Grant: Alliance Grants

The proposal aims to capitalize on the benefits of Darrieus-type vertical-axis wind turbines (VAWTs) for remote communities. Remote off-grid communities need a reliable, renewable source of energy to reduce their considerable reliance on diesel. In particular, Northern Canada has excellent wind speed opportunities over the fall and winter (Canada Wind Energy Map). Wind energy is a viable solution, and VAWTs are an ideal choice for generating power from wind in built environments. They are omnidirectional and can generate power even if the wind direction is highly variable, without needing a yaw mechanism. Thus, they have less mechanical complexity and incur lower capital and maintenance costs, ideal in remote communities. They are also less noisy compared to conventional horizontal-axis wind turbines (HAWTs). Moreover, VAWTs have a smaller footprint compared to HAWTs since they can be clustered more densely due to their faster wake recovery. They have a lower center of gravity compared to HAWTs since the gearbox and generator are installed on the ground. This makes VAWTs simpler and cheaper for installation. This project primarily aims to demonstrate high energy output of small-scale VAWTs integrated into built environment with a particular focus on installations in Québec's remote communities. Through numerical and wind tunnel experimental studies, we will examine the viability of some novel concepts, such as synthetic jet flow, and blade morphing for enhancing the self-starting capability, mitigating dynamic stall, and minimizing ice accretion over the blades. Numerical and field studies will also be conducted on the optimal placement of a turbine on the building to achieve the maximum power output. Ce projet de recherche vise à tirer parti des avantages des éoliennes à axe vertical (VAWT) de type Darrieus dans les collectivités éloignées. Les collectivités éloignées non-connectées au réseau électrique ont besoin d'une source d'énergie fiable et renouvelable pour réduire leur grande dépendance au diesel. Nous notons que le Nord du Canada offre d'excellentes possibilités de vents au cours de l'automne et de l'hiver (Carte de l'énergie éolienne du Canada). L'énergie éolienne est donc une solution viable, et les VAWT sont un choix idéal pour produire de l'énergie en milieu bâti. Ils sont omnidirectionnels, ce qui signifie qu'ils peuvent générer de l'énergie même si la direction du vent est très variable, sans avoir besoin d'un mécanisme d'orientation. Ainsi, ils ont moins de complexité mécanique et entraînent des coûts d'investissement et d'entretien inférieurs, ce qui est idéal dans les communautés éloignées. Ils sont également moins bruyants que les éoliennes à axe horizontal conventionnelles (HAWT). De plus, les VAWT ont une empreinte au sol plus faible que les HAWT, car ils peuvent être regroupés de manière plus dense en raison de leur récupération de sillage plus rapide. Ils ont un centre de gravité inférieur à celui des HAWT puisque la boîte de vitesses et le générateur sont installés au sol. Cela rend les VAWT plus simples et moins chers pour l'installation. Ce projet vise principalement à démontrer la production énergétique élevée de petites VAWT intégrés dans l'environnement bâti avec un accent particulier sur les installations dans les communautés éloignées du Québec. Grâce à des études expérimentales, numériques et en souffleries, nous examinerons la viabilité de certains nouveaux concepts, tels que l'écoulement de jet synthétique et le morphing des pales pour améliorer la capacité d'auto-démarrage, atténuer le décrochage dynamique et minimiser l'accrétion de glace sur les pales. Des études numériques et sur le terrain seront également menées sur l'emplacement optimal d'une turbine sur le bâtiment pour atteindre la puissance maximale.