[Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

Eloi · 24-01-2014 23:57:07

Salut,

Depuis quelques temps l'idée de fabriquer une éolienne de randonnée me reste dans un coin de la tête. Ce qui m'a freiné dans ce projet, c'est qu'il existe d'autres moyens d'avoir de l'autonomie électrique pour pas bien lourd et pas bien cher.
J'anticipe vos futures remarques :
Oui, je sais qu'il n'y a pas toujours du vent. Oui, je sais que le solaire présente moins de risque de casse et qu'il est moins compliqué à utiliser sur le terrain. Oui, je sais qu'il faut partir sur une longue période pour que l'éolienne devienne plus intéressante qu'un stock de batteries de rechange (en kg et en €)
Je suis conscient que je n'utiliserai sans doute jamais cette éolienne sur le terrain pour la raison suivante : Si je pars sur quelques jours je n'en ai absolument pas besoin. Si je pars sur plusieurs semaines, ça devient utile, mais sur une si longue période, je chasserai le gramme et comme cette éolienne risque fort d'être plus lourde que d'autres solutions, je la laisserai probablement à la maison.
Mais comme ce projet me tient à coeur, j'ai tout de même l'intention de le mener à bien. Au pire ça fera une distraction au CDB 2014 s'il y a du vent.
Cette éolienne est destinée à être fixée au sol le soir au bivouac pour recharger directement le téléphone, l'APN... ou alors une batterie tampon.

Je suis parti sur la base d'une éolienne à axe vertical. L'axe horizontal en randonnée, c'est risqué. Il faut un mât (par exemple un bâton s'il en reste un après le montage de l'abris) qui soit parfaitement vertical, sinon l'éolienne risque de s'orienter en fonction de la pente plutôt que du sens du vent.
Je voulais aussi que l'éolienne prenne le moins de place possible dans le sac à dos. Je suis donc parti sur une éolienne à voiles qui peut être facilement démontée.
Sur l'image ci-dessus, il manque pas mal de chose. En fait il n'y a que la partie tournante et les roulements. Il me reste à dessiner le socle. Je l'imagine avec 3 grands pieds presque horizontaux avec chacun un trou à son extrémité pour y mettre une sardine, histoire que l'éolienne ne s'envole pas à chaque rafale.
Pour info, la partie tournante (c'est à dire ce qu'il y a sur l'image moins les roulements) pèserait environ 45gr sans les 4 voiles en Cuben. le mât mesure 30cm de haut.
Côté matériaux, j'ai un collègue qui a chez lui une imprimante 3D pour réaliser des pièces en plastique. Le gros intérêt de ce procédé, outre le fait qu'il est disponible, c'est qu'on peut imaginer des pièces de forme assez complexes et les réaliser facilement. Pour le mât et les bômes, je prendrai des tubes en carbone. Du Cuben pour les voiles. Le plus léger possible, il n'y aura pas de forte contrainte sur la voilure. Je ne me suis jamais trop intéressé au Cuben. Il va falloir que je m'y mette pour bien choisir le sens des fibres, le système d'attache à la mâture...
La partie électrique : L'alternateur reste encore à déterminer. J'ai lu par-ci par-là que les moteurs pas qu'on trouve dans les imprimantes et les scannes peuvent être utilisés comme générateur, mais il semblerait qu'ils soient assez limité en puissance. Si je ne trouve pas en récup le moteur idéal, j'en construirai un. Ensuite le courant doit être transformé, redressé. Pour ça, j'ai trouvé le USB2BYK qui fait tout ça, et qui est assez léger. 39gr, peut-être allègeable si je vire le boitier en plastique. Je peux protéger les composants de cet appareil dans le socle de mon éolienne. Ce fameux USB2BYK peut être raccordé à une batterie tampon 6V. je trouve ça intéressant mais ça alourdirait un peu plus.

