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Edition 2010/2011

Une nouvelle approche de l’énergie éolienneUne nouvelle approche de l’énergie éolienne

QUAND LA FORME INTÈGRE LA FONCTIONPour tous les aménageurs des espaces de vie intégrant la notion de développement durable, qu’ils soient architectes, urbanistes ou paysagistes, les éoliennes Windspire® sont une nouvelle opportunité. Offrant différentes possibilités d’adaptation en termes de mode d’installation et avec un potentiel de production d’énergie impressionnant, les éoliennes verticales Windspire redessinent les projets de production d’énergie renouvelable avec un esprit novateur et un avantage économique.

Les éoliennes Windspire sont développées et fabriquées par la Société américaine Windspire Energy spécialisée dans les technologies de l‘éolien résidentiel. Cette entreprise est basée à Reno, au Nevada et l’usine de fabrication est située près de Chicago, dans le Michigan.

WINDSPIRE ET INTÉGRATION ARCHITECTURALEConçues pour pouvoir être installées seules ou groupées.Adaptables à tous les projets à travers un choix de hauteur de mât, de taille du rotor et de couleur.Souplesse d’intégration dans les projets architecturaux pour exploiter au mieux le potentiel éolien attaché à chaque type de bâtiment.

PRODUCTION ADAPTABLE Adaptabilité de la puissance par association d’unités individuelles. Possibilité de développer une mini-centrale de micro-éolienne dans le respect des contraintes environnementales locales.

ADAPTÉE A DES ENVIRONNEMENTS A FORTE DENSITÉ DE POPULATION Silencieuse.Esthétique.Permet d’envisager la production énergétique en zone urbaine dans le respect de ses habitants.

CRÉER UN VISUEL UNIQUE POUR UN DESIGN DURABLE Un impact visuel fort pour exprimer l’implication sociétale et les objectifs du projet.

UNE PUISSANCE ÉVOLUTIVE

La conception de l’éolienne Windspire® lui permet de fonctionner à proximité immédiate d’autres unités. Son silence de fonctionnement rend l’éolienne Windspire adaptée aux endroits les plus habités. Aujourd’hui, avec l’éolienne Winsdspire, de nouvelles opportunités existent en design professionnel afin d’exploiter l’énergie éolienne de façon extraordinaire.

CAPTURER LE VENT GRACE A DES STRATÉGIES D’IMPLANTATION SOUPLES

POUR DIMENSIONNER UN GRAND PROJET ÉOLIEN : MULTIPLIER LES UNITÉS WINDSPIRES

Permet d’installer une puissance importante sans l’impact visuel lié au gigantisme des machines traditionnelles.

INSCRIRE L’ÉNERGIE RENOUVELABLE DANS EN CONCEPT ARCHITECTURAL

En bouquet dans un jardin des ventsEn ligne de rive sur un toit terrasseExploiter au mieux le potentiel éolien urbain

UN DÉVELOPPEMENT PARFAITEMENT MAITRISÉ

WINDSPIRE EST UNE INNOVATION AMÉRICAINE DE LA SOCIÉTÉ WINDSPIRE ENERGY

CONÇUE POUR UNE ARCHITECTURE DE SÉDUCTION

Structure profilée et aérienne de seulement 9 mètres de hauteur avec une occupation spatiale clairement définie

DÉVELOPPEMENT D’UN CONCEPT AXÉSUR UNE MEILLEURE EFFICACITÉ

La technologie des éoliennes verticales Windspire® est le fruit d’un vaste travail de recherche et d’une stratégie créative originale dans la conception d’éoliennes menés par Windspire Energy. En combinant des innovations électroniques brevetées et des innovations structurelles, l’éolienne Windspire démontre que la technologie de turbines à axe vertical permet d’atteindre une performance énergétique compétitive. Des avancées dans les travaux sur la compatibilité générateur/onduleur, associées à une configuration optimisée de la voilure ont permis d’augmenter significativement la performance de production d’énergie. La conception de la structure monotube offre un système performant, avec des coûts réduits à court ou à long termes.

