Conception d'un aérogénérateur à axe vertical fabricable par des techniques de prototypage rapide

La disparition progressive des énergies fossiles et les objectifs de réductions des émissions de CO2 amènent à une exploitation grandissante des énergies renouvelables. Parmi celles-ci, l’utilisation de l’énergie éolienne ne cesse de se développer et en particulier les éoliennes de petite échelle à axe vertical, plus adaptées pour des applications domestiques. Par ailleurs, la démocratisation des techniques de prototypage rapide due à l’apparition de fablab permet maintenant à chacun de créer ses propres objets. L’objectif principal de ce travail est de construire un modèle réduit complet d’éolienne en utilisant ces techniques innovantes de prototypage rapide. Nous avons implémenté une méthode numérique évaluant les performances théoriques d’éoliennes à axe vertical afin de sélectionner le type de rotor et les dimensions des pales. Sur cette base nous avons proposé un prototype de trois pales ayant une forme de troposkine à caractère hélicoïdal. Les dimensions principales sont une hauteur de 60 cm et un rayon maximal de 30 cm . L’entièreté des pièces du rotor a été dimensionnée puis fabriquée dans le FabLab de l’UCL, à l’exception de quelques pièces standardisées telles que les roulements et l’axe central. Après montage, l’ensemble a été couplé à un générateur Maxon et testé en soufflerie. Les résultats expérimentaux divergent des prévisions théoriques. Nous avons identifié plusieurs causes pouvant justifier ce comportement inattendu, tels que des frottements trop importants et un effet de courbure du profil. Enfin, une approche économique a été développée afin d’évaluer le potentiel commercial de cette technologie. Cette analyse conclut à la pertinence d’une poursuite des recherches. En conclusion, au travers de ce travail nous avons démontré qu’il est possible de construire une éolienne en combinant des pièces de prototypage rapide et des composants standards. Ce premier prototype constituera une base pour des recherches plus approfondies en vue d’optimiser les performances