Door meer dan 40-jaren te zeilen, had ik de kans om deze fantastische ecologische machines te waarderen, dat zijn onze zeilboten die met de kracht van de wind kunnen varen met slechts een paar vierkante meter aan stoffen.
Waarom geen zeilen aan de wal gebruiken om de wind te herstellen?
Natuurlijk bestaat dit al millennia, de "Kretenzische molens" van de Egeïsche Zee zijn de beste voorbeelden. Naast hun primaire functies, om water te malen of graan te malen, zijn ze mooi en zelfs een esthetisch symbool van de Griekse eilanden geworden.
Het principe van deze driehoekige zeilen, gerold op rondhouten, is geweldig, maar het heeft een nadeel: het vereist constante monitoring. Hun molenaars moesten dag en nacht het goede oppervlak van de sluier regelen op straffe van vernietiging met een te sterke wind (de Meltem die in dit gebied waait, bereikt vaak de 8-kracht ...).
Onze moderne zeilboten hebben, door het te perfectioneren, dit middel overgenomen om het zeil te verminderen door op de stelling te winden voor de zwaaiarmen of zelfs in de mast voor de grote zeilen. Deze processen, die nu wijdverspreid zijn op zeilboten, zijn volkomen betrouwbaar en werken in de slechtste weersomstandigheden.
Dus waarom dit voorouderlijke principe niet terugnemen met onze huidige technieken?
Een moderne windturbine, het winden van de zeilen zou worden verzekerd door elektromotoren die elektronisch worden bestuurd volgens de kracht en richting van de wind gemeten door een windvaan-anemometer, is perfect haalbaar. Het benodigde materiaal, van mariene kwaliteit, dus goed bestand tegen extreme omstandigheden, is gemakkelijk verkrijgbaar in alle afmetingen, omdat het al op grote schaal in de yachting is verspreid. Voor de realisatie van de zeilen is de laatste tijd zeer belangrijke vooruitgang geboekt met betrekking tot de kwaliteit van de stoffen waardoor ze beter bestand zijn tegen en perfect zijn aangepast aan een continue operatie.
Het is duidelijk dat, voor een hoog vermogen, een windmolenzeil nooit zal concurreren met grote windturbines, technische problemen onoverkomelijk zouden zijn met te grote zeiloppervlakken.
Door nadelen, in realistische afmetingen (minder dan 10m diameter), dus voor kleine of middelgrote vermogens, zou het net zo effectief zijn als een traditionele drietraps windturbine zonder duurder te zijn (de kosten zouden vergelijkbaar zijn met die van het tuig van een zeilboot) middelgrote afmeting).
Bovendien, door langzamer te draaien, is ze veel stiller, wat het mogelijk zou maken om het te gebruiken in een verstedelijkte maar winderige omgeving zoals de kust en niet noodzakelijk in open land of offshore zoals met de huidige windturbines. Een ander voordeel van deze lagere snelheid: het zou de vogels in tegenstelling tot de grote drie sparen die echte bloedbaden maken ...
Ze zou ook veiliger want een zeil dat verscheurd wordt door de storm is minder gevaarlijk dan carbon bladen die "vliegende sabels" spelen.
En bovenal zou ze ontegenzeggelijk zijn meer esthetiek; en deze laatste kwaliteit is verre van verwaarloosbaar met betrekking tot het belangrijkste argument van de anti-windlobby ...
Zijn bescheiden afmetingen en zijn specifieke kwaliteiten zouden de geografische vestiging gemakkelijker maken, zelfs in de bewoonde zones, dus dicht bij de elektrische behoeften. Waarom zou u bijvoorbeeld geen jachthavens uitrusten om elektrische autonomie of rotondes voor hun verlichting te garanderen?
Een kleine zelfgeregelde zeilwindturbine :
Voor huishoudelijk gebruik, dus met kleine afmetingen (minder dan 2 of 3 m in diameter), dus laag vermogen, wordt servobesturing door elektromotoren van de zeilen te duur, en met energie-efficiëntie te laag als de wind onregelmatig is (wat altijd het geval is met kleine windturbines dicht bij de grond). Met regelgeving die te vaak wordt gevraagd, zou de geproduceerde elektriciteit alleen dienen om de kronkelende motoren te bedienen ... Deze kleine windturbine zou zeker decoratief zijn, maar helaas niet effectief!