DES EXIGENCES QUALITÉ POUR LA PRODUCTION DE MASSE

Ayant établi la viabilité de son concept d’éolienne à axe vertical après 4 ans de développement et de tests, Windspire Energy a franchi une étape décisive dans la production de masse. Le système d’assurance qualité mis en place à l’usine Windspire Energy aux États-Unis, permet de garantir aux clients, grâce à un savoir-faire unique, un prix maitrisé et un très bon niveau de satisfaction.

TESTÉE ET VALIDÉE

ESSAIS REALISÉS PAR DES ORGANISMES INDÉPENDANTS

Windspire Energy s’est engagée à faire tester ses machines en conditions réelles et par des organismes indépendants. Les résultats des tests déjà effectués et encore en cours ont permis à Windspire Energy de se positionner en leader dans le monde des éoliennes à axe vertical (VAWT ou Vertical-Axis Wind Turbines) et de certifier de façon incontestable les performances de l’éolienne Windspire.

PRODUCTION D’ÉNERGIE A DES COÛT COMPÉTITIFS

Le facteur pertinent dans la comparaison des systèmes de production d’énergie éolienne est l’AEP (Annual Energy Production) ou Production Annuelle d’Energie, c’est-à-dire la production électrique générée par machine et par an, par rapport au coût global d’installation et de maintenance du système. L’AEP de l’éolienne Windspire par rapport au coût total de l’installation est très compétitif par rapport aux autres éoliennes du marché. La conception du générateur de l’éolienne Windspire lui permet d’avoir un rendement d’extraction très élevé et de surpasser n’importe quelle éolienne de puissance nominale équivalente ou supérieure dans une comparaison kWh produit/€ investi.Des avantages existent aussi pour les coûts à long terme. Dans les installations associant plusieurs éoliennes Windspire, les risques de panne sont dilués ce qui n’entraine donc pas d’arrêt complet de la fourniture électrique en cas de défaut d’une des unités. Par ailleurs, les éléments du système de production électrique sont facilement accessibles, car à faible hauteur, ce qui induit des coûts de maintenance très bas.

Production Annuelle 2 000 kWh 1Puissance Crête 1,2 kW (1200 watts) 2Hauteur Totale 9,1 mPoids Total 283 kgCouleur Gris aluminiumEmergence de Bruit 5 dBAGarantie 5 ans - avec les limitations stipuléesType de Voilure Axe Vertical - Giromill faible vitesseHauteur et Diamètre de la Voilure 6,1 m / 1,2 mAire Balayée 7,43 m²Vitesse de Rotation Max 400 tours par minute 3Rapport de Vitesse 2,3Contrôle de Survitesse Par électronique redondée

Suivi de la Direction du Vent InstantanéGénératrice Aimants permanents haute performance sans balaisOnduleur Intégré 230 VAC 50 HzHomologation IEEE 1547.1 / UL 1741Visualisation des Performances Communication sans fil ZigBee intégréeVitesse de Démarrage 3,6 m/s | 13 km/hVitesse Moyenne AEP 5,4 m/s | 19,5 km/hVitesse pour Performance Crête 11,2 m/s | 40 km/hVitesse de Survie 47 m/s | 170 km/hMatière de la Voilure Aluminium de qualité aéronautique recycléMatière du Mât et de la Structure Acier de haute qualité recycléPeinture 2 couches de peinture industrielle antirouille

Spécifications Techniques de la Windspire

Notes: 1: La production annuelle donnée est basée sur la courbe de puissance et les hypothèses standards comprenant la distribution de vent de Rayleigh et la densité de l'air au niveau de la mer. 2 & 3: La performance donnée est basée sur la campagne de test initiale.

STRATÉGIES POUR INTÉGRER LA WINDSPIRE

COMPRENDRE LE VENTÉvaluer les déplacements de l’air sur un site et choisir le meilleur mode de captage de cette énergie.