Voilà où j'en suis de mon projet. Je pense tirer profit de ce week-end pluvieux pour avancer un peu plus. Je devrais pouvoir imprimer mes pièces en plastique à partir de mi-février.

Eloi

cernunos · 25-01-2014 00:42:19

Salut,

Y a du monde sur l'affaire :

http://www.tribords.com/?eolienne-portable
http://www.virusphoto.com/9422-recharge … table.html
http://www.tomsguide.fr/actualite/eolie … r,443.html
http://habitat-ecologique.20minutes-blo … olien.html

Sinon y a ça comme concept
http://www.e4hats.com/fr/propeller-cott … youth.html

Je sors

Eloi · 25-01-2014 00:56:47

Et oui, je ne suis pas seul sur l'affaire. Il y a aussi ça : http://www.wired.com/gadgetlab/2011/09/ … d-turbine/
Et aussi une éolienne qui se fixe sur un hauban. Je trouve le concept intéressant mais je ne retrouve plus le lien.

Iksarfighter · 25-01-2014 08:49:59

On peut aussi imaginer une hydrolienne si l'on bivouaque souvent près d'un ruisseau.

22vlalesflics · 25-01-2014 10:10:49

Pour moi l'axe horizontal est mieux.
Ici, tu devras composer avec les perturbations du vent au sol (perte d'efficacité), et tu cas perdre beaucoup de poids avec le socle.
Une '' axe vertical'', tu peux la haubanner, c'est plus léger, je trouve, et surtout plus en hauteur
Avec une pâle arrière pour l'auto-orientation, tu es bon.

Fibre de carbone, et raccords à cerf volant, pour les raccords les plus simples...

Joli projet

arofarn · 25-01-2014 10:46:07

J'aime beaucoup l'idée!

Deux remarques/suggestions:

- le vent est très turbulent au niveau du sol, et il faudra sûrement trouver un système pour éviter les à coup de charge trop brutaux. Là, je vois deux solutions (il y en sûrement plein d'autres): donner de l'inertie à l'éolienne (poids ++ à la turbine, par exemple avec de petit réservoir d'eau en bout de pâles, ou poche à caillou... mais il faudra que ce soit bien équilibré) ou lissage du courant par le système électrique.

- pour les roulements, les micro-roulements de roller ne pèse que 3,2g, ont très efficaces peu de frottements, sont facilement disponibles et très fiables (utiliser en compétition de vitesse, endurance et rollo-tourisme pendant des années, y compris météo pourri). Je dois en avoir encore quelques uns en état correct quelques part. Dimension: ø ext. 16mm, ø int. 8mm, épaisseur 5mm.

Eloi · 25-01-2014 10:48:03

22vlalesflics a écrit :

Pour moi l'axe horizontal est mieux.
Ici, tu devras composer avec les perturbations du vent au sol (perte d'efficacité), et tu cas perdre beaucoup de poids avec le socle.
Une '' axe vertical'', tu peux la haubanner, c'est plus léger, je trouve, et surtout plus en hauteur
Avec une pâle arrière pour l'auto-orientation, tu es bon.
Fibre de carbone, et raccords à cerf volant, pour les raccords les plus simples...
Joli projet

J'ai pesé le pour et le contre. Si tu prends une éolienne à axe horizontal, mettons que tu te serves d'un bâton de marche comme mât, et des cordelettes et des sardines comme haubans. Il faut ajouter le poids d'un niveau à bulle pour être sûr de la verticalité du mât (quand il y a du vent, faut oublier le fil à plomb). Si jamais un hauban se détend (sol meuble + rafales de vent), le mât va prendre de l'inclinaison et l'éolienne ne sera plus face au vent. Le montage me semble assez lourd à mettre en place, et j'utilise mes deux bâtons pour monter mon abri.
J'ai choisi de faire une éolienne à voile pour l'encombrement une fois repliée. Il existe d'autres modèles d'éoliennes à axe vertical, sans doute plus efficaces et pas forcément plus lourdes, mais dont le volume est difficile à réduire.
Il est vrai qu'au niveau du sol le vent est turbulent et moins fort qu'en hauteur, mais penses-tu vraiment qu'avec un mat transportable en randonnée tu pourrais placer ton éolienne au delà de cette couche de turbulence? (c'est une vraie question, pas une mise en doute)
Je commence à m'y retrouver dans les différents types d'alternateurs, et j'ai trouvé des piste pour me faire un alternateur à flux axial qui produit un courant exploitable à partir d'une faible vitesse de rotation. ça m'éviterait d'intercaler des engrenage (ce que j'envisageais de faire en utilisant un alternateur nécessitant une plus grande vitesse de rotation)

