Moulins à vent dans des champs vides. Pourquoi pas d'arbres?

J'ai remarqué que les moulins à vent sont généralement construits dans des champs vides sans arbres, et je me demande pourquoi ...

Un moulin à vent est généralement beaucoup plus haut que les arbres et je peux imaginer que les arbres n'affectent pas réellement le débit (voir photo).

Mais est-ce la raison pour laquelle il n'y a rien autour ou y a-t-il autre chose qui leur fait perdre autant d'espace autour? Et le profil de vitesse de la première figure est-il réaliste?

Si je recherche la théorie de la convection externe, le profil de vitesse ressemble à ceci pour un écoulement sur un plateau: dans le second cas, la vitesse ne serait-elle pas plus élevée s'il y a un obstacle? Ou est-ce parce que l'obstacle est un milieu poreux qui amortit le flux? Et enfin, le profil de vitesse au niveau de la Terre ressemble-t-il à cela? Y a-t-il vraiment une origine ou est-il complètement turbulent?

— Physther
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Je suppose que la facilité de construction et les préoccupations liées aux permis sont les principales raisons. Mais j'attendrai l'expert résident de l'énergie éolienne et sa réponse.

— mart

Mais après la construction, vous pouvez planter des arbres. Et pourtant, cela ne se produit pas. Quant au permis, je ne vois pas le lien avec les arbres. Pouvez-vous expliquer davantage ce que vous entendez par là? (Veuillez garder à l'esprit que nous parlons de quelques centaines de mètres carrés où il n'y a que des champs (ou des cultures dans certains sites).

— Physther

@Paul "Mais après la construction, vous pouvez planter des arbres" - Les arbres ont tendance à ne pas bien pousser là où il y a des vents violents. Découvrez pourquoi vous-même;)

— alephzero

Là où j'habite, les turbines ne doivent pas se trouver à plusieurs centaines de mètres d'un terrain boisé, d'un ruisseau, d'une route, d'une maison, etc. opération.

— Kate Gregory

Merci Kate! C'est ce que je pensais au début. Donc je suppose que c'est une combinaison de tout, physique, réglementation, biologie, etc.

— Physther

Réponses:

Les arbres augmentent la turbulence de l'air qui atteint les turbines. Cela crée toutes sortes de charges inégales et à déplacement rapide sur les lames et la structure. Cela augmente les coûts de maintenance, diminue la disponibilité, diminue le facteur de capacité et diminue la durée de vie de la turbine. Donc, des coûts plus élevés, des revenus inférieurs.

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Le terrain ouvert facilite également l'accès physique au site. C'est particulièrement important lors de la construction, lorsque des véhicules très très longs portent chaque lame (40-60 mètres de long) en une seule pièce.

— EnergyNumbers
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Génial! Merci beaucoup! C'est tout à fait logique!

— Physther

Turbulence: c'est aussi pourquoi les types les plus modernes (disons des hauteurs de moyeu d'environ 160 mètres) sont réellement réalisables et économiquement viables au sein des forêts. Un accès plus facile n'est également que partiellement un problème car les forêts cultivées ont une infrastructure solide pour les machines lourdes telles que les abatteuses. (Nonobstant d'autres préoccupations écologiques comme les oiseaux.)

— Ghanima

Il y a aussi une raison non liée à l'ingénierie: les personnes les plus disposées à placer des turbines sur leurs terres sont des agriculteurs intéressés par les revenus supplémentaires.

Les turbines ne sont pas (encore) placées à proximité des agglomérations, ce qui laisse généralement de grandes exploitations, des terrains non aménagés et des réserves naturelles. Obtenir un permis de construire pour une entreprise commerciale dans une réserve naturelle est presque impossible, et des lots non développés peuvent être zonés pour le logement, ce qui interdirait également la construction d'éoliennes.

— Simon Richter
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Cela semble être une bonne raison. Je n'ai jamais pensé à ça.

— Physther

Cette raison n'est que la moitié de la vérité. En fait, les propriétaires de forêts partagent la même incitation que les «agriculteurs» (ou plus précisément les propriétaires des terres agricoles respectives). La construction de centrales électriques génère un revenu secondaire dans les deux cas. (La question porte sur les arbres et les forêts qui ne sont pas nécessairement des réserves naturelles.)

— Ghanima

Regardez comment et pourquoi la "limite Betz" fonctionne.

Au fur et à mesure que l'énergie est perdue dans votre premier diagramme vers les arbres, le flux d'air à travers et autour des arbres se dilate et ralentit.

Ce ralentissement réduit l'énergie disponible pour la turbine.

(note. Je ne suis pas l'expert résident de l'énergie éolienne!)

— Brian Drummond
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Merci, Brian. Eh bien, l'énergie cinétique sous les hélices serait plus faible en raison des arbres, mais personne ne se soucie de cette partie (tant que les arbres sont plus petits). Donc, avec ou sans arbres, le débit au niveau de l'hélice ne devrait pas être affecté, non? Ceci, si la première image représente un cas réel. Si la deuxième image est plus réaliste, alors oui, cela affectera le flux. La loi de Betz est intéressante, mais je pense qu'elle n'est pas pertinente pour cette question particulière. Je ne le savais pas, pensais, alors merci!

— Physther

Non. L'idée de Betz est que la masse d'air qui se déplace plus lentement doit occuper un plus grand volume (pensez à une rivière large et lente au lieu de rapides rapides et peu profonds, les deux transportant le même débit massique). Par conséquent, il doit se développer - et cela signifie vers le haut, dans le chemin de la turbine. Que ce changement de flux soit laminaire ou turbulent dépend du "nombre de Reynolds" et de la vitesse du vent, mais s'il est turbulent, vous pouvez vous attendre à de plus gros problèmes.

— Brian Drummond