Dans le contexte actuel, la pénurie de ressources et la dégradation de l'environnement sont devenues des problèmes majeurs à travers le pays. Le développement et l'utilisation raisonnés des énergies renouvelables constituent une préoccupation majeure. L'énergie éolienne, énergie renouvelable non polluante, présente un fort potentiel de développement. L'industrie éolienne est devenue un nouveau secteur énergétique, très mature et prometteur. Les capteurs de vitesse du vent et les capteurs à ultrasons sont également largement utilisés.
Tout d’abord, l’application du capteur de vitesse et de direction du vent
Les capteurs de vitesse et de direction du vent sont largement utilisés dans la production d'énergie éolienne. L'énergie cinétique du vent est convertie en énergie cinétique mécanique, puis cette dernière en énergie cinétique électrique, constituant ainsi l'énergie éolienne. Le principe de la production d'énergie éolienne consiste à utiliser le vent pour entraîner la rotation des pales de l'éolienne, puis à augmenter la vitesse de rotation grâce à un réducteur de vitesse afin de stimuler la production d'électricité.
Bien que la production d'énergie éolienne soit extrêmement respectueuse de l'environnement, son coût est plus élevé que celui des autres modes de production d'énergie en raison de son instabilité. Pour bien contrôler l'énergie éolienne, l'adapter aux variations du vent afin d'optimiser la production et de réduire les coûts, il est nécessaire de mesurer avec précision et en temps opportun la direction et la vitesse du vent afin de contrôler le ventilateur en conséquence. De plus, le choix du site d'implantation des parcs éoliens nécessite une prévision préalable de la vitesse et de la direction du vent afin de disposer d'une base d'analyse fiable. Par conséquent, l'utilisation de capteurs de vitesse et de direction du vent pour mesurer avec précision les paramètres du vent est essentielle dans la production d'énergie éolienne.
Deuxièmement, le principe du capteur de vitesse et de direction du vent
1, capteur mécanique de vitesse et de direction du vent
Capteur mécanique de vitesse et de direction du vent en raison de l'existence d'un arbre rotatif mécanique, il est divisé en capteur de vitesse du vent et capteur de direction du vent deux types d'équipements :
Capteur de vitesse du vent
Un capteur de vitesse du vent mécanique est un capteur capable de mesurer en continu la vitesse du vent et le volume d'air (volume d'air = vitesse du vent × surface de la section transversale). Le capteur de vitesse du vent le plus courant est le capteur de vitesse du vent à coupelle, dont l'invention aurait été attribuée à Robinson en Grande-Bretagne. La section de mesure est constituée de trois ou quatre coupelles hémisphériques, montées à angle égal sur un support rotatif, fixé verticalement au sol.
Capteur de direction du vent
Le capteur de direction du vent est un dispositif physique qui détecte et capte l'information de direction du vent par la rotation de la flèche, la transmet au cadran coaxial et fournit simultanément la valeur correspondante. Son corps principal utilise la structure mécanique d'une girouette : lorsque le vent souffle vers l'aile arrière de la girouette, la flèche de celle-ci pointe dans la direction du vent. Afin de maintenir la sensibilité directionnelle, différents mécanismes internes permettent également d'identifier la direction du capteur de vitesse du vent.
2, capteur de vitesse et de direction du vent à ultrasons
Le principe de fonctionnement des ultrasons consiste à mesurer la vitesse et la direction du vent par la méthode de la différence de temps. La vitesse du son dans l'air est superposée à celle du flux d'air ascendant. Si l'onde ultrasonore se propage dans la même direction que le vent, sa vitesse augmente. En revanche, si la direction de propagation des ultrasons est opposée à celle du vent, sa vitesse ralentit. Par conséquent, dans des conditions de détection fixes, la vitesse de propagation des ultrasons dans l'air peut correspondre à la fonction de vitesse du vent. La vitesse et la direction précises du vent peuvent être obtenues par calcul. Lorsque les ondes sonores se propagent dans l'air, leur vitesse est fortement influencée par la température. Le capteur de vitesse du vent détecte deux directions opposées sur deux canaux ; la température a donc un effet négligeable sur la vitesse des ondes sonores.
Élément indispensable du développement de l'énergie éolienne, les capteurs de vitesse et de direction du vent influencent directement la fiabilité et l'efficacité de la production d'électricité du ventilateur, et sont également directement liés aux bénéfices, à la rentabilité et à la satisfaction du secteur éolien. Actuellement, les parcs éoliens sont principalement situés dans des environnements naturels et difficiles, où les températures sont basses et la poussière est abondante. Les exigences en matière de température de fonctionnement et de résistance à la flexion sont très strictes. Les produits mécaniques existants présentent de légères lacunes à cet égard. Par conséquent, les capteurs de vitesse et de direction du vent à ultrasons pourraient offrir de vastes perspectives d'application dans le secteur éolien.
Date de publication : 16 mai 2024