Merci pour tous ces conseils !
J’ai parcouru les 21 pages du sujet de projet d’hélice rapide et c’est vraiment passionnant. Au final, les derniers messages datent un peu, et du coup je reste un peu sur ma faim, tant sur l’objet initial du poste que sur les projets de Kaplan et autre réalisé par platbrood. J’espère que les tests ont donnés satisfaction et que votre projet de test de micro turbine à hélice rapide a donné de bons résultats.
Concernant mon chantier, j’avais bien noté que pour un débit variable sur la turbine hélice la production ne pouvait pas être assurée par une génératrice asynchrone, mais par le trio PMG+redresseur+onduleur.
Pour la banki, je prends bien note de toutes vos remarques :
- Le rendement « médiocre » de la banki est bien connu, et je n’en attends pas des miracles. Malgré tout, et même à cette petite échelle, je pense qu’en s’appliquant dans la réalisation il est tout à fait possible d’avoir quelque chose d’assez performant, même si ça ne sera jamais une Francis évidemment, mais pas forcément bien pire qu’une petite hélice adaptée, surtout sous débit variable mais hauteur constante.
- Pour la forme des aubes, même si la meilleure géométrie ne semble pas être la portion de cercle, j’avoue n’avoir trouvé nulle part d’autres calculs qui montreraient une forme plus appropriée. Si vous avez des informations, notamment sur la « double courbure » dont parlait un membre sur je ne sais plus quel sujet, je suis vraiment preneur !
- Comme je l’avais marqué, je ne ferais pas d’aileron de réglage. Je pense que cette solution détruit énormément le rendement de la banki dès qu’il s’écarte de sa position pleine ouverture. En effet, dès qu’on le ferme on crée un double « pincement » de la veine d’eau qui produit une accélération locale avant une phase de ralentissement qui non seulement perturbe l’écoulement de l’eau, mais en plus ne permet plus de conserver la bonne vitesse de l’eau en aval ni le bon angle d’attaque des filets, puisqu’au final l’eau va arriver moins vite sur le même secteur d’admission. La vanne cylindrique de type Cink est bien meilleure hydrauliquement, puisque sa fermeture décale simplement le point d’accélération de l’eau qui, quelle que soit l’angle de fermeture, va conserver la vitesse et l’angle optimal d’injection sur la roue. Le rendement en position intermédiaire se dégradera nettement moins qu’avec un aileron. J’ai d’ailleurs trouvé la modélisation ci-dessous extraite de
ce document
Vanne Banki.jpg
qui illustre très bien ce phénomène, et j’avoue qu’en dehors de la possibilité du 1/3 - 2/3 - 3/3 je ne comprends pas trop pourquoi les grands fabricants privilégient ces vannes ailerons… Certainement pour des facilités de réalisations ou de maintenance j’imagine.
- Pour la transmission, je pense m’en tenir à une réduction par engrenage, à un ou 2 étages en fonction de la génératrice choisie. Je vais avoir une vitesse d’environ 300 tr/mn en sortie, avec un couple variable en fonction de l’ouverture de la vanne. C’est nécessairement moins bien qu’une transmission directe, mais je pense que ça restera ce qui consommera le moins de rendement.
- Concernant le générateur, effectivement une machine asynchrone n’est pas la meilleure en terme de rendement, notamment pour des petites machines, et plus encore pour du monophasé. Cela reste pour moi un domaine que je connais moins d’une part, et qui est vraiment le point faible de mon projet. J’ai conscience que ces moteurs asynchrone sont conçu avec des glissements importants du fait de la forte résistance de leur rotor afin d’avoir un couple de démarrage raisonnable. Ma question est donc la suivante : Est-il possible de modifier une cage d’écureuil pour en diminuer la résistance et optimiser son rendement en limitant son courant induit et donc son échauffement ? Si c’est possible, et en imaginant rebobiner le stator avec 10% de plus pour améliorer la tension de sortie, quel pourrait être le rendement en mono phasé de cette génératrice ? Est-ce qu’il vaut mieux partir avec un moteur tri-phasé ou mono-phasé si on doit rebobiner de toute façon? Si on part avec un tri à 4 pôles, peut-on envisager de le rebobiner en mono à 6 pôles (même nombre d’encoches dans le stator je pense) ? Faut-il dans ce cas un rotor différent?
Encore une fois, mon but est de pouvoir le raccorder à mon réseau et consommer ma production plus éventuellement, dans les heures très creuses, réinjecter un peu de courant sur le réseau à travers mon compteur mécanique.
Toutes les autres solutions me paraissent beaucoup plus compliquées, donc plus chères et peut-être moins fiables, même si le rendement serait certainement meilleur. Dans un premier temps, je souhaite vraiment rester dans le plus basique et conserver le minimum d’investissement. En plus, pour conserver son rendement la banki, doit conserver sa vitesse de rotation et seul le couple sur l’arbre va varier, ce qui se marie bien avec une géné asynchrone qui va imposer une vitesse constante.
Malgré tout, et comme je l’ai déjà dit, je reste attentif à toute autre solution de production. Compte tenu de ce que je vous ai déjà marqué, une installation verticale dans mon moine serait problématique, tant au niveau de la place disponible que de la hauteur perdue par ce montage. Si je devais avoir recours à une hélice au final, je la placerais en position horizontale dans le prolongement de ma canalisation de sortie juste avant un coude de rejet. L’installation serait donc horizontale avec un axe traversant le coude. Dans l’hypothèse où une hélice du commerce (probablement de jetski) serait adaptée en terme de débit+pression à mon installation pour un coût restreint, j’ai du mal à appréhender comment cela se passerait hydrauliquement lorsque le débit diminuerait, mais pas la hauteur de chute ?
De plus, dans le cadre d’une production élec par PMG-redresseur-onduleur, peut-on raccorder cette production directement sur l’alimentation de la maison (à travers un disjoncteur bien sûr)? L’onduleur gère t-il le phasage de son courant pour qu’il soit synchronisé à celui du réseau ?
Pour finir, je pense qu’en dehors de l’aspect de faire soit même les choses qui me passionne plus que tout, je pense que pour la partie turbine je vais m’en tirer pour quelques centaines d’euros tout au plus. Tout compris, du moins tant que je ne suis pas sûr de la production, mon objectif serait de rester sur investissement de moins de 1000 €, si possible 700 ou 800€. Si j’arrive à économiser 200€ par an, soit environ 150W de production permanente, j’amortirais mon projet sur 4 ou 5 ans et je vais essayer de me tenir à ça. Si je produis plus, tant mieux ! Si c’est moins je m’en remettrais…
Pour arriver à la bonne valeur, j'ai dû modifier artificiellement la valeur de l'angle Alpha, et je suis tomber sur la bonne hauteur de section en entrée d'injecteur (donc après 90° dans mon cas) pour une spirale avec 12,9° au lieu de 16°. Sauf qu'effectivement, si je refais un calcul avec un angle d'entrée de 12,9°, toute la roue est différente et la haute d'injection n'est plus de 39mm. Bref, je tourne un peu en rond... Je vais continuer de chercher, mais s'il y a des spécialistes qui peuvent me dire d'où vient l'erreur je suis preneur...