L’éolienne est-elle efficace pour produire de l’énergie ?

Aujourd’hui, la Terre a besoin de davantage de solutions d’énergie renouvelable. Les combustibles fossiles sont en nombre limité et disparaîtront un jour. Pour pouvoir continuer à vivre avec l’électricité, il faut dès à présent se tourner vers d’autres sources d’énergie. L’énergie solaire, la biomasse, l’eau et le vent ne sont que quelques-unes des énergies renouvelables à notre disposition. Aucune technologie ne peut tout résoudre, mais leur utilisation intégrale permet d’ouvrir la voie au progrès.

En remplaçant les combustibles fossiles traditionnels par une source d’énergie renouvelable illimitée, bien des gens se rendent à l’évidence : ils bénéficient immédiatement d’une énergie plus propre, sans avoir à supporter les coûts initiaux élevés des panneaux solaires ou d’autres équipements. L’éolien constitue une autre forme d’énergie propre qui se répand déjà dans le monde entier. Il s’agit de moulins à vent massifs, situés dans des zones soumises à des rafales constantes, dans le but de produire le plus d’énergie possible.

L’éolien et son principe de fonctionnement face au vent (pales etc)

Le fonctionnement des éoliennes est relativement simple comparé à celui des moulins à vent historiques qui ont été conçus pour la transformation du grain par énergie éolienne. Le vent fait tourner les pales d’une turbine, qui démarre en captant la force du vent. L’énergie mécanique qui en résulte alimente un arbre interne qui est lui-même connecté à la boîte de vitesses. Grâce à ce dernier, la vitesse augmente considérablement, jusqu’à 100 fois plus que les moulins à vent traditionnels.

Le générateur produit de l’électricité par le biais de la rotation. Il s’agit d’un mât, d’un rotor, et d’une nacelle. Le rotor est contenu dans la nacelle, qui abrite les composants mécaniques. Les tours ou mâts sont creux, et la majorité d’entre eux sont en acier. Ensuite, les pales sont fabriquées en fibre de verre avec un renforcement en fibre de polyester, en époxy renforcé par de la fibre de carbone ou en époxy renforcé par de la fibre de verre. En effet, cela confèrent à ces pales une durabilité exceptionnelle et une légèreté telle que même une brise légère peut provoquer leur rotation.

Les pales d’une éolienne fonctionnent de la même manière que les ailes d’un avion : le vent qui souffle fait tourner l’éolienne à trois pales. La puissance de la portance dépasse la puissance de la traînée, ce qui se traduit par cette action. La présence de 3 pales seulement permet d’obtenir un équilibre entre la fiabilité mécanique et la vitesse de rotation. En outre, il s’agit du compromis parfait pour éviter que ces machines massives ne s’effondrent.

Le rotor est en effet relié à un générateur par le biais de nombreux engrenages, ce qui permet d’augmenter la vitesse de rotation d’environ 100 fois. De cette façon, le générateur peut produire de l’électricité sans être excessivement grand et coûteux. Le contrôle de l’angle des pales et de leur orientation est assuré par des ordinateurs afin de maximiser la puissance. Les éoliennes terrestres ont généralement une puissance nominale de 2,5 MW, avec des pales d’environ 50 mètres de long. Autrefois, ces pales ne mesuraient que 15 mètres de long.

Les différents modèles utilisant l’énergie éolienne

L’éolienne horizontal (également appelée HAWT) est la version d’éolienne la plus répandue. Elle est devenue populaire auprès des particuliers ou des petits groupes, ainsi qu’auprès des grands groupes dans les parcs éoliens. En effet, leur forme ressemble à une hélice d’avion montée sur une tour. En revanche, les turbines vertical ressemblent à de vulgaires batteurs d’œufs. Elles contiennent généralement les deux pales susmentionnées, fixées en haut et en bas d’un rotor dressé. Malgré la taille considérable de ces turbines, leur manque d’efficacité les a rendues impopulaires par rapport aux turbines horizontal.

De nombreuses autres conceptions ont été rejetées en raison de leur insuffisance ou sont encore en cours de prototypage. Par exemple, l’éolienne aéroportée conçue par Altaeros Energies ressemble à un croisement entre une éolienne traditionnelle et un ballon. Ces turbines seraient beaucoup plus intéressantes que les turbines terrestres, grâce à leur capacité à capter les vents à haute altitude.

L’éolienne la plus efficace est la grande éolienne horizontal à 3 pales. Plus de 280.000 éoliennes ont été aujourd’hui déployées en raison de leur capacité à produire plus d’électricité que tout autre modèle. Les pales aérodynamiques produisent une portance qui permet aux pales de tourner plus rapidement et chaque pale se déplace dans de l’air propre.

En outre, comme les ordinateurs peuvent ajuster l’orientation des pales, elles sont capables de fonctionner en permanence à leur plein potentiel. Les modèles HAWT à 3 pales excellent dans ce domaine et sont très compétitifs par rapport aux autres modèles. En outre, les HAWT à 3 pales s’adaptent extrêmement bien à des tailles plus grandes. Il s’agit d’un élément déterminant pour les grandes turbines qui produisent d’importantes quantités d’électricité pour les sociétés de services publics.

