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Le fonctionnement des éoliennes : énergie du futur ?

Face à l’épuisement des ressources énergétiques et le besoin d’utiliser une énergie plus verte et respectueuse de l’environnement, l’installation d’éoliennes s’est peu à peu répandue. Ce type de machines permet ainsi de tirer avantage de la puissance du vent afin de l’utiliser localement ou d’alimenter un réseau électrique plus large. Aujourd’hui, l’énergie éolienne est en plein développement et représente une véritable alternative aux différentes ressources fossiles utilisées comme énergie. Retour sur le principe de fonctionnement des éoliennes et les perspectives de développement de ce type d’installations pour l’avenir. 

Comment fonctionnent les éoliennes ? 

Basée sur le même principe que les moulins à vent, l’énergie éolienne est créée à partir de la transformation de l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Pouvant être utilisée pour pomper de l’eau, la majorité des éoliennes sont aujourd’hui des aérogénérateurs utilisés pour la production d’électricité. Ce type de production d’énergie, s’appuie sur une installation permettant d’utiliser le vent comme source énergétique. Ainsi, le vent va permettre de faire tourner les pales (généralement trois) qui vont, elles-mêmes, faire tourner le générateur afin de créer une énergie mécanique. La production énergétique des éoliennes va dépendre de plusieurs paramètres : forme et longueur des pales, vitesse du vent, densité de l’air (différente selon les températures). Cette énergie va ensuite être stockée dans des batteries puis injectée sur un réseau de distribution ou de transport d’électricité. 

De quoi sont composées les éoliennes ? 

Les installations éoliennes se divisent en trois principales parties : 

  • Les pales : au nombre de 2 ou de 3, les pales (également appelées ailes) sont à la base de la création de l’énergie éolienne. Ces ailes tournent autour d’un rotor à axe horizontal et peuvent avoir différentes tailles (de 40 à 120 mètres). Elles peuvent être en différentes matières : bois lamellé-collé, plastique en fibre de verre, métal… 
  • Tour ou mât : cette partie de l’éolienne peut être composée de croisillons métalliques, en béton ou en métal. L’hélice est positionnée en haut d’une tour culminant à 50 voire 110 mètres de hauteur. 
  • Le générateur : l’hélice de l’éolienne va faire tourner un générateur électrique placé en haut de la tour dans le prolongement de l’hélice. Afin d’augmenter suffisamment la vitesse de tours du générateur électrique, un multiplicateur de vitesse est installé entre l’hélice et le générateur. 

A la base du mât de l’éolienne, un transformateur est installé afin de raccorder la machine au réseau électrique.

Quelle est la puissance du vent supportée par les éoliennes ? 

Les éoliennes modernes sont installées en mer ou bien sur la terre. Ces machines de production d’énergie sont conçues pour supporter des vitesses de vent comprises entre 14 et 90 km/h. Lorsque la vitesse du vent dépasse les 90 km/h, un dispositif de freinage automatique s’enclenche, réduisant ainsi les risques d’accidents et d’usure prématurée. Sur les installations modernes, une vitesse du vent autour des 50 km/h permet de produire la puissance nominale des générateurs. 

Les différentes installations et utilisations des éoliennes

La production éolienne dépend directement des conditions atmosphérique et notamment le mouvement des masses d’air. Ces masses vont varier selon l’intensité des rayons solaires qui vont influer sur températures et la pression atmosphérique. Aujourd’hui, on distingue deux types d’éoliennes : “onshore”, installation sur terre ou “offshore”, installation en mer. Selon les types d’installations, les éoliennes peuvent être utilisées pour différents usages : 

  • Energie mécanique : utilisation pour faire avancer un véhicule (voilier, char à voile), pomper de l’eau…
  • Energie électrique : avec l’installation d’un générateur pour produire de l’électricité. Ce type d’installation est aujourd’hui le principal usage des éoliennes.

On peut également distinguer différentes typologies d’installations selon les objectifs de production d’énergie éolienne : 

  • Industrielles : parcs éoliens ou “fermes éoliennes”
  • Domestiques : petites éoliennes pour particuliers

Quels éléments influent sur la production d’énergie éolienne ?

Selon les installations, la grandeur du parc éolien et la taille des éoliennes, la production énergétique va varier. Les éléments climatiques vont également avoir une influence sur la production. Parmi les différents facteurs qui vont influer sur la production, on peut citer : 

  • Surface balayée par le rotor
  • Vitesse du vent
  • Taille des pales
  • Densité de l’air

Plus la taille des pales et la surface balayée par le rotor sont importantes, plus l’énergie produite sera grande. L’intensité du vent est également une variable particulièrement importante dans la production d’énergie éolienne. N’étant pas constant, cela fait que l’énergie produite est intermittente et aléatoire. Pour profiter d’une vitesse plus importante et constante, il est généralement plus intéressant d’installer les éoliennes en mer. Afin de supporter au mieux ces vents, les installations d’éoliennes sont adaptées au mieux. 

Les atouts et les inconvénients des éoliennes

Comme toute production énergétique, les éoliennes disposent d’atouts et d’inconvénients. Aujourd’hui, ce type d’énergie est au coeur des débats pour savoir s’il est préférable de favoriser cette nouvelle production d’énergie. 

Les atouts de l’énergie éolienne

  • Energie propre et renouvelable
  • Les installations ne polluent pas les terres et peuvent être facilement démantelées
  • Installations pouvant être adaptées selon des besoins locaux ou à plus grande échelle

Les problèmes de ces installations

  • Énergie intermittente dépendant du vent
  • Installations ne pouvant être implantées partout
  • Nuisances visuelles et sonores

Une énergie verte pour l’avenir ? 

Aujourd’hui, cette production d’énergie est considérée comme l’une des alternatives les plus matures pour l’avenir. Renouvelable et s’appuyant sur la seule force du vent, ce type de production permet ainsi d’atteindre une certaine indépendance énergétique pour les pays. Malgré son développement, l’énergie éolienne ne représente que 3% de la production électrique mondiale. 

A l’échelle mondiale, ce sont la Chine et les Etats-Unis qui disposent aujourd’hui des plus gros parcs éoliens. Cependant, si l’on rapporte les capacités éolienne à la superficie et la population des pays, c’est le Danemark qui apparaît comme l’acteur majeur dans le domaine. Dans le secteur de l’éolien, l’Europe joue un rôle important, notamment au niveau allemand. 

Pour l’avenir, ce type d’énergie représente donc une véritable alternative. S’inscrivant dans un processus d’indépendance énergétique pour les pays, elle a cependant le problème d’être dépendante du vent et ne peut donc pas être produite partout. Malgré tout, elle apparaît comme une véritable alternative ou au moins comme un complément pour la production énergétique actuelle.

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