Fonctionnement

L'énergie éolienne à proprement parler est l'énergie fournie par le vent mais dans le langage courant, on l'utilise le plus souvent pour parler de l'énergie produite à partir du vent.

La majeure partie des éoliennes installées pour les production d'électricité à l'échelle industrielle en France sont des éoliennes avec un axe horizontal. Le principe est le même que les petites girouettes en papier multicolores qu'on trouve sur les foires. Quand on souffle dessus, la girouette se met à tourner car le mouvement d'air est dévié par la pale, une dépression est donc crée du côté non-exposé de la pale et permet un déplacement. Les pales étant en étoile autour d'un axe, un mouvement giratoire est donc crée.

Une éolienne à axe vertical permet de créer de l'énergie grâce au mouvement giratoire décrit. Dans la nacelle (la partie haute de l'éolienne) se trouve un rotor qui est entraîné par les pales et fournit de l'électricité qui est ensuite distribuée au réseau.

Si vous avez fait l'expérience de la girouette, vous vous êtes aperçu que si vous soufflez trop fort, la girouette se bloque. C'est dû à la force exercée sur le papier qui bloque le mouvement giratoire dans le cas des girouettes en papier, les pales ne sont pas orientables et ne permettent pas de modifier la résistance au vent. Pour les éoliennes, le même problème existe. Elles ne s'arrêteraient pas de tourner mais leurs mécanismes seraient soumis à rude épreuve en cas de vent trop violent et les risques de pannes ou de rupture augmenteraient. C'est pourquoi les éoliennes sont mises à l'arrêt en cas de vent violent, pour prévenir les risques de rupture. La vitesse maximale du vent est souvent situé autour de 90km/h. De même, si vous ne soufflez pas assez fort sur la girouette, elle ne tourne pas ou pas très vite.

Contrairement à la girouette, la vitesse de rotation des pales doit être constante pour fournir une intensité et une fréquence constante, c'est pourquoi les pales sont couplées à un multiplicateur (système de roues de différents diamètres) et à un générateur (en cas de vent trop faible). La vitesse qui permet la production à pleine puissance est située entre 45 et 90km/h. A partir de 45 km/h, les pales sont orientées différemment pour préserver la vitesse de rotation.

L'éolienne à axe horizontal n'est pas adapté à l'installation dans des endroits où les conditions ne sont pas optimales et l'axe vertical permet des installation en ville où le vent est sujet à des perturbations ou dans des endroits connaissant des conditions extrêmes avec des vents violents. Elles permettent également de s'affranchir des contraintes liées à la direction du vent.

Il existe différents type d'éoliennes basées sur l'axe vertical :

• Le type Darrieus : le démarrage se fait avec des vents dont les vitesses sont supérieure à celles nécessaires pour une éolienne "conventionnelle" mais la vitesse maximum du vent peut dépasser les 220km/h. Il en existe trois déclinaisons : le type Darrieus simple, Darrieus H et avec un rotor hélicoïdal. La productivité limitée par les faibles vent est du au poids qu'exerce le rotor sur la base et qui freine le mouvement général. La forme qu'elles ont permettrait de les installer dans les pylônes électriques des lignes à haute tension, permettant ainsi de garder une production continue sur l'ensemble d'un réseau.
• Le type Savonius : le démarrage se fait avec des vitesses de vent faibles mais la rentabilité est bien moindre qu'avec une éolienne à axe vertical de type Darrieus ou avec une éolienne à axe horizontal. Leur intégration dans le paysage urbain est beaucoup plus facile et le bruit produit par le mouvement des pales est très faible. Les caractéristiques de l'éolienne de type Savonius en fait un modèle viable pour l'éclairage urbain ou pour une alimentation d'appoint.

Présentée comme l'éolienne de la ville, la turbo éolienne est une éolienne dont la capacité de production est optimisée pour une taille limitée, elles sont suivant les modèles basées sur des axes horizontaux ou verticaux. Ce type d'éoliennes devant être installé principalement en ville, il est important de conserver un niveau sonore assez faible. Le principe de fonctionnement est basé sur deux rotors. Suivant la vitesse du vent, le premier rotor sert à accélérer la vitesse de rotation du second, à ne pas l'entraver ou à produire de l'énergie.

Par vent faible, une impulsion est donnée au premier rotor pour que le second se mette en marche. La production d'électricité commence donc à partir d'une vitesse qui ne peut pas mettre en route les éoliennes traditionnelles.

Par vent intermédiaire, le premier rotor permet de créer une dépression mais ne doit en aucun cas bloquer le fonctionnement du second rotor. Dans cette optique, le vent est mesuré à chaque instant pour permettre une optimisation de la production d'électricité.

Par vent fort, les deux rotors génèrent de l'électricité à pleine puissance alors que les éoliennes traditionnelles sont arrêtées. L'optimisation se fait donc également grâce aux vents forts.

Le vent

Les différents modèles

Les prix

L'éolienne au large n'est que l'équivalent marin de l'éolienne terrestre à axe horizontal. Elles connaissent un développement soutenu ces dernières années à cause de la réticence des populations à accueillir les géantes pâles dans leurs voisinages. La technique d'implantation est similaire à celle d'une plateforme pétrolière.

Installation

Pour l'instant, l'installation se fait principalement en eaux peu profondes (<300m) avec des installations en dur mais les récentes avancées en matières de plateformes flottantes font espérer un développement futur dans les eaux profondes. Afin de pouvoir fournir l'électricité à l'utilisateur final, elles sont généralement installées dans les 15 à 40 km de distance de la côte et sont reliés par câbles sous-marins à la terre.

Dans le monde

En 2010, les pays qui ont le plus recours à ce genre de techniques sont le Royaume-Uni et le Danemark. Ce dernier abritant le parc Horns Rev II qui est le plus grand du monde 91 éoliennes pour une capacité totale de 209MW mais les projets fleurissent et le Royaume-Uni a annoncé en janvier 2010, la construction d'un parc avec une capacité de 9GW entre la Grande-Bretagne et la Norvège.

En France

La France reste à la traîne pour des raisons politiques mais aussi environnementales. Les formalités administratives sont parmi les plus longues en Europe et les fonds marins entourant la France ne se prêtent pas aussi bien que la mer du nord ou la mer Baltique à l'installation de parcs éoliens offshore. Cependant, pour remplir l'objectif en énergies renouvelables qu'elle s'est fixée, elle va devoir avoir recours à ce type de technologies.