EDIT :

Arofarn a écrit :

J'aime beaucoup l'idée!
Deux remarques/suggestions:
- le vent est très turbulent au niveau du sol, et il faudra sûrement trouver un système pour éviter les à coup de charge trop brutaux. Là, je vois deux solutions (il y en sûrement plein d'autres): donner de l'inertie à l'éolienne (poids ++ à la turbine, par exemple avec de petit réservoir d'eau en bout de pâles, ou poche à caillou... mais il faudra que ce soit bien équilibré) ou lissage du courant par le système électrique.
- pour les roulements, les micro-roulements de roller ne pèse que 3,2g, ont très efficaces peu de frottements, sont facilement disponibles et très fiables (utiliser en compétition de vitesse, endurance et rollo-tourisme pendant des années, y compris météo pourri). Je dois en avoir encore quelques uns en état correct quelques part. Dimension: ø ext. 16mm, ø int. 8mm, épaisseur 5mm.

Si j'ajoute du poids au bout des bômes, il faudra que les renforce.
Les roulements de roller pourraient m'intéresser. Le Ø intérieur est inférieur à ce que j'ai commencé à dessiné. Je suis parti sur 15mm, et je pense que c'est assez bien dimensionné pour du plastique, vu les efforts qui vont s'y appliquer. Si je passe sur du 8mm, je vais peut-être devoir faire ma pièce maîtresse en métal (une vis en fait). c'est plus dense et potentiellement plus lourd, mais avec ce que je vais gagner sur les roulements je devrais m'y retrouver. Et financièrement, je suppose que les roulements de roller sont assez bon marché.

Eloi

Dernière modification par Eloi (25-01-2014 10:56:14)

arofarn · 25-01-2014 11:03:54

La couche de turbulence fait quelques centaines de mètre d'épaisseur: http://www.cnrm.meteo.fr/spip.php?article430

Déjà, si tu arrive à placer ton éolienne au-dessus des arbres (en forêt) ou sur un point haut (en montagne). Ca aide beaucoup.
En plus en montagne le relief peut canaliser le vent par endroit, le rendant un peu plus laminaire. Mais ce sont des effet très locaux.

mick71 · 25-01-2014 11:11:13

Je ne comprend pas pourquoi l'éolienne devrait nécessairement se diriger dans le sens de la pente (ni dans le sens opposé) dans le cas d'un axe horizontal. Si l'axe vertical qui permet l'orientation passe par le centre de gravité de l'ensemble hélice/alternateur, l'équilibre devrait être indifférent , même si le mat n'est pas parfaitement vertical. non ?

Eloi · 25-01-2014 11:51:41

mick71 a écrit :

Je ne comprend pas pourquoi l'éolienne devrait nécessairement se diriger dans le sens de la pente (ni dans le sens opposé) dans le cas d'un axe horizontal. Si l'axe vertical qui permet l'orientation passe par le centre de gravité de l'ensemble hélice/alternateur, l'équilibre devrait être indifférent , même si le mat n'est pas parfaitement vertical. non ?