La quantité d’électricité générée par une éolienne

Une éolienne convertit l’énergie cinétique du vent en énergie électrique lorsque la vitesse du vent est de 10 à 15 km/h, et elle doit être arrêtée si la vitesse du vent atteint 90 km/h. Malgré sa capacité à générer de l’électricité pendant la majeure partie du temps, une éolienne doit être arrêtée de temps en temps en raison de défauts inhérents au mécanisme. L’éolienne moyenne ne fonctionne qu’à 35% d’efficacité, mais ce chiffre grimpe à 50% dans les meilleures circonstances. La production d’énergie (ou puissance d’une éolienne )d’une seule année d’une turbine terrestre de 2,5 à 3 mégawatts peut atteindre 6 millions de kWh ou plus. Une version offshore de cette turbine peut toutefois produire plus que ce chiffre.

Les éoliennes génèrent-elles du CA (courant alternatif) ou CC (courant continu)?

La majorité des éoliennes produisent de l’électricité en courant alternatif, qui se déplace plus facilement dans les fils que le courant continu. En effet, si le courant continu circule sur toute la longueur d’un fil, il perd une partie de son énergie. Certaines turbines sont équipées d’un convertisseur qui transforme le courant alternatif en courant continu et vice versa, afin que l’électricité produite reflète la fréquence et la phase du réseau auquel elle est reliée. La différence entre ces types de courant réside dans une inversion permanente du sens des électrons dans les systèmes à courant alternatif, alors que dans les circuits à courant continu, ils ne se déplacent que dans un seul sens.

La capacité d’une éolienne à alimenter une maison

Certaines éoliennes plus petites peuvent être ainsi pratique pour alimenter une maison utilisant l’énergie éolienne. De même que les panneaux solaires utilisent l’énergie du soleil, les éoliennes s’appuient sur les courants d’air pour fonctionner. Leur principal problème est le suivant : en l’absence de vent ou en cas de vent très fort, elles ne peuvent pas produire d’électricité ou peuvent se briser. Le coût de l’installation d’une éolienne est malheureusement exorbitant pour les propriétaires ordinaires. La solution la plus simple et la plus réalisable semble être le passage à un abonnement d’énergie propre pour les ménages ou les bureaux.

Les turbines sont fixées sur les toits et peuvent être autonomes, selon les exigences de la situation. L’électricité excédentaire peut être intégrée dans le réseau de distribution pour générer de l’argent pour le propriétaire dans des situations extrêmement inhabituelles. Le marché des sources d’énergie durables est en pleine croissance et, à terme, les parcs éoliens pourraient être aussi courants que les parcs solaires. Les scientifiques estiment que jusqu’à 50 % de l’énergie mondiale pourrait être fournie par l’exploitation de la puissance du vent.

Au Danemark, près de la moitié de l’électricité provient déjà de l’énergie éolienne, la capacité mondiale d’énergie électrique générée par le vent avait atteint plus de 550 gigawatts. Les États-Unis sont un gros contributeur à ce chiffre avec plus de 96.000 mégawatts (MW) provenant de leur territoire. L’énergie éolienne n’est aujourd’hui pas la panacée en matière d’énergie durable, mais elle constitue une étape cruciale pour nous aider tous à effectuer la transition vers un avenir plus propre.

La production de l’énergie éolienne

Pendant des siècles, les gens ont utilisé le vent pour voyager en bateau et produire de l’énergie avec des moulins à vent. Aujourd’hui, nous commençons à exploiter son potentiel d’une nouvelle manière : en le convertissant en électricité. En tournant dans le vent, les turbines extraient l’énergie cinétique du flux d’air et la convertissent en électricité.

Les trois formes d’énergie éolienne sont chacune utilisées pour créer de l’électricité d’une manière différente. Les générateurs d’énergie éolienne à l’échelle industrielle utilisent des turbines pour se connecter au réseau, qui est ensuite utilisé par les entreprises de services publics. L’énergie éolienne de petite taille consiste à utiliser des turbines plus petites pour produire de l’énergie pour un certain endroit ou une certaine structure. L’énergie éolienne en mer fait un usage intensif d’énormes turbines placées en pleine mer mer pour générer le plus d’électricité possible.

La majorité de l’électricité provient toujours de sources peu respectueuses de l’environnement, comme la combustion de combustibles fossiles, bien que les sources d’énergie renouvelables soient de plus en plus utilisées. Toutefois, les énergies renouvelables contribuent elles aussi aux émissions. Pour réduire son empreinte carbone, le consommateur doit donc faire attention à la provenance de son électricité.

Conclusion

Les turbines éoliennes permettent de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie électrique. Les éoliennes sont généralement utilisées dans des endroits où les ressources éoliennes sont fortes et constantes. L’efficacité d’une éolienne est mesurée par la quantité d’énergie captée par le vent et convertie en électricité. Si l’efficacité des éoliennes s’est considérablement améliorée ces dernières années, des progrès restent encore nécessaires. Les chercheurs s’efforcent d’améliorer la technologie des éoliennes afin de répondre à la demande croissante d’énergie renouvelable dans le monde.

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About the Author: Bruno Therrien