OPTIMISER LE LIEU D’IMPLANTATIONTrouver le meilleur emplacement sur un site pour l’installation des éoliennes Windspire, ou concevoir un site pour maximiser le potentiel de captage des ressources éoliennes disponibles pour les éoliennes Windspire.

CHOISIR LA BONNE WINDSPIRELes éoliennes verticales Windspire® peuvent être personnalisées en termes de hauteur, de couleur ainsi qu’en terme de puissance électrique.En fonction de la nature des vents sur le site d’installation prévu, il est possible d’adapter différentes combinaisons de rotors et de voilures sur la même embase mécanique.

COMPRENDRE LES PARAMETRES AERAULIQUES

PRINCIPE DE BASE DE L’AÉRAULIQUE

Pour positionner une éolienne Windspire® dans les meilleures conditions de production d’énergie, il est important de comprendre les paramètres aérauliques d’un site, à savoir:

1. La ressource éolienne disponible (vitesse et intensité des vents), 2. La rose des vents, 3. L’emplacement et l’importance des obstacles aux vents dans l’environnement proche du site d’implantation, obstacles déjà existants ou prévisibles

L’estimation d’une plage de vitesses de vent moyen annuel est possible par plusieurs sources, telles que cartes de vent, mesures de stations météorologiques locales, observations visuelles ou connaissance du site. Ces outils doivent servir de base d’information, mais en gardant à l’esprit que les conditions spécifiques d’un site pourront être très différentes de celles obtenues par ces sources.Une étude sur site conduite avec un anémomètre et une girouette sera évidemment plus précise, mais cette étude devant être conduite sur une durée minimale de 1 an, les coûts engendrés peuvent être prohibitifs sans compter les délais supplémentaires apportés à l’installation.

Connaître la direction des vents dominants locaux est important pour aider à trouver la meilleure orientation et éviter les turbulences. Une turbulence ralentit et désoriente le flux d’air avec comme conséquence une réduction de la production d’électricité.

Le plus grand potentiel éolien se situe dans la zone la moins perturbée, ce qui est souvent le point le plus élevé sur le site. La vitesse du vent augmente avec l’altitude, et un gain même léger de vitesse se traduira par une augmentation de production exponentielle. Une augmentation de 10% en vitesse du vent génèrera 33% de puissance disponible supplémentaire

Là où des obstacles bas réduisent l’accès au vent, les éoliennes Windspire peuvent être installées plus haut grâce à des extensions de l’embase du tube principal ou en installant les éoliennes directement sur le haut des bâtiments. Dans ce cas il faudra tenir compte des impératifs réglementaires locaux relatifs à la hauteur maximale autorisée des constructions.

Un environnement complexe requiert un examen plus attentif. En s’implantant sur le côté exposé au vent d’une colline, on pourra accéder aux vents dominants plus simplement que sur le côté sous le vent (à l’abri) de la même colline.

Le vent se divise bien avant d’atteindre un obstacle, ce qui crée des turbulences d’air au plus près de l’obstacle et un vide turbulent du côté sous le vent de l’obstacle.

Chercher des zones à circulation d’air accéléré ou créer ce type d’environnement peut augmenter significativement la puissance développée par une installation Windspire.

De nombreux facteurs sont à considérer pour les situations complexes.

COMPRENDRE LES PARAMETRES AERAULIQUES

Le flux d’air est comprimé en arrivant au contact d’un obstacle tel qu’un bâtiment. Au fur et à mesure de sa progression le long du bâtiment, cette compression crée un courant d’air accéléré avec une puissance potentiellement accrue. Une fois passé le bord d’attaque, il se crée une zone de décompression de l’air qui se traduit par des tourbillons et des zones stagnantes. L’installation d’éoliennes Windspire sur les bâtiments doit être conseillée sur les zones les plus hautes et les plus dégagées, et de préférence sur la façade du bâtiment la plus exposée au vent dominant.