Réflexion intéressante, mais le principe d'une éolienne est de récupérer la force du vent. Ainsi, il n'y a pas que le poids de l'éolienne qui a une influence sur son orientation, mais aussi cette force exercée sur les pales.

arofarn a écrit :

Déjà, si tu arrive à placer ton éolienne au-dessus des arbres (en forêt) ou sur un point haut (en montagne). Ca aide beaucoup.
En plus en montagne le relief peut canaliser le vent par endroit, le rendant un peu plus laminaire. Mais ce sont des effet très locaux.

Mon terrain de jeu est principalement la montagne au-dessus des dernières forêts. Quand ça souffle, je n'ai pas l'impression d'être protégé du vent au raz du sol, par contre l'abri est souvent secoué par des bourrasques venant de toute part.

L'idée de lester l'éolienne m'oriente vers un autre modèle : http://www.thingiverse.com/thing:14916 dont les pales peuvent être remplies d'eau. Par contre c'est sur l'encombrement et sans doute le poids que j'y perdrais.

micolett · 25-01-2014 12:05:59

Il y a aussi les divers modèles d'éoliennes volantes : http://inhabitat.com/flying-wind-turbin … ind-power/

Eloi · 25-01-2014 12:23:58

micolett a écrit :

Il y a aussi les divers modèles d'éoliennes volantes : http://inhabitat.com/flying-wind-turbin … ind-power/

Hum...
Je ne veux m'opposer à aucune idée, mais sérieusement, tu penses que ça le ferait en rando? Rien que le poids de la bonbonne d'hélium... Enfin cela dit, si on laisse l'éolienne gonflée en permanence, ok ça prend de la place, mais ça allège le sac à dos

Archaleon · 25-01-2014 13:36:53

De ce que j'ai entendu, la plupart des projets de mini éoliennes sur des maisons écolo ce sont avérées.... décevantes.

Pas envie de jouer le rabat joie mais un petit panneau solaire associé a une batterie de charge est probablement plus sur et plus efficace. Fixé sur le sac, tu peux recharger toute la journée et pas seulement lorsque arrêté et qu'il y a du vent et que tu as monté le bazard

M'enfin, pour le fun, pourquoi pas tenter l'expérience? Good luck

Eloi · 25-01-2014 13:44:48

Archaleon a écrit :

Pas envie de jouer le rabat joie mais un petit panneau solaire associé a une batterie de charge est probablement plus sur et plus efficace. Fixé sur le sac, tu peux recharger toute la journée et pas seulement lorsque arrêté et qu'il y a du vent et que tu as monté le bazard
M'enfin, pour le fun, pourquoi pas tenter l'expérience? Good luck

Je suis parfaitement d'accord avec toi, d'ailleurs c'est à peu près ce que je disais dans mon premier message.

TO · 25-01-2014 13:47:43

je plussoie avec iksarfighter"On peut aussi imaginer une hydrolienne si l'on bivouaque souvent près d'un ruisseau".

juste deux réflexions
- la structure et la dynamo pourrait être adaptable pour utiliser l'eau d'un torrent
- si le vent est suffisant pour faire tourner une éolienne, un cerf volant pourrait supporte le bazar qui irait chercher le vent en altitude (vent plus puissant et écoulement laminaire- principe du kite surf)

7576_gunther-1340-jeu-de-plein-air-cerf-volant_25-01-14.jpg

pour éviter le câble de liaison électrique, l'appareil devra embarquer une batterie rechargeable ( 130 gr) ce qui parait lourd
A+

Eloi · 25-01-2014 14:02:53

TO a écrit :

je plussoie avec iksarfighter"On peut aussi imaginer une hydrolienne si l'on bivouaque souvent près d'un ruisseau".
juste deux réflexions
- la structure et la dynamo pourrait être adaptable pour utiliser l'eau d'un torrent
- si le vent est suffisant pour faire tourner une éolienne, un cerf volant pourrait supporte le bazar qui irait chercher le vent en altitude (vent plus puissant et écoulement laminaire- principe du kite surf)
https://www.randonner-leger.org/forum/u … -01-14.jpg
https://www.randonner-leger.org/forum/u … -01-14.jpg
pour éviter le câble de liaison électrique, l'appareil devra embarquer une batterie rechargeable ( 130 gr) ce qui parait lourd
A+

