Généralement construite avec seulement deux ou trois pales, une éolienne à axe vertical (VAWT) est un type d’éolienne dans laquelle l’arbre du rotor principal tourne verticalement plutôt qu’horizontalement. Bien qu’il existe différents styles de ces types de turbines, une version ressemble beaucoup à un batteur à œufs. Son mouvement, d’autre part, est similaire à une pièce de monnaie qui tourne sur sa tranche.
Lorsque la plupart des gens entendent l’expression éolienne, ils visualisent une éolienne à axe horizontal (HAWT). Un HAWT ressemble beaucoup à une hélice d’avion. La raison pour laquelle les gens associent étroitement un HAWT au concept d’éolienne est simplement parce que l’éolienne à axe vertical n’est pas aussi courante que son homologue horizontale. En fait, les VAWT ne sont généralement pas utilisés à des fins commerciales et ils sont rarement connectés aux réseaux électriques.
Bien entendu, malgré leurs différences d’apparence et leurs modes de fonctionnement distincts, le VAWT et le HAWT produisent tous deux de l’électricité en convertissant l’énergie du vent en couple à l’aide d’un arbre rotatif. C’est-à-dire que le vent fait tourner les pales de l’éolienne autour du rotor de l’éolienne. Ce rotor, à son tour, est connecté à l’arbre principal de la turbine, et cet arbre principal alimente un générateur, qui génère l’électricité.
Il existe certains avantages inhérents à la conception de l’éolienne à axe vertical. Le générateur et la boîte de vitesses de la turbine peuvent être placés près du niveau du sol, ce qui facilite la maintenance et réduit les coûts de construction initiaux. Ils n’ont pas non plus besoin d’affronter le vent comme les HAWT, ce qui augmente leur capacité à exploiter la puissance du vent et améliore ainsi leur fiabilité globale. Les fabricants soutiennent également que le VAWT est moins bruyant que son homologue HAWT.
Le principal inconvénient associé à l’éolienne à axe vertical, cependant, est que son efficacité est réduite parce que les vitesses du vent sont plus faibles près du sol. Ce type de turbine n’est généralement pas capable de produire autant d’électricité que la conception HAWT. Les VAWT ne démarrent pas automatiquement non plus, ce qui constitue un obstacle à la connectivité au réseau électrique. Pour ces raisons, l’éolienne à axe vertical est souvent choisie pour l’installation lorsque le coût ou la fiabilité est la préoccupation primordiale. Lorsque la production totale et l’efficacité sont les considérations les plus importantes, l’éolienne à axe horizontal est généralement utilisée.
Des recherches sont en cours sur les VAWT dans le but d’augmenter leur production d’énergie et de minimiser leur bruit mécanique et aérodynamique. Les ingénieurs espèrent améliorer ce type d’éolienne afin qu’il puisse éventuellement être largement utilisé dans les paysages urbains où l’espace pour les installations de parcs éoliens est limité.
Parmi les nombreux types de conception d’éoliennes à axe vertical, les deux plus couramment construites sont les éoliennes Savonious et Darrieus. Un ingénieur finlandais du nom de Sigurd J. Savonius a inventé la turbine simple à traînée en 1922, et l’ingénieur français Georges Jean Marie Darrieus a inventé sa turbine à levage plus pratique en 1927. , aérotecture, giromill et cycloturbine.
Des calculs détaillés concernant l’aérodynamique du rotor de l’éolienne à axe vertical sont disponibles en ligne.