Qu’est-ce que l’énergie éolienne ?

 

L’énergie issue du vent est appelée énergie éolienne. Elle est utilisée depuis des millénaires par les hommes, d’abord pour se déplacer en bateau à voile puis de manière plus sophistiquée avec les moulins à vent. La puissance du vent est aujourd’hui utilisée pour produire de l’électricité avec des éoliennes appelées aérogénérateurs.

 

Fonctionnement et caractéristiques des éoliennes

 

Dépendantes des conditions atmosphériques, les éoliennes fonctionnent dans une certaine plage de vent située entre 11 et 90 km/h. En-dessous, le vent est trop faible pour actionner le rotor et au-delà, les opérateurs déclenchent un système de freinage permettant de bloquer progressivement les pales. Cette mesure de précaution permet d’éviter les dégâts ou une usure prématurée en cas de tempête ou de cyclone.

 

Les différentes parties de la structure d’un aérogénérateur

 

Le mât

 

Il permet d’optimiser le rendement de l’éolienne en plaçant le rotor à une hauteur où les vents sont plus puissants et réguliers. Le mât est généralement en béton ou en acier, certains expérimentent également avec le bois. Il abrite un monte charge qui permet au techniciens d’intervenir sur les éléments mécaniques situées dans la nacelle.

 

La nacelle

 

Elle abrite les éléments mécaniques et électroniques, notamment le générateur, l’axe de transmission, parfois une boîte de vitesse, etc. La nacelle peut s’orienter pour se placer idéalement par rapport au vent.

 

Le rotor

 

Il est en général composé de trois pales et du nez, siège de la commande du rotor. Les pales utilisent des matériaux composites – légers et résistants – similaires à ceux utilisés pour les coques de bateau ou les ailes d’avion (fibre de verre, fibre de carbone, résines polyester ou epoxy).

 

Schéma d’une éolienne domestique de 12 m

 

Différents élements d'une éolienne

 

Hauteur, taille des pales et puissance d’une éolienne

 

La taille d’une éolienne est en général plus du double de la longueur des pales. Augmenter la taille des pales permet d’abaisser le seuil de vent déclenchant la rotation du rotor. Cela également Les plus hautes éoliennes dépassent les 200 m en bout de pale avec un moyeu placé à plus de 150 m.

Les éoliennes les plus puissantes actuellement en fonctionnement ou bientôt sur le marché atteignent les 8 MW. Elles sont fabriquées par Vestas, Adwen et Siemens-Gamesa.

 

Vitesse de rotation

 

La vitesse du rotor se chiffre en nombre de tours par minute. Elle dépend de la taille du rotor et. Plus il est imposant, plus il tourne lentement. Généralement, pour une turbine de plusieurs mégawatts, la vitesse de rotation se situe entre 5 et 20 tr/min.

En bout de pale, la vitesse peut dépasser les 200 km/h voire même atteindre les 300 km/h. Les pales sont donc soumises à des forces importantes même à des vitesses de vent relativement faibles.

 

Facteur de charge et limite de Betz

 

Le facteur de charge représente le rapport entre la production effective et la production maximale théorique. Dans le cas d’une éolienne, ce chiffre se situe en moyenne autour des 20 %.

La limite de Betz est une loi physique découverte par l’allemand Albert Betz qui donne la puissance maximale récupérable par une éolienne. En effet, lorsque le vent traverse un aérogénérateur, il n’est pas bloqué et conserve une énergie cinétique résiduelle. La puissance maximale récupérable représente ainsi 16/27 de la puissance incidente.

 

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