Qu'est-ce qu'une turbine d'hélice?
Une turbine d'hélice appartient à un groupe de machines qui convertissent l'énergie de fluide ou de flux de gaz en mouvement de rotation.Comme l'indique cette description, ces machines se répartissent dans deux catégories de base: les turbines de l'hélice du vent ou de l'eau.La force de rotation que ces machines produisent est le plus couramment utilisée pour générer une puissance électrique et, dans une moindre mesure, fournir des travaux mécaniques.Des exemples courants de variantes de travail mécanique de la turbine à l'hélice sont les moulins à vent et certains types de moulins basés sur l'eau.En raison de la nature abondante, renouvelable et bon marché de la source d'alimentation de la turbine d'hélice, il est l'une des méthodes de production d'énergie les plus rentables et respectueuses de l'environnement jamais conçues.
Une turbine d'hélice applique la théorie conventionnelle de l'hélice à l'inverse pour exploiter le latentÉnergie cinétique dans le gaz et les flux de liquide.Les hélices sont constituées d'un arbre central avec un minimum de deux lames ou des aubes en forme de profil aérodynamique s'y attachées.Ceux-ci sont généralement tournés par une source d'énergie externe pour produire une poussée en poussant ou en déplaçant de l'air ou du liquide sur les lames.Dans une turbine d'hélice, ce principe est retourné;Un débit ou un air ou un liquide déplace les lames, ce qui leur fait tourner l'arbre.
Les éoliennes sont largement utilisées à travers le monde pour exploiter l'énergie éolienne pour produire de l'électricité, courir les usines ou pomper l'eau.Les turbines à l'hélice entraînée par le vent peuvent être de conception horizontale ou verticale de l'axe.La variante la plus facilement reconnue est la turbine à axe horizontal qui comprend les moulins à vent traditionnels et les générateurs d'éoliennes avec des hélices de type avion.La génération plus récente de conceptions d'axe vertical comporte des aubes plates ou incurvées entraînant un arbre vertical.Il s'agit notamment de la palette incurvée Savonius, de la giromill de girouette plate et des types distinctifs de «œuf» de Darrieus.
Les turbines horizontales plus anciennes exigent que la tête de turbine soit maintenue en tout temps du vent.Dans le cas d'exemples plus petits, un gouvernail de style de palette simple tourne la tête de turbine pivotante.Des turbines plus grandes utilisent un système de capteurs de vent et de servomoteurs pour maintenir l'hélice transformée en vent.La plupart des conceptions de turbines d'hélice entraînée par le vent utilisent une boîte de vitesses pour conduire le générateur ou le manivelle de pompe à la bonne vitesse.
Les turbines à hélice basées sur l'eau sont généralement associées à de grandes usines de production hydroélectrique bien qu'il existe plusieurs applications industrielles et agricoles plus petites.Ces turbines fonctionnent de la même manière que leurs frères et sœurs à vent bien que leur conception de base diffère considérablement.Ces machines sont généralement beaucoup plus grandes et comportent des conceptions de lame qui sont généralement plus courtes que les variantes du vent.La plus courante de ces plus grandes turbines à eau est la turbine Kaplan.Les turbines Kaplan sont des unités de réaction à tête basse, à haut débit, utilisées dans la plupart des grandes installations hydroélectriques.
La variante de Kaplan comprend des lames réglables de tangage conduisant à des niveaux d'efficacité supérieurs à 90% dans une large gamme de niveaux d'eau et de conditions d'écoulement.Une grande partie de l'efficacité est obtenue par un chemin d'écoulement d'eau soigneusement conçu qui fait que le liquide de sortie se décentia.Cette décélération conduit à un transfert de la quantité maximale d'énergie cinétique au mécanisme de l'hélice.Les turbines Kaplan peuvent produire des puissances de 100 mégawatts (100 000 000 watts) ou plus.
La turbine à l'hélice puise dans des sources d'alimentation qui sont renouvelables et gratuites ou extrêmement bon marché par rapport aux options de combustibles fossiles.Les progrès des technologies utilisés dans ces dispositifs étendent continuellement les limites de leur efficacité et de leur capacité, et elles peuvent s'avérer viables pour remplacer le carburant conventionnel dans un avenir proche.La technologie des turbines d'hélice est également de plus en plus accessible, ce qui améliore encore son rôle dans le domaine d'un scénario d'approvisionnement énergétique plus propre et plus écologique.