Si vous souhaitez générer de l’électricité avec une roue à aube dans un moulin à eau, il est important de faire le bon choix à un stade précoce. Une génératrice est adapté pour une certaine vitesse et puissance. Si vous ne respectez pas les spécifications de la génératrice, vous risquez des dommages, une panne de courant ou le fonctionnement de la génératrice.

La capacité d’une roue à aube dans un moulin à eau est telle que 24 ou 48 VDC n’est pas une option réaliste. Des tensions continues plus élevées sont carrément dangereuses. Dans ce contexte, je ne traite donc que des génératrices de 230-400 V.

La première question à laquelle il faut répondre est de savoir si vous allez travailler en réseau ou en mode îlot. Si vous travaillez en mode îlot, une génératrice asynchrone n’est plus une option logique. Le champ magnétique nécessaire est manquant car vous ne possédez pas de réseau, ni de provision dans la génératrice pour générer ce champ.

En fonctionnement en mode îlot, vous vous retrouvez avec une génératrice synchrone. Pour cela, vous pouvez utiliser une génératrice à aimants permanentes (PMG) ou une génératrice synchrone à enroulement de champ. Avec une PMG, la tension et la fréquence dépendent directement de la vitesse. La vitesse est alors à nouveau un équilibre entre la force motrice de la roue à aube et la charge. Il est donc très difficile de maintenir la tension et la fréquence constantes car il s’agit d’un équilibre dynamique entre la quantité d’eau sur la roue à aube et la charge. Idéal pour le chauffage car il n’est pas sensible à la fréquence, ni dans de larges marges de tension. L’efficacité d’une PMG est élevée. Une génératrice synchrone avec un enroulement de champ doit avoir un AVR à bord. Ceci contrôle la tension et la fréquence dans des limites raisonnables et assez rapidement. L’inconvénient est un rendement légèrement inférieur, mais l’électricité convient à de larges applications.

Si vous êtes connecté au réseau, vous vous retrouvez avec une génératrice asynchrone ou un PMG associé à un onduleur. Une génératrice asynchrone ne fonctionne qu’avec un système triphasé (400 V), sinon vous obtiendrez une PMG avec onduleur presque automatiquement. Une génératrice asynchrone est simple et peu coûteux. L’efficacité est moyen et je choisirais toujours une spécification IE4. L’inconvénient est que la génératrice fonctionne presque de manière synchrone avec le réseau (asynchrone fait référence à un glissement maximal de 5%). La roue à aube a donc une vitesse constante. Génial si vous avez toujours assez d’eau. Sinon, vous devez vous contenter d’un peu moins de rendement ou ajuster légèrement l’engrenage. Vous avez toujours besoin d’un package condensateur pour ajuster le cos phi.

Une PMG associé à un onduleur offre le maximum de flexibilité mais aussi les coûts les plus élevés. Pour un système monophasé (230 V), vous ne pouvez pas y échapper. L’efficacité de la PMG et de l’onduleur semble être élevée. Veuillez noter que ces rendements élevés ne s’appliquent qu’à pleine charge. La charge partielle n’est souvent pas spécifiée, mais est généralement beaucoup plus basse. Avec moins de 50% de charge, le rendement se reduit beaucoup plus rapide. Les onduleurs pour panneaux solaires ne conviennent pas. L’hydroélectricité utilise des onduleurs éoliens.

Enfin une liste de certaines espèces exotiques, ou des idées exotiques:

• Connecter une PMG directement au réseau. En principe possible mais très critique. Le champ magnétique est fixe, ainsi que le rapport tension / fréquence. Normalement 230 V / 50 Hz. Avec une PMG, il faut attendre. Seuls les constructeurs autonomes des génératrices PMG peuvent ajuster le nombre d’enroulements et donc la tension à 50 Hz. La puissance réactive est un point d’attention.
• Faites fonctionner une génératrice asynchrone jusqu’à 4 fois la vitesse synchrone, puis transformez-le en 230-400 V net avec un onduleur. L’efficacité d’une génératrice asynchrone augmente fortement avec l’augmentation de la vitesse, mais la question est de savoir si cela l’emporte sur les pertes supplémentaires dans la boîte de vitesses. Le prix d’une génératrice asynchrone est considérablement inférieur à celui d’une PMG, c’est donc un profit. L’onduleur reste. Une entreprise anglaise revendique de bons résultats, mais personnellement, je n’ai aucune expérience dans ce domaine.

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