Mais arrêtez d'essayer de m'alourdir
Pour l'hydrolienne,ça peut être intéressant, mais il ne faudrait pas que ça alourdisse trop. Il faudrait aussi renforcer l'étanchéïté. La vitesse de rotation risque de ne pas être la même, du coup, difficile d'être optimisé pour le vent et pour l'eau. mais c'est à creuser.
L'éolienne volante façon cerf volant, pourquoi pas mais moi mais il faut un pilote, non? Au moins pour quand il tombe. J'avais prévu une utilisation nocturne, quand je dors.

eraz · 25-01-2014 15:03:25

Kikoo Eloi

Ton projet m'intéresse beaucoup : j'ai également bien regardé du côté des éoliennes pour de longues randos en terrain grand nord/arctique : peu ou pas de soleil... et en général beaucoup de vent .

Je m'était intéressé aux petits modèles portatifs, en envisageant de creuser du côté de cette technologie (merci kinpu san au passage ) pour augmenter fortement le rendement et l'utilisation même par vent très faible. L'idée dans mon cas est également pour une utilisation nocturne, pour recharger les batteries de mon appareil photo (ou autre média, téléphone ou tablette, etc) très sollicitées par temps froids, en pauses longues, etc...

eraz

oli_v_ier · 25-01-2014 15:07:02

Eloi a écrit :

Il faut ajouter le poids d'un niveau à bulle pour être sûr de la verticalité du mât (quand il y a du vent, faut oublier le fil à plomb). Si jamais un hauban se détend (sol meuble + rafales de vent), le mât va prendre de l'inclinaison et l'éolienne ne sera plus face au vent.

Euuuuuh l'éolienne est un équipement classique sur les voiliers, ça marche très bien penché, heureusement .

arofarn · 25-01-2014 18:41:14

Un petit doc sur le petit éolien domestique avec quelques infos et notions intéressantes: http://www.afppe.org/images/guide-petit-eolien.pdf

A part ça, quelques idées en vrac:
- pourquoi pas des pâles gonflables ? (feuilles de plastique soudées à chaud par exemple) > gain de poids et d'encombrement
- pour gagner en inertie, déplacer un maximum de poids en rotation loin du centre

A propos des roulements, je pourrait t'en envoyer avec quelques axes aciers que j'ai gardé de mes premiers roller D4 (il y loooooongtemps....) et des entretoise alu. Je te conseil d'utiliser 2 roulements avec une entretoise pour plus de rigidité et de longévité de roulements.
Repeser 17g les 5 roulements (~3,4g pièces) et 15~16g l'axe + sa vis. Les entretoises alu ??? (1~2g/pc ?). J'ai aussi de vielles roues en 100m voire 110mm qui pourrait servir de base à un proto peut-être, un fois débarrassées de leur gomme.

Eloi · 25-01-2014 20:34:23

arofarn a écrit :

Un petit doc sur le petit éolien domestique avec quelques infos et notions intéressantes: http://www.afppe.org/images/guide-petit-eolien.pdf
A part ça, quelques idées en vrac:
- pourquoi pas des pâles gonflables ? (feuilles de plastique soudées à chaud par exemple) > gain de poids et d'encombrement
- pour gagner en inertie, déplacer un maximum de poids en rotation loin du centre
A propos des roulements, je pourrait t'en envoyer avec quelques axes aciers que j'ai gardé de mes premiers roller D4 (il y loooooongtemps....) et des entretoise alu. Je te conseil d'utiliser 2 roulements avec une entretoise pour plus de rigidité et de longévité de roulements.
Repeser 17g les 5 roulements (~3,4g pièces) et 15~16g l'axe + sa vis. Les entretoises alu ??? (1~2g/pc ?). J'ai aussi de vielles roues en 100m voire 110mm qui pourrait servir de base à un proto peut-être, un fois débarrassées de leur gomme.

