L'énergie éolienne


Eolienne de type Nordex N90 (2.3 Megawatt)


Fonctionnement:
Je vous épargnerai les différentes composantes d'une éolienne, le mécanisme étant d'une certaine complexité, risquant donc d'en décourager plus d'un de la lecture de cet article. Cependant, s'il y a desi ntéressés, n'hésitez pas à le demander, je l'expliquerai en réplique.
Néanmoins, je ne vous laisse pas sans explication, je vais donc simplifier. Comme vous le savez, les éoliennes - aussi appellées les aérogénérateurs fonctionnent avec la force du vent qui vient faire tourner des pales qui viennent activer une turbine qui produit alors de l'énergie. Mais il est évident que de telles structures ont leurs limites de sécurité au niveau de la puissance du vent, aussi bien limite inférieure portant sur la puissance minimale à fournir pour mettre les pales en mouvement que la limite supérieure incluant pas mal de dangers.
Les aérogénérateurs actuels commencent en général à tourner lorsque la vitesse du vent est d’environ 19 km/h, ils atteignent leur puissance de croisière pour des vitesses du vent comprises entre 40 et 50 km/h et s’arrêtent sous des vents soufflant à plus de 100 km/h. Les meilleurs sites pour implanter des aérogénérateurs sont ceux où la vitesse moyenne du vent est d’au moins 20 km/h (mais ces chiffres varient en fonction du modèle).


Montage d'une éolienne de type Nordex N80 (2.5 Megawatt).

Pour une éolienne Nordex N80/ 2500 kW, la tour atteint une hauteur de 80 mètres, chacune de ses pales (3 au total) atteint 38,8m de longueur et un poid de 8700kg. L'ensemble du dispositif pèse environ 50.000kg! La vitesse minimale du vent pour la faire démarrer est de 10,8km/h et elle s'arrête à 90km/h. Le risque en cas de vent trop fort et d'un non-arrêt des pales est que la structure finisse par se briser que que les pales soient éjectées à bonne distance. La vitesse de rotation varie entre 10,9 et 19,1 tours par minute, imaginez donc la force qu'aurait une pale de 8700kg qui lache à une vitesse supérieure!


Dispositifs de stockage d’énergie
Une caractéristique essentielle du vent étant la discontinuité dans le temps, un certain nombre d’études ont eu pour objet d’étudier ou de mettre au point des systèmes permettant de stocker l’énergie produite par le vent et non utilisée directement pendant les périodes de production afin d’en restituer une partie, aussi grande que possible, pendant les périodes de calme.


Il existe différentes possibilités de stockage
• Pour la production d’électricité, le système de loin le plus utilisé est celui par batterie d’accumulateurs. Ce type de stockage ne convient que pour de petites puissances de quelques kW tout au plus.

• Pour les stockages importants, on peut faire appel au pompage de l’eau entre 2 réservoirs et une turbine si le terrain fournit une possibilité intéressante en dénivelé. Principe : l’énergie éolienne sert à remplir un réservoir de stockage dont l’eau sera turbinée pour restituer l’énergie.

• Le stockage thermique commence aussi à se développer, essentiellement pour le chauffage. Principe : l’énergie produite est utilisée pour chauffer le fluide d’un réservoir qui restituera pendant les périodes sans vent l’énergie stockée.


Avantages
Outre les nombreux avantages qu'elle partage avec les autres sources renouvelables d'énergie, l'exploitation de l'énergie du vent présente une série d'avantages propres.
• Les frais de fonctionnement sont assez limités étant donné le haut niveau de fiabilité et la relative simplicité des technologies mises en oeuvre.

• Le prix de revient d'une éolienne va probablement diminuer dans les années à venir suite aux économies d'échelle qui pourront être réalisées sur leur fabrication.

• Techniquement au point, les éoliennes sont rentables dans les régions bien ventées.

• La période de haute productivité, située souvent en hiver où les vents sont plus forts, correspond à la période de l'année où la demande d'énergie est la plus importante.


Inconvénients
Impacts des fermes éoliennes sur l'environnement:
• les effets sur le paysage: impact visuel dans le paysage pouvant déranger les citoyens à proximité.

• le bruit: Le bruit émis par les turbines éoliennes peut être classé en deux catégories que l'oreille humaine perçoit différemment. Premièrement, il y a le bruit produit par le passage de l'air dans l'hélice et deuxièmement, il y a le bruit produit par la rotation des éléments mécaniques. L'expérience montre que le bruit n'est pas excessif lorsque les habitations sont situées à plus de 300 mètres de la turbine la plus proche. Cependant, les recherches en matière d'aérogénérateurs font tendre ceux-ci à être de plus en plus silencieux.

• la perturbation de l'écologie locale des sites: Les fermes d'éoliennes peuvent avoir deux effets sur les oiseaux: la collision directe et la réduction de leur habitat. Bien que la probabilité de collision en journée par temps clair soit considérée comme négligeable, les éoliennes ne peuvent être placées sur des couloirs migratoires.

• la destruction de vestiges archéologiques: construites principalement dans des zones rurales peu occupées, leur mise en place peut parfois rencontrer des vestiges archéologiques encore enfouis.

• les interférences électromagnétiques: Toute structure importante, particulièrement si elle contient une quantité substantielle de métal, est une cause potentielle d'interférences pour les signaux électromagnétiques tels que ceux des émissions radio et TV et des communications hertziennes. La rotation de l'hélice de l'éolienne peut aussi causer des problèmes particuliers, parce qu'elle crée des signaux parasites intermittents qui interfèrent avec les trajectoires originales de transmission. Cependant, dans la plupart des cas, si des interférences électromagnétiques apparaissent, il existe des solutions bon marché et efficaces comme par exemple l'installation d'un récepteur ou transmetteur pour renforcer le signal original.

• la sécurité: Lié à la vitesse maximale du vent supportée, comme expliqué ici plus haut.


Perspectives
Bien qu’il existe de nombreuses sortes de capteurs éoliens, seuls les capteurs à axe horizontal de type « éolienne rapide » sont voués à un avenir pour la production d’énergie électrique à grande échelle. On atteint aujourd’hui des rendements approchant les 50 %. Mais l’utilisation de systèmes de carénage permet d’élargir la surface balayée et donc dépasser le fameux 59 % défini par Betz. De plus les éoliennes sont de plus en plus puissantes (plusieurs mégawatts par éoliennes).


Nous finirons par une petite parenthèse quant à la durée de vie de ces édifices: selon la firme de fabrication Nordex, leurs éoliennes sont prévues pour une durée de vie de 20 ans chacune.


Sources
- Travail personnel de 2006
- http://www.nordex-online.com/en