Concevoir un bâtiment pour créer des conditions de circulation d’air accrues peut entraîner des augmentations de puissance significative sur le milieu environnant. La modélisation dynamique des fluides, combinée avec la modélisation de l’architecture en 3-D peut aider à prédire ces flux d’air inhabituels au début du processus de réflexion de la conception générale du bâtiment.

INTÉGRATION ARCHITECTURALE

Il y a un avantage significatif à développer un projet d’énergie éolienne au début du processus de conception d’un bâtiment ou d’un site pour l’énergie éolienne. Planifier des bâtiments pour canaliser l’air vers une installation Windspire® peut augmenter la viabilité du projet tout en offrant des possibilités uniques de conception architecturale.

Sur des sites qui seraient à priori peu favorables à une installation au sol, les éoliennes Windspire offrent l’opportunité d’être efficacement intégrées à un bâtiment dans de bonnes conditions.

La structure du bâtiment devra être suffisamment rigide pour tenir compte des contraintes d’arrachement supplémentaires apportées par les éoliennes. En règle générale, les structures métalliques ou en béton seront les plus appropriés. Les parkings de stationnement automobiles sont des bâtiments idéaux pour une installation d’éolienne Windspire parce qu‘ils permettent un accès très facile de la structure au moment du montage. Les installations sur toit ou terrasse devraient idéalement être situées sur le bord de rive des façades du bâtiment faisant face aux vents dominants. Cela offre les meilleures conditions d’exploitation de l’air qui est comprimé et accéléré quand il passe à ce niveau du bâtiment.

ANTICIPER ET OPTIMISER LA PERFORMANCE

Lorsque l’énergie éolienne est prise en compte dès le début du projet architectural, il est possible d’adapter l’orientation des bâtiments en fonction des potentiels du site, voire de concevoir la forme des bâtiments eux-mêmes, pour accélérer les flux d’air existants. La technologie Windspire, développée sur une plate-forme polyvalente, permet dès le stade de la conception d’adapter l’installation en vue de son rendement maximum.

L’identification des zones d’écoulement d’air accéléré sur un site particulier peut également aider à optimiser le choix de l’emplacement de l’installation des éoliennes Windspire et optimiser la performance énergétique d’un projet. Les anomalies de terrain existantes, comme les effets d’entonnoir des vallées, le positionnement des bâtiments, ou les effets de couloir dans les rues des villes, peuvent créer des zones éoliennes particulières avec des vitesses de vent plus élevées que dans les zones environnantes

PARAMÈTRES DE CONCEPTION DU SITE

IMPLANTATION DEPLUSIEURS WINDSPIRESEn vue d’implanter avec succès un projet d’éoliennes Windspire®, les concepteurs doivent avoir une connaissance approfondie des vents dominants sur le site et des interrelations existant avec les obstacles présents sur le site et autour du site. L’implantation de plusieurs éoliennes Windspire les unes à côté des autres exige par ailleurs un examen supplémentaire quant à la traînée (débit d’air résiduel) qu’une unité peut entrainer sur l’autre.

DISTANCES ENTRE WINDSPIRES

Distance minimale à respecter entre chaque éolienne Windspire en fonction de leur orientation par rapport aux vents dominants.

PARAMÈTRES DE CONCEPTION DU SITE

DISTANCE PAR RAPPORT AUX

La proximité des obstacles comme les arbres et les bâtiments crée des turbulences qui peuvent ralentir la vitesse du vent et réduire la production d’électricité. Les Windspires® doivent être placées en respectant les normes suivantes

RÈGLEMENTATION ET URBANISME

Des règlements généraux et particuliers définissent les normes à respecter pour ce qui concerne en particulier la hauteur des installations et les limites de recul par rapport aux propriétés voisines. Il existe également dans certains cas des seuils de niveau sonore, la couleur, et même le nombre d’éoliennes par propriété.Les éoliennes Windspire n’émettent aucun bruit aérodynamique et quasiment aucun bruit mécanique (5 db).La hauteur standard hors-tout de l’éolienne est de 9 m, et il est possible de la rehausser avec des extensions de mât de différentes hauteurs. Les éoliennes Windspire nécessitent très peu de surface au sol pour leur installation et garantissent une absence de nuisance sonore pour le voisinage.