Des pales gonflables ne seraient pas plus légères à surface égale que mes voiles en cuben (il faut deux couches pour que ce soit gonflable) et ça fait une potentielle fragilité en plus (risque de crevaison).
Je suis intéressé par tes roulements. Es-tu sur Toulouse, comme l'indique ton profil?

@ oli_v_ier : Je note donc qu'une parfaite verticalité du mât n'est pas indispensable.

@ Eraz : Je suis ravi de voir que mon projet pourrait t'être utile. Pour une utilisation polaire, il faudra peut-être sur-dimensionner les pièces en plastique, car quand ça caille ça se fragilise.

arofarn · 25-01-2014 21:12:42

Eloi a écrit :

Je suis intéressé par tes roulements. Es-tu sur Toulouse, comme l'indique ton profil?

Oui, je suis sur Toulouse. Si tu en as besoin, on peux s'arranger pour se rencontrer (MP?)

oli_v_ier · 25-01-2014 21:29:23

Eloi a écrit :

@ oli_v_ier : Je note donc qu'une parfaite verticalité du mât n'est pas indispensable.

Et qu'une utilisation mobile est sans doute possible .

locololo · 26-01-2014 00:08:50

Bonsoir,

Je réfléchis depuis quelques temps à une éolienne type bateau installée en fixe sur une pulka par un système de haubannage . Le problème est la tension nécessaire du haubannage qui risque de déformer la pulka , voire l'endommager, et peut-être le déstabiliser en cours de route . Sans compter : la taille du mât , placer l'éolienne sous ou au dessus du point de fixation du haubannage ce qui induit une dimension réduite des ailes (avantage du système à voile verticale d'Eloi) . Quant aux roulements , quelle est leur fiabilité dans le grand froid ?

Que les vents vous portent !

arofarn · 26-01-2014 01:03:35

Je ne peux répondre qu'a propos des roulements: c'est de l'acier en règle général (ou alors de la céramique, mais rare et très cher) avec une cage en nylon. Du coup, leur tenu au froid dépend essentiellement du lubrifiant. Si le lubrifiant fige, le roulement est moins efficace et risque de s'user plus vite (mais du coup il risque aussi de chauffer et le lubrifiant fond...).

Personnellement, j'ai roulé avec ce genre de roulement jusqu'à environ -5 à -10°C sans problème. Avec un peu d'entretien (séchage rapide, nettoyage et lubrification), la pluie ne pose pas de problème majeures non plus.

Peut-être qu'à plus basse température la cage en nylon pourrait faire défaut, voire les flasques? Je crois qu'il existe des roulements a cage métalliques. Ca reste des roulement standard utilisés dans l'industrie, donc il y a une variété bien plus grande que le seul monde du roller (et le patinage par -30°C se passe de roues et de roulement).

Eloi · 26-01-2014 01:44:03

Pour la résistance par grand froid, je m'inquiète surtout pour le plastique. Les parties métalliques comme les roulements ne devraient pas trop souffrir, surtout qu'il sont largement sur-dimensionnés par rapport aux efforts qu'ils encaisseront.

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#1 24-01-2014 23:57:07

[Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#2 25-01-2014 00:42:19

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#3 25-01-2014 00:56:47

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#4 25-01-2014 08:49:59

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#5 25-01-2014 10:10:49

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#6 25-01-2014 10:46:07

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#7 25-01-2014 10:48:03

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#8 25-01-2014 11:03:54

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#9 25-01-2014 11:11:13

Re : [Electricité] Projet d'éolienne de randonnée

#10 25-01-2014 11:51:41

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#11 25-01-2014 12:05:59

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#13 25-01-2014 13:36:53

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#14 25-01-2014 13:44:48

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