Mesure de la vitesse du vent : l’anémomètre

La mesure anémométrique de l’énergie éolienne est normalement effectuée à l’aide d’un anémomètre en croix à coupelle, comme le montre la photo de gauche. L’anémomètre a un axe vertical et trois coquilles qui reçoivent le vent. Le nombre de révolutions par minute est enregistré électroniquement.

Normalement, l’anémomètre est équipé d’une girouette pour détecter la direction du vent. Les coquilles d’un anémomètre peuvent également être remplacées par des hélices, mais ce n’est pas très courant.

L’avantage des anémomètres non mécaniques est que le givrage est moins problématique. En pratique, cependant, les anémomètres à bol croisé sont utilisés partout ; dans les régions arctiques, on utilise des appareils spéciaux avec un arbre chauffé électriquement et des bols chauffés.


Des anémomètres de qualité sont nécessaires pour mesurer l’énergie éolienne

Avec un achat, vous obtenez souvent exactement ce pour quoi vous payez. Cela s’applique également aux anémomètres. Vous pouvez obtenir des anémomètres étonnamment bon marché auprès des grands distributeurs. Ils peuvent être tout à fait adaptés à des fins météorologiques, et vous pouvez également les monter sur une éolienne si la précision n’est pas vraiment importante. *) Cependant, ces anémomètres bon marché ne sont pas adaptés à la mesure de la vitesse du vent dans l’industrie éolienne, car ils peuvent être très imprécis et mal calibrés, ce qui entraîne des erreurs de mesure de 5 ou même 10 %.

Si vous envisagez de construire un parc éolien, un anémomètre avec une erreur de mesure de 10 % peut conduire à une catastrophe économique. Dans ce cas, il y a un risque de mesurer un contenu énergétique du vent qui est 1,1 3 – 1 = 33 pour cent plus élevé que le contenu énergétique réel. Si la mesure obtenue doit être convertie à une hauteur de moyeu différente (par exemple de 10 m à 50 m de hauteur), cette erreur peut augmenter d’un facteur de 1,3, de sorte que le calcul de l’énergie éolienne est affligé d’une erreur de 75%.

Aujourd’hui, vous pouvez acheter des anémomètres professionnels, exactement calibrés, avec une erreur de mesure d’environ 1% pour 700-900 USD. C’est très peu par rapport au risque de commettre une erreur économique catastrophique. Bien entendu, le prix seul n’est pas toujours un indicateur fiable de la qualité, aussi, lorsque vous achetez un anémomètre, vous devez demander conseil à un institut de recherche sur le vent réputé.

*) L’anémomètre d’une éolienne sert uniquement à déterminer s’il y a suffisamment de vent. Dans ce cas, le rotor est tourné dans le vent et mis en marche.

Le test du vent

On dit qu’il y a des gens qui marchent avec les pieds encore humides et les cheveux ébouriffés de la plage jusqu’au magasin de surf, à 100 mètres de la plage, et qui veulent vérifier sur internet si le vent est suffisant pour surfer. Une anecdote que l’employé de magasin Frank Lewisch du lac Neusiedl aime raconter. Cependant, ce qui lui semble inimaginable en tant que vieux briscard peut tourmenter plus de windsurfeurs qu’on ne le pense.

Parce que tout le monde ne peut pas lire dans la nature ce que l’échelle de Beaufort classique indique : Au XVIIIe siècle, Francis Beaufort a peut-être compris que les “branches épaisses bougent” (vent de force six) ou que les “arbres se balancent” (vent de force sept). Aujourd’hui, nous préférons la monnaie forte et mesurable du vent : en nœuds ou en mètres par seconde. Tout comme nous le savons par les prédictions de Windfinder & Co. Les véliplanchistes comme Frank regardent l’eau et savent quelle voile leur convient. Il a été formé au cours de milliers de sessions de surf.

Là, le cerveau prend automatiquement en compte la direction du vent, la couverture éventuelle sur terre, la hauteur des vagues et l’incidence de la lumière. Tout cela peut tromper les sens et nécessite une expérience infinie. Et c’est pourquoi de nombreux surfeurs aiment encore utiliser un anémomètre, même si c’est juste pour se protéger, afin de ne pas installer inutilement la mauvaise voile. Comme les instruments de mesure sont clairement différents en termes de prix et de précision, nous avons fait réaliser un test indépendant dans une soufflerie spécialisée, dans le cadre d’un projet commun des magazines surf et Kite. Ainsi, on ne doit pas nécessairement dépenser trop d’argent pour obtenir de bonnes mesures.

 

Le corps influence le résultat des mesures

Le test effectué dans la soufflerie a également montré qu’il n’y a pas que des sources d’erreur dans les appareils. La posture du corps pendant la mesure se reflète également dans les valeurs mesurées. Selon l’appareil, l’affichage fluctue selon que vous vous tenez droit ou que vous faites un angle avec le vent – même si l’appareil est tenu vers le haut. Avec Eolo1 de Skywatch, cette différence était de plus de 20 %. Raison : si le corps se tient droit dans la direction du vent, il crée un blocage au vent, qui est inclus dans la mesure. Cependant, si le corps est tourné vers le vent, le vent peut mieux passer – les capteurs de mesure sont moins affectés.

 

Avec les turbines, il faut savoir d’où souffle le vent

Les anémomètres testés – également appelés anémomètres – mesurent le vent au moyen de constructions mécaniques rotatives. Alors que les anémomètres à coupe transversale captent le vent avec de petites pales et tournent horizontalement, les anémomètres à palettes utilisent de petites hélices qui tournent comme de petits moulins à vent. Inconvénient des anémomètres à palettes : Ils doivent être maintenus directement dans la direction du vent pour éviter un écoulement oblique. Sur le modèle Windmate 100, une petite girouette indique donc la direction du vent, afin que l’instrument puisse être aligné correctement. D’autres fabricants se réfèrent à la méthode de la valeur maximale afin d’éliminer l’erreur : l’appareil est censé se déplacer à travers la fenêtre de vent grâce à un pivot horizontal. La valeur maximale indique alors la vitesse réelle du vent – c’est la théorie. Cependant, cette méthode ne tient pas compte des rafales de vent – cette variante de mesure n’est donc guère adaptée à l’utilisation pratique.

 

 

Les rotations peuvent également interférer avec les couteaux à croisillons

Dans la soufflerie, une erreur d’appréciation de la direction du vent a été simulée en faisant tourner les instruments de mesure de 20 degrés. Notre hypothèse avant le test : l’anémomètre à coupelles croisées ne devrait pas se soucier de cet effet, alors que les roues des anémomètres à palettes devraient y être plus sensibles. Les variantes de la roue, en particulier l’Xplorer de Skywatch, ont effectivement réagi à la rotation d’une manière clairement détectable, mais le système de croisillon Eolo1 a également réagi à l’horizontale, ce qui est probablement dû à une modification de l’aérodynamique sur la face inférieure de l’appareil. Curieusement, l’erreur provoquée par la rotation compense même dans une certaine mesure l’affichage généralement trop élevé de certains appareils, qui reste cependant incalculable en pratique. Les autres anémomètres en coupe, qui comprennent également les stations météorologiques fixes, ont montré peu ou pas de sensibilité à la direction du vent.

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