STUDY OF A VARIABLE PITCH CONTROL SYSTEM FOR AN OFFSHORE VERTICAL AXIS WIND TURBINE

ETUDE D’UN CONTROLE-COMMANDE DE CALAGE DE PALE POUR UNE EOLIENNE OFFSHORE A AXE DE ROTATION VERTICAL

Hubert Branger (1) , B. Paillard , C Luneau (2) , D Bourras , S Roy , J J Lasserre

1 IRPHE - Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre
2 OSU PYTHEAS - Institut Pythéas

In the framework of the PACA Region AEROPITCH contract and the EOLFI project SpinFloat, we have studied the potential benefits of pitching the blades for an offshore vertical axis wind turbine. We built an experimental scale model with a system of three servomotors able to change continuously the angle of wind attack of the three blades continuously during the turbine rotation. Experiments were conducted in the large air-sea wind tunnel of Pytheas Institute in Luminy-Marseille. We have measured the forces, moments, and the rotational speed. We used a particle imaging system (PIV) to characterize the air flow around the blades by a particle imaging system (PIV) with a large seeding particles system. We succeeded to optimize the pitch-control laws to achieve maximum rotational speeds by using a loop optimizer based on genetic algorithm. We then developed CFD numerical simulations taking into account the blade pitching. Numerical results are discussed in comparison with PIV measurements.

Dans le cadre du contrat Région PACA AEROPITCH et du projet SpinFloat porté par EOLFI, nous avons étudié les effets que pourraient apporter le contrôle-commande du calage des pales (pitch) pour une éolienne à axe de rotation verticale, à trois pales, destinée à terme à être posée en mer sur un support flottant. Nous avons construit une maquette à l’échelle que nous avons testéedans la grande soufflerie air-mer de l’Institut Pythéas sur Luminy à Marseille. Nous avons conçu un système de servomoteurs permettant de tourner de façon indépendante les trois pales de l’éolienne pour ajuster au mieux l’angle d’attaque des pales par rapport au vent incident à chaque instant de la rotation. Nous avons mesuré les efforts, les vitesses de rotation, et l’écoulement d’air autour des pales par un système d’imagerie de particules (PIV) avec un large système d’ensemencement de particules. Nous avons optimisé des lois de pitch pour atteindre des vitesses de rotation maximales en utilisant une boucle automatique d’optimisation de paramètres par algorithme génétique. Nous avons ensuite développé des simulations numériques CFD prenant en compte le pitchage des pales pendant la rotation. Les résultats numériques sont discutés par comparaison aux mesures PIV.

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Hubert Branger, B. Paillard, C Luneau, D Bourras, S Roy, et al.. ETUDE D’UN CONTROLE-COMMANDE DE CALAGE DE PALE POUR UNE EOLIENNE OFFSHORE A AXE DE ROTATION VERTICAL. 16 èmes Journées de l'Hydrodynamique, Nov 2018, Marseille, France. ⟨hal-02081418⟩