OPTION DE LA SERIE WINDSPIRE

GAMME DE MODÈLES WINDSPIRE

OPTION DE LA SERIE WINDSPIRE

COMPOSANTS DU SYSTÈMEUne éolienne complète Windspire comprend quatre éléments principaux: un rotor, un générateur, un onduleur, et une structure porteuse. ROTOR

Le rotor, incluant la voilure, convertit l’énergie linéaire du vent en énergie mécanique de rotation. La vitesse de rotation de la voilure est au maximum de 2-3 fois la vitesse du vent (contre environ 7 fois pour les turbines à hélice), ce qui fait de l’éolienne Windspire un système virtuellement silencieux. La conception du rotor vertical permet de capturer en permanence le flux d’air quel que soit sa direction et de produire de l’énergie de façon maximale dans les conditions de vents turbulents.

GENERATEUR

La génératrice convertit l’énergie mécanique de rotation en énergie électrique par effet de la rotation d’un champ magnétique créé par des aimants permanents au milieu de bobines fixes. Ceci conduit à la production d’un courant électrique continu. Le générateur de la Windpire est conçu pour un rendement aux basses vitesses de rotation de 98%.

ONDULEUR

L’onduleur intégré convertit le courant continu en courant alternatif adapté aux paramètres réseau 230V AC. La note UL indique qu’aucun élément électronique supplémentaire n’est nécessaire pour l’interconnexion avec le réseau électrique domestique. Un variateur contrôle également la vitesse du rotor du générateur afin d’optimiser la puissance de sortie et de limiter la vitesse de rotation du rotor en cas de vents forts.

STRUCTURE

La structure porteuse sous forme de mât creux mono-tubulaire intègre très peu d’éléments mécaniques limitant les problèmes d’installation d’usure et d’entretien. Les roulements scellés ne nécessitent aucun graissage (20 années de fonctionnement sans maintenance). Le mât porteur est en acier recyclé.

HAUTEURSLa Windspire® peut être installée à plusieurs hauteurs, selon les conditions du site. Des extensions sont disponibles pour ajouter 1,5m ,3m et 6m à la hauteur standard de 9m de la Windspire.

COULEURSLa couleur standard de la voilure et de la structure porteuse est le gris clair (RAL 7035). Toutes les couleurs sont disponibles mais uniquement sur commande spéciale.

INSTALLATION ET BRANCHEMENTS ELECTRIQUES

UNE INSTALLATION SIMPLE

PRÊTE AU BRANCHEMENT RESEAU

Les éoliennes Windspire® produisent de l’électricité 230V AC en utilisant un onduleur intégré UL1741. L’électricité générée sera synchronisée parfaitement avec le réseau électrique, et un commutateur de transfert automatique (ATS) intégré coupera la production électrique en cas de panne de réseau.

UNE INSTALLATION SIMPLE ET UN ENTRETIEN MINIMAL

Les éoliennes Windspire nécessitent pour leur ancrage des infrastructures légères, avec en général une fondation de base en béton et un simple câblage électrique dédié au tableau de distribution. L’assemblage et la mise en place grâce au mât articulé sont simples et peu coûteux, prenant environ 3-4 heures par unité sans machinerie lourde. Pendant leurs 20 premières années de fonctionnement les éoliennes Windspire ne requièrent aucune maintenance particulière. Les différents composants de la machine sont de petite taille et permettent une manipulation aisée par les installateurs, ce qui élimine pratiquement le besoin de services spéciaux de manutention.

INSTALLATION ET BRANCHEMENTS ELECTRIQUES

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