Éolienne - Free

Éolienne [pic] [pic] Éolienne aux Pays-Bas [pic] [pic] Éoliennes en Bretagne Une éolienne est un dispositif utilisant la force motrice du vent pour
produire soit de l'énergie mécanique (dans le cas d'une éolienne de
relevage d'eau), soit de l'électricité (dans le cas d'un aérogénérateur). [pic]Fonctionnement [pic]
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Schéma d'une éolienne de type aérogénérateur
Une éolienne permet de récupérer l'énergie cinétique du vent, pour produire
le plus souvent de l'électricité.
Elle comporte les éléments suivants :
. le mât qui permet de placer l'éolienne à une altitude à laquelle la
vitesse du vent est plus élevée et plus régulière qu'au sol;
. une hélice, montée sur l'axe du rotor de l'alternateur, composée
généralement de trois pales;
. une nacelle montée au sommet du mât et abritant les composants
électriques, pneumatiques et électroniques nécessaires pour convertir
le mouvement de rotation du rotor en énergie électrique à la sortie
d'un alternateur synchrone ou asynchrone;
. une cabine de dispersion à la base de l'éolienne permettant de se
connecter au réseau d'électricité existant, afin de pouvoir y injecter
l'énergie produite et non consommée directement. Étymologie [modifier] Le mot « éolienne » vient du grec ?????? (Éole), le dieu des vents. Le
terme signifie également « rapide », « vif » ou « inconstant ». Historique Depuis l'Antiquité, les moulins à vents convertissent l'énergie éolienne en
énergie mécanique. De nos jours, on trouve encore des éoliennes couplées à
des pompes à eau, soit pour irriguer des zones sèches, soit pour assécher
des zones humides.
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Article de Scientific American sur l'invention de Brush (1890)
En 1888, Charles F. Brush construit une petite éolienne pour alimenter sa
maison en électricité, avec un stockage par batteries [1].
La première éolienne « industrielle » génératrice d'électricité est
développée par le danois Paul La Cour en 1890, pour fabriquer de
l'hydrogène par électrolyse. Dans les années suivantes, il crée l'éolienne
Lykkegard, dont il aura vendu 72 exemplaires en 1908 [2].
Une éolienne expérimentale de 800 KVA a fonctionné de 1955 à 1963 en
France, dans la Beauce. Elle avait été conçue par le Bureau d'Etudes
Scientifiques et Techniques de Lucien Romani et exploitée pour le compte
d'EDF.[3]
Il y eut également une éolienne raccordée au secteur sur les hauteurs
d'Alger (Dély-Ibrahim) en 1957.
Cette technologie a été quelque peu délaissée par la suite et il faudra
attendre les années 1970 pour que le Danemark reprenne les développements
d'éoliennes.
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Éolienne de relevage d'eau Sites éoliens [modifier]
Critères de choix de l'implantation éolienne [modifier]
Le vent [modifier] L'efficacité d'une éolienne dépend de son emplacement. En effet, la
puissance fournie augmente avec le cube de la vitesse du vent, et les sites
sont d'abord choisis en fonction de la permanence de vents de force
suffisante. Un site avec des vents d'environ 30 km/h de moyenne sera
environ 8 fois plus productif qu'un autre site avec des vents de 15 km/h de
moyenne.
Un autre critère important pour le choix du site est la constance de la
vitesse et de la direction du vent, autrement dit la turbulence du vent. En
effet, en règle générale, les éoliennes sont utilisables quand la vitesse
du vent est supérieure à une valeur comprise entre 10 et 20 km/h, sans
toutefois atteindre des valeurs excessives qui conduiraient soit à la
destruction de l'éolienne, soit à des coûts de construction et de
maintenance prohibitifs. La vitesse du vent doit donc être comprise le plus
souvent possible entre ces deux valeurs pour un fonctionnement optimal de
l'éolienne. De même, l'axe de rotation de l'éolienne doit rester la majeure
partie du temps parallèle à la direction du vent. Même avec un système
d'orientation de la nacelle performant, il est donc préférable d'avoir une
direction de vent la plus stable possible pour obtenir un rendement
optimal.
Certains sites à proximité d'obstacles sont ainsi à proscrire car le vent y
est trop turbulent (arbres, bâtiments, escarpements...).
De manière empirique, on trouve les sites propices à l'installation
d'éoliennes en observant les arbres et la végétation. Le site est
intéressant s'ils sont constamment courbés par les vents.
Les implantations industrielles utilisent une carte de la vitesse des
vents, ou des données accumulées par une station météorologique proche.
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Éoliennes en Allemagne
Certains sites bien spécifiques sont particulièrement propices à un bon
rendement :
. L'effet tunnel ou effet Venturi: au niveau des cols, entre deux
montagnes comme entre deux grands bâtiments, le vent est souvent plus
fort. L'air est compressé entre les montagnes ou les bâtiments. Pour
garder un débit d'air constant, la vitesse augmente donc
considérablement. De plus, le vent garde généralement une direction
constante. Ces lieux sont donc très appropriés pour les éoliennes. Ils
sont cependant le plus souvent de surface restreinte et il est
difficile d'y placer une grande quantité d'éoliennes.
