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Eolien

L’énergie éolienne est l’énergie du vent et plus spécifiquement, l’énergie directement tirée du vent au moyen d’un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent. L’énergie éolienne est une des formes d'énergie renouvelable.
L’énergie éolienne peut être utilisée de trois manières :

  • Conservation de l’énergie mécanique : le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (navire à voile ou char à voile), pour pomper de l’eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour irriguer ou abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d’un moulin ;

  • Transformation en force motrice (pompage de liquides, compression de fluides...) ;

  • Production d'énergie électrique ; l’éolienne est alors couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne au sein d'un système « autonome » avec un générateur d’appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d'énergie.

Historique :
Pendant des siècles, l'énergie éolienne a été utilisée pour fournir un travail mécanique. L'exemple le plus connu est le moulin à vent utilisé par le meunier pour la transformation du blé en farine, on peut aussi citer les nombreux moulins à vent servant à l'assèchement des polders en Hollande.
Par la suite, pendant plusieurs décennies, l'énergie éolienne a servi à produire de l'énergie électrique dans des endroits reculés et donc non-connectés à un réseau électrique. Des installations sans stockage d'énergie impliquaient que le besoin en énergie et la présence d'énergie éolienne soient simultanés. La maîtrise du stockage d'énergie par batteries a permis de stocker cette énergie et ainsi de l'utiliser sans présence de vent, ce type d'installation ne concernant que des besoins domestiques, non appliqués à l'industrie.
Depuis les années 1990, l'amélioration technologique des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 5 MW et le développement d'éoliennes de 10 MW est en cours. Ces unités se sont démocratisées et on en retrouve aujourd'hui dans plusieurs pays. Ces éoliennes servent aujourd'hui à produire du courant alternatif pour les réseaux électriques, au même titre qu'un réacteur nucléaire, un barrage hydro-électrique ou une centrale thermique au charbon. Cependant, les puissances générées et les impacts sur l'environnement ne sont pas les mêmes.

 

Fonctionnement d’une éolienne :
Le but d’une éolienne ou d’un aérogénérateur est très simple, il s’agit de transformer l’énergie cinétique produite par le vent en énergie mécanique de translation dans le but de produire de l’électricité. On trouve deux types d’éoliennes, les éoliennes à axe vertical et les éoliennes à axe horizontal mais ces dernières étant beaucoup plus courantes, nous nous intéresserons uniquement à elles.
Les éoliennes à axe horizontal ont le plus souvent 3 pales, car il s'agit d'un compromis entre différents paramètres :

  • le nombre pair de pales entraîne des effets mécaniques indésirables (forces dites de "précession" trop élevées),

  • le rendement décroît si le nombre de pales augmente (une pale étant perturbé par la précédente).

Ainsi, le choix de 3 pales offre à la fois des contraintes mécaniques réduites et un rendement élevé.
Les petites éoliennes ont toutefois des rotors qui ont parfois deux pales. Celles-ci sont en effet suffisamment petites pour supporter les contraintes de précession et elles peuvent alors profiter du rendement meilleur des rotors bipales par rapport aux rotors tripales.

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Schéma d’une éolienne à axe vertical

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Composition de l’éolienne :

  • Les pales, le moyeu et le rotor : captent l’énergie produite par le vent et la transforme en énergie mécanique de rotation.
  • Le frein : Permet à l’éolienne de fonctionner en cas de vitesses des vents trop importantes (maximum de 90 KM/H soit environ 30 tours/minute) qui pourrait l’endommager ou la rendre incontrôlable en réduisant la vitesse de rotation du premier rotor.
  • Le multiplicateur : Augmente la vitesse de rotation d’un second rotor (30 tours/minute maximum) avec un système d’engrenages au-delà de 1000 tours/minute pour la génératrice électrique.
  • La génératrice : Transforme l’énergie mécanique de rotation du second rotor en énergie électrique à la manière d’une dynamo de vélo.
  • Le système de régulation électrique : Ralenti le rotor du générateur en cas de surrégime.
  • Le système d’orientation : Place la nacelle et donc les pales face au vent.
  • Le mat : Place l’éolienne a une certaine distance du sol, selon la configuration du terrain et les vents des lieux.
nacelle

 

Les étapes d’un projet éolien :
La réalisation d’un éolien se décompose généralement en 6 phases, en effet :

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La chaine de valeur de l’industrie éolienne :

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L’évolution de la puissance installée :
Fin 2010, 193 GW (milliards de watts) d'éolien sont installés dans le monde. En 2010, la Chine a investi 63 milliards de dollars dans l'éolien, les USA 18 milliards de dollars. La croissance des investissements dans l'éolien a été de 34% en 2010. Quant à la puissance, elle a augmenté de 22% en 2010 (soit 35,8 GW).

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Le marché éolien :
Les 4 premiers fabricants mondiaux d’éoliennes sont pratiquement ex aequo et deux d’entre eux sont chinois ! La croissance spectaculaire des groupes chinois bouleverse en effet le classement des leaders mondiaux : si le danois Vestas reste de justesse n°1, avec 12% du marché mondial et 38 GW installés en 2010, le chinois Sinovel (11% du marché) se hisse à la deuxième place, devant General Electric (10%) qu’il relègue au 3e rang, ex-aequo avec un autre chinois, Goldwind, qui détient lui aussi 10% du marché mondial, selon le tout dernier classement du cabinet Make Consulting .

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