IntroductionL’énergie éolienne est une forme indirecte de l’énergie solaire, puisque ce sont les différences de températures et de pressions induites dans l’atmosphère par l’absorption du rayonnement solaire qui mettent les vents en mouvement. Cela fait plus de mille ans que l’on utilise l’énergie du vent. Ce sont les Perses qui furent les pionniers des moulins à vent… L’éolienne ou aérogénérateur d’aujourd’hui ne ressemble plus tellement au modèle de nos ancêtres qui servait à moudre le blé…
L’énergie éolienne est l’énergie du vent et plus spécifiquement, l’énergie tirée du vent au moyen d’un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent. L’énergie éolienne est une énergie renouvelable, elle tire son nom d’Éole, le nom donné au dieu du vent dans la Grèce antique. L’énergie éolienne peut être utilisée de deux 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 énergie électrique: l’éolienne est couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne de manière 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. Quels sont les atouts de l’éolien ?C’est une énergie renouvelable favorisant la diversification et l’indépendance énergétique de notre pays. C’est une énergie propre qui ne produit pas de gaz à effet de serre. Elle utilise des machines dont le cycle de vie est favorable au respect de l’environnement : matériels restituant en quelques mois l’énergie utilisée pour leur fabrication, matériaux recyclables, démantèlement réalisable à tout moment et en quelques jours, assurant une totale remise en état du site. C’est une énergie décentralisée plus proche des consommateurs. Une éolienne comment ça marche ?Elle est constituée d’un mât de 50 à 110 m de haut. À son sommet se trouve une équipée d’un , à trois pales mises en rotation par le vent. Le diamètre du cercle qu’elles balayent varie de 40 à 120 m. Le vent fait tourner les pales, entre 10 et 25 tours par minute environ. L’énergie mécanique ainsi produite est transformée en énergie électrique dans la nacelle grâce à une génératrice. L’énergie produite est fonction de la surface balayée. Les nouvelles éoliennes installées en France développent en général une puissance d’environ 2 MW*, ce qui permet d’alimenter environ 2 000 foyers (hors chauffage). * Le mégawatt (MW) est une unité de puissance électrique qui vaut un million de watts.
La puissance P (en kW) fournie par une éolienne interceptant une section S (en m2) d’un vent soufflant à une vitesse V (en m/s) est donnée par la formule P = k x S x V3 (le coefficient k valant 0,37 pour une éolienne idéale). Un peu d’histoirePendant 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 90, l’amélioration de la technologie des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 1 MW. 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. Différents types d’éoliennes
Quelques ordres de grandeurLa puissance d’un outil de production d’électricité se mesure en GW (gigawatt) et son multiple par 1000, le TW (térawatt). La production d’électricité se mesure en GWh (gigawattheure) et en TWh (térawattheure). L’énergie éolienne provient à l’origine du soleil (lire la suite), comme toutes les énergies renouvelables (exceptées les énergies géothermique et marémotrice). Or, la Terre reçoit en 30 minutes l’équivalent en énergie solaire de la consommation annuelle de l’humanité, tous types d’énergies confondus. 1 à 2 % de cette énergie provenant du soleil est convertie en vent, soit 50 à 100 fois plus que l’énergie convertie en biomasse par la photosynthèse. Une éolienne de 2 MW fonctionnant à pleine puissance pendant 1/4 de l’année produit 4 à 5 millions de kWh, soit l’électricité consommée par 4 000 personnes en moyenne (hors chauffage). En 2007, la France a une capacité de 2,4 GW de puissance éolienne installée, uniquement à terre (il n’y a pas encore de champs offshore) et occupe le troisième rang européen. L’Allemagne dispose de 22,3 GW, les États-Unis 16,8 GW, l’Espagne 15,1 GW, l’Inde 8 GW et la Chine 6,1 GW. En France, le potentiel éolien est très important (le 2e d’Europe) : 20 GW terrestres pour une production de 50 TWh par an, et 40 GW offshore pour une production de 150 TWh par an,soit un potentiel éolien théoriquement exploitable de 200 TWh par an. S’il était disponible en 2040, il représenterait alors 31 % de la consommation française prévisible d’électricité. Cette production de 200 TWh/an se répartirait ainsi : 8000 éoliennes offshore de 5 MW sur 40 grandes centrales installées entre 15 et 40 km de la côte, à des profondeurs maximales d’eau de 200 m ; 8000 éoliennes terrestres de 3 MW, soit moins du quart du nombre de pylônes très haute tension (400 kV) installés en France (qui mesurent 50 à 55 m de haut – et jusqu’à 100 m dans les zones vallonnées, contre 70 à 100 m pour les mâts des grandes éoliennes).
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