierre entraînait la meule.
Le Moulin à tour était une avancée du moulin à poteaux ayant plusieurs étages pour stocker le grain, enlever les paillettes, moudre le grain et loger le forgeron et sa famille.
la caractéristique la plus importante du moulin à tour était un chapeau (toit) qui pouvait pivoter en réponse à l’évolution des modèles de vent., Contrairement au Moulin de poste où il fallait déplacer toute la structure pour orienter le moulin, seul le bouchon devait être déplacé dans le moulin à tour.
Les Moulins à tour et à poteaux ont été conçus à l’origine pour être orientés manuellement dans le vent en poussant un levier situé à l’arrière du moulin. En 1745, Edmund Lee a inventé la queue de ventilateur du moulin à vent, qui était montée à l’arrière du moulin à angle droit par rapport aux voiles, tournant automatiquement le capuchon pour amener les voiles dans le vent.,
Les Moulins à Smock sont semblables aux moulins à tour, différant principalement par leur apparence, dans laquelle les moulins à smock étaient octogonaux ou hexagonaux avec leurs six à huit côtés, plutôt que circulaires. Smock mills ont la même conception de capuchon rotatif que les moulins à tour, mais étaient généralement beaucoup plus grands.
Les premiers moulins mécaniques apparus aux États-Unis avaient quatre pales en bois qui ressemblaient à des pagaies, et la plupart étaient équipés de « queues” qui les orientaient dans le vent. Cependant, certains de ces moulins mécaniques ont été conçus pour fonctionner sous le vent, appelés moulins à vanage.,
certains Moulins mécaniques arboraient un contrôle de la vitesse fourni par des pales articulées qui se repliaient dans les vents violents réduisant la poussée, en réduisant la zone de capture du rotor. Lorsque les lames en acier étaient introduites, elles nécessitaient un réducteur pour compenser leur vitesse élevée, de sorte que les pompes réciproques standard étaient à la bonne vitesse pour que le moulin fonctionne correctement.
les systèmes de turbines à trois pales couramment vus aujourd’hui fonctionnent à peu près de la même manière que les usines de poteaux d’origine., Le vent fait tourner deux ou trois pales autour d’un rotor qui est relié à un arbre principal qui fait tourner un générateur pour créer de l’électricité.
le rotor, qui est les pales et le moyeu combinés, sont montés à 100 pieds ou plus au-dessus du sol pour profiter d’un vent plus rapide et moins turbulent. Le rotor est fixé à un système de pas qui fait tourner les pales hors du vent pour contrôler la vitesse du rotor.
lorsque les vents sont trop forts ou trop faibles pour produire de l’électricité, le système de tangage empêche le rotor de tourner.,
le système de pas est connecté à un arbre à faible vitesse qui tourne à environ 30-60 rotations par minute. L’arbre à basse vitesse est connecté à la boîte de vitesses qui transforme les basses vitesses de rotation en vitesses de rotation élevées de 100-1800 tr / min requises par le générateur, qui est attaché à la boîte de vitesses, pour produire de l’électricité.,
Les turbines actuelles comprennent également un système de freinage qui peut arrêter mécaniquement, électriquement ou hydrauliquement le rotor en cas d’urgence, et un contrôleur qui démarre la machine à des vitesses de vent comprises entre 6 et 16 mi / h et arrête la machine lorsque la vitesse du vent est supérieure à 55 mi / h pour éviter tout dommage. Un anémomètre mesure la vitesse du vent et transmet les données au contrôleur.
l’électricité est ensuite transférée vers le bas de la tour et convertie à la même tension que le réseau d’énergie local.,
Conclusion
Les éoliennes ont parcouru un long chemin depuis leur conception, et les progrès modernes de la technologie des turbines prouvent que l’énergie éolienne est un substitut écologique aux combustibles fossiles.
au 21e siècle, nous commençons à voir de nombreuses avancées dans l’industrie de l’énergie éolienne, y compris les technologies sans lame et les générateurs qui ne nécessitent pas de boîte de vitesses. Mais ils sont encore dans leur infancies.,
L’énergie éolienne est l’une des meilleures solutions aux besoins énergétiques croissants du monde, car elle est propre et ne produit pas d’émissions toxiques pour produire de l’électricité, contrairement aux combustibles fossiles.
Si vous avez de l’expérience avec les éoliennes et / ou les éoliennes modernes, veuillez la partager dans les commentaires.