Quel est le mécanisme des éoliennes de pompage ?

Bonjour,

Le mécanisme que vous décrivez est appelé un mécanisme de «mise en drapeau» pour les éoliennes de pompage, ou «mécanisme de régulation» à pas variable. Les éoliennes de pompage étaient souvent équipées de régulateurs pour maintenir une vitesse de rotation constante des pales, indépendamment des variations de la vitesse du vent. Le rôle du régulateur était de faire varier la vitesse du moulin en fonction du vent afin d'assurer un fonctionnement efficace et sûr.

Selon nos recherches, il existait trois dispositifs principaux permettant de réguler la force du vent :

• Régulation par force centrifuge

Voici une explication technique du mécanisme :

«Parmi les moulins à régulateur centrifuge, l’un des plus employés est celui de Halladay [image ci-dessous] qu’il me suffira de rappeler, par ce qu’il est déjà bien connu en France, où il est construit par M Shahaver de Castres. Les ailettes articulées […], sont commandées par des bielles radiales, articulées aux leviers, reliées par des biellettes à un manchon. Ce manchon est sollicité, par le levier du contrepoids, à s’avancer à droite de manière à ouvrir les ailettes à mesure que le vent diminue, tandis que les masses centrifuges tendent à replier ces ailes […] quand la vitesse de la roue augmente.»

Source : Exposition internationale de Chicago en 1893. Rapports. Comité 15. La mécanique générale américaine à l'Exposition de Chicago. Les Machines à bois américaines

Ainsi, lorsque le vent souffle plus fort, les pales du moulin tournent plus rapidement. Cette augmentation de la vitesse de rotation entraîne un ajustement des sections de pales qui se resserrent pour ralentir la rotation de l'éolienne. De même, lorsque la vitesse du vent diminue, les sections se déploient dans l'autre sens, permettant aux pales de s'ajuster pour augmenter la vitesse du moulin. Cet ajustement est possible grâce à un régulateur à poids.

Voici l’exemple en image:

• Régulation par gouvernail ou ailette de queue

La régulation par gouvernail était une technique mécanique simple mais efficace utilisée dans certains moulins à vent traditionnels pour s'adapter aux conditions changeantes du vent. Ce mécanisme de régulation par gouvernail est constitué d’une petite ailette ou gouvernail monté à l’arrière du moulin, généralement à l’extrémité opposée aux pales. Les matériaux, la construction et la forme dépendaient du constructeur ou de l'installateur qui employaient des planches de bois ou de la tôle. Cette ailette est conçue pour être mobile et peut pivoter autour d’un axe horizontal ou vertical. Lorsque le vent souffle, il exerce une force sur l’ailette: si la force du vent est élevée, l’ailette pivote et détourne le moulin du vent provoquant une baisse de vitesse dans la rotation des pales. Si le vent diminue trop, l’ailette reprend sa position d’origine pour permettre aux pales de capturer plus de vent.

• Régulation par roue auxiliaire ou roue de gouvernail

Ce mécanisme consiste en la mise en place d’une petite roue à l’opposé des ailes. Cette roue est montée sur un axe vertical ou horizontal. Un jeu d’engrenages, de ressorts et d’arbres de transmission relie la roue et les pales du moulin. Ainsi, la force du vent exercée sur la roue auxiliaire permet d’ajuster l’orientation des pales en fonction de celui-ci. En plus de réguler la position des pales, la roue sur girouette peut également contribuer à la stabilité du moulin. Lorsque le vent souffle latéralement sur le moulin, la roue sur girouette pivote pour faire face au vent et aider à maintenir le moulin dans une position stable.

Pour obtenir une compréhension précise des trois mécanismes, vous pouvez consulter l'ouvrage sur l'exposition internationale de Chicago, qui explique en détail le fonctionnement des éoliennes américaines, accompagné de schémas explicatifs. Les trois schémas de cette réponse sont issus de cet ouvrage.

Bonne journée !

Pour en savoir plus :

L'énergie éolienne  de Marc Rapin et Jean-Marc Noël

Le guide de l'éolien, techniques et pratiques de Corinne Dubois

Exposition internationale de Chicago en 1893. Rapports. Comité 15. La mécanique générale américaine à l'Exposition de Chicago. Les Machines à bois américaines