Dus je moet een manier vinden om zelfregulerend te zijn
Om de zeilen op de rondhouten te winden, naast de kracht van de wind, is de enige bruikbare kracht die geen externe input vereist, de middelpuntvliedende kracht.
Om het gewicht van het tegengewicht te kunnen gebruiken dat afwijkt van de as volgens de rotatiesnelheid, en dus van de kracht van de wind, zou een goede oplossing zijn omdat het de windturbine autonoom zou maken. niets uitgevonden: het is James Watt die op 18ème het briljante idee had van de regulator met ballen)
Een ander belang: de functie van het regelen van de rotatiesnelheid. De massa van de contragewichten die zich gedragen als een vliegwiel kan de windturbine minder afhankelijk maken van variaties in de wind, wat gunstig zou zijn voor de elektrische productie; de generators werken het best met een gereguleerde snelheid.
Het idee is aantrekkelijk op papier, maar de implementatie laat veel problemen zien, zoals ik ontdekte door een model van 1m20 diameter te maken (zie foto's).
1- Hoe maak je een balregelaar die in het verticale vlak werkt? Inderdaad, in dit geval grijpt de zwaartekracht in: de bovenste bal heeft de neiging om naar de as te "vallen" en de onderste bol neigt naar "vallen" in de richting van de as en de onderste om weg te gaan. Eén oplossing: verbind ze met een dubbel vervormbaar parallellogram gecentreerd op de as, waardoor de zwaartekracht wordt geneutraliseerd. Gemakkelijk uit te voeren voor een paar contragewichten, het is veel complexer als er meerdere zijn.
2- Het is noodzakelijk dat de middelpuntvliedende kracht voldoende is om de wikkeling mogelijk te maken, zodat het gewicht van de contragewichten wordt aangepast aan het oppervlak van de zeilen. Deze essentiële gegevens zijn moeilijk te berekenen, alleen gevonden oplossingen: een positie instelbaar ten opzichte van de as, en ... vallen en opstaan.
3- Het is noodzakelijk om deze axiale verplaatsing bij het opwikkelen van de zeilen te transformeren. Ik deed het door na te bootsen wat er op de zeilboten wordt gedaan door een touw op een trommel aan de voet van de zeilen te wikkelen. Het bevindt zich in een gesloten circuit omdat het in beide richtingen moet werken: kronkelend. En om wrijving te voorkomen, moeten alle verwijzingen worden gedaan op katrollen, het einde wordt onder spanning gebracht door een bungee-koord.
4- Een andere variabele waarmee uiteraard rekening moet worden gehouden: de lengte van de "toneelstukken" die worden gebruikt om de zeilen te "begrenzen" of "te shockeren". Deze keer geeft de balregelaar gemakkelijk de oplossing: door de spelingen op de contragewichten te fixeren, waarvan de centrifugale of centripetale verplaatsingen volgens de rotatiesnelheid de zeilen automatisch laten afstellen op basis van hun wikkeling.
5- Eenmaal opgerold als de wind sterk is, moeten de zeilen zich alleen kunnen ontplooien als deze zwakker worden, dus het is noodzakelijk om veren of bungees op de regelaar te plaatsen voor de terugkeer naar het midden (Watt maakt gebruik van de zwaartekracht ga terug naar nul).
Praktische resultaten: het model werkt goed bij matige winden (dwingt 3 tot 6) maar ik heb het nog niet getest met stormachtige winden. Het is nog steeds vatbaar voor zwakke wind, omdat de wrijving nog steeds te belangrijk is, vooral voor de rotatieas die momenteel niet op kogellagers is gemonteerd. Uiteindelijk blijft het om de elektrische koppeling te realiseren met een kleine generator.
NB: voor dit model kan de centrifugale regelaar te groot lijken (en daarom lelijk, wat bijzonder schadelijk is voor een windturbinevaartuig), maar ik denk dat dit op grotere schaal verhoudingsgewijs minder belangrijk kan zijn. Bovendien zou het, om minder zichtbaar te zijn, achter de zeilen geplaatst kunnen worden.