. Suivant le même principe, l'air est compressé au sommet des collines
et le vent y est donc accéléré. Il est tout de même important que les
flancs de la colline soient en pente douce et sans escarpements
susceptibles de provoquer des turbulences néfastes au fonctionnement
de l'éolienne.
. La mer et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a
aucun obstacle au vent, et donc, même à basse altitude, les vents ont
une vitesse importante. La proximité d'une côte escarpée, en revanche,
créera également des turbulences à éviter. Autres critères [modifier] [pic]
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Parc éolien à Calenzana, Haute-Corse
D'autres critères sont pris en compte pour le choix du site.
. La nature du sol : il doit être suffisamment résistant pour supporter
les fondations de l'éolienne.
. L'accessibilité du site pendant le montage de l'éolienne (passage de
poids lourds) doit également être assurée à des coûts raisonnables.
. La connexion au réseau électrique doit être peu coûteuse. Pour cela,
les petites fermes d'éoliennes sont le plus souvent situées à
proximité d'une ligne électrique afin de diminuer le coût de
raccordement qui est directement fonction de la distance. Pour les
grosses fermes éoliennes, le réseau doit être en mesure de supporter
l'énergie produite, et son renforcement est parfois nécessaire. Le
raccordement est encore plus coûteux pour les éoliennes offshore,
c'est pourquoi les éoliennes sont placées à proximité des côtes.
. Les éoliennes peuvent avoir un impact sur les oiseaux (collision,
dégradation de l'habitat...). Aussi, Birdlife International a fait un
certain nombre de recommandations au Conseil de l'Europe à ce sujet
[4]: les réserves naturelles, les routes migratoires importantes
(cols), etc. sont des lieux à éviter pour la sauvegarde des oiseaux.
. Même si les éoliennes de dernière génération sont relativement
silencieuses, une étude de l'impact sonore sur les habitations est
effectuée avant l'implantation des parcs éoliens. En fonction du
résultat, cette implantation peut être modifiée afin de respecter la
réglementation (émergence maximale de 5 dB(A) le jour et 3 dB(A) la
nuit[5]). La distance entre les éoliennes et les habitations est
généralement de 300 m. À environ 500 m, elles sont inaudibles ou très
peu audibles et leur bruit est généralement couvert par le bruit du
vent. Sur la terre ferme [modifier] Dans une installation éolienne, il est préférable de placer la génératrice
sur un mât à une hauteur de plus de 10 m jusqu'à environ 100 m, de façon à
capter des vents plus forts. Dans les zones où le relief est très complexe,
il est possible de doubler la quantité d'énergie produite en déplaçant
l'installation de seulement quelques dizaines de mètres. C'est pour cela
que l'on étudie et modélise bien souvent les vents avant l'installation
d'éoliennes. L'énergie éolienne est aisément exploitable dans les Grandes
plaines nord-américaines, dans les plaines centrales eurasiennes, ainsi que
sur la cime de certaines chaînes de montagnes. Les sites soumis aux
tempêtes sont également propices aux éoliennes. Mais le plus important
potentiel d'énergie éolienne se situe dans les océans, et particulièrement
au 40e parallèle sud. Pleine mer [modifier] [pic]
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Éoliennes en pleine mer, près de Copenhague. Malgré la faible force du vent
à cet endroit, elles produisent une énergie significative 97 % du temps
À condition qu'elles soient implantées assez loin de la côte, les éoliennes
en pleine mer (offshore) entraînent moins d'impact sur le paysage.
L'installation d'éoliennes en mer est beaucoup plus coûteuse qu'à terre :
les mâts doivent être étudiés pour résister à la force des vagues et du
courant, la protection contre la corrosion (particulièrement importante du
fait des embruns) doit être renforcée, l'implantation en mer nécessite des
engins spécialisés, le raccordement électrique implique des câbles sous-
marins coûteux et fragiles, et la moindre opération de maintenance peut
nécessiter de gros moyens. En revanche, une éolienne offshore peut fournir
jusqu'à 5 MégaWatt (à comparer aux éoliennes terrestres limitées à 3 MW
dans des sites bien ventés). Dans les zones où la mer est peu profonde (par
exemple au Danemark), il est assez simple de les installer, et elles ont un
bon rendement. L'ensemble des éoliennes (en pleine mer ou terrestres) du
Danemark produit, début 2006, 23 % de l'électricité nécessaire au pays[6].
Ce pays est un leader et précurseur dans la construction et l'utilisation
de l'énergie éolienne, avec un projet lancé dans les années 1970 pour
produire la moitié de l'énergie du pays de cette manière. Alors que les
États-Unis ont perdu tou