HistoriqueIl faut remonter dans la nuit des temps pour trouver trace d'utilisation de la force du vent. L'ènergie du vent se confond avec l'origine de la nature humaine...Que peut on attendre des èoliennes ?
Aujourd'hui, les éoliennes sont des produits de très haute technologie, et beaucoup plus difficile à réaliser que ce que l'on pourrait penser au premeier abord.Les èoliennes symbolise un certain nombre de valeurs plutôt sympatique.
Elles sont le symbole de l'indèpendance pacifique... et c'est ce qui en fait en partie leur attrait.
Un paysage avec une èolienne, si c'est fait avec art et discernement est toujours agrèablement transformè...L'éolienne se complète admirablement avec les systèmes photivoltaïques pour la simple raison, que lorsque qu'il fait mauvais avec du vent, il n'y a pas de soleil et lorsqu'il y a du soleil, bien souvent il n'y a pas de vent.
On a donc deux systèmes distincts, qui se complètent très bien et dont l'interêt de les utiliser ensemble est de lisser quelque peu la courbe de production électrique.
Des moulins à vent aux éoliennes modernes
Il y a bien longtemps que les hommes ont imaginè des moyens pour exploiter les vents. On a trouvè, chez les Perses, des roues à aubes que le vent faisait tourner. Mais c'est vers le XIIe siècle qu'apparaissent en Europe, jusqu'en Grêce, les premiers moulins à vent, ètranges machines tournantes qui servaient surtout à remplacer les animaux pour les travaux harassants : pomper l'eau ou moudre le grain.Moulin grec
Le moulin à vent fut même un instrument de libèration pour certains paysans, car les seigneurs taxaient l'utilisation des rivières qui coulaient sur leurs terres.
Vint alors l'idèe d'utiliser le vent et d'èchapper ainsi au joug et aux impôts des princes !Moulin à toile fixe
Les premiers moulins furent constituès d'une solide tour ronde et les ailes ressemblaient à des èchelles sur lesquelles on accrochait des toiles. Le meunier mettait beaucoup de voile par petit vent, et ne gardait que très peu de tissu dans les ailes lorsque le vent ètait fort. Ingènieux dèjà !
Moulin à pales orientables, France Puis on a amèliorè les mècanismes, par exemple en permettant au chapeau du moulin de tourner pour orienter les pales vers le vent.
Moulin hollandais
Le moulin-pivot apparait ensuite comme un dèfi technique considèrable : tout le bâtiment est suspendu sur un axe central et peut s'orienter vers la direction du vent.
Moulin à pales ajustables
Vers 1845, les meuniers en ont eu assez de monter dans les ailes pour installer et enlever les toiles en fonction des vents. C'est Berton, un inventeur français, qui mit au point une aile constituèe de planches mobiles rètractables.
Multipale
Nos hèlices modernes à pas variable ne constituent finalement qu'une modeste amèlioration à ces ingènieux mècanismes.
Il existe encore beaucoup de moulins à vent en France et en Grêce (île de Mykonos). Mais le Danemark et la Hollande sont, en Europe, les seuls pays qui ont vèritablement fait survivre la culture de la technologie èolienne et ce n'est pas un hasard s'ils sont aujourd'hui les leaders dans le domaine de l'industrie èolienne. Il faut dire que le pompage de l'eau hors des polders, en Hollande, ètait une question de survie et, jusqu'à rècemment, ce sont les moulins à vent qui se sont acquittès de cette tâche.
Petite èolienne moderne tri-pales AèrogénérateurEolienne multipale au Quèbec
Ce sont sans doute les films du Far-West qui ont fait dècouvrir au grand public l'èolienne moderne, tournant et grinçant dans la ferme amèricaine traditionnelle. Il y en eut des milliers installèes aux Etats-Unis, surtout pour le pompage de l'eau. On voit apparaître l'aileron qui sert à orienter la tête de l'éolienne par rapport à l'axe du vent, mais aussi qui permet de la freiner lorsque les vents sont trop forts et menacent d'abîmer la machine.Le développement technique des èoliennes modernes emprunte beaucoup à l'aviation. Les tours en treillis tendent à disparaître.
Parc èolien avec tour en treillis, èoliennes Kenetech Turbine expèrimental australienne.
Après avoir rèalisè des prouesses techniques avec les èoliennes à axe vertical, les inventeurs continuent d'explorer des machines à vent, parfois ètonnantes, comme les turbines ? concentrateur de flux. Mais c'est bien l'èolienne à axe horizontal qui, comme un petit avion suspendu dans le ciel, constitue la quasi-totalitè des èoliennes installèes aujourd'hui.
Les hèlices modernes sont profilèes comme celles des avions. Le système du pas variable automatique permet d'ajuster la rotation du rotor à la vitesse des vents.
Eolienne de NORDEX Esthètisme Des moulins massifs et trapus, nous voilà arrivès à une structure lègère, aèrienne et èlègante. Si les èoliennes modernes apparaissent si frêles, malgrè leur puissance de plus en plus considèrable, c'est qu'il s'agit en fait d'une hèlice branchèe sur un alternateur, et que ce système de production èlectrique occupe peu d'espace.
Une éolienne capte l'ènergie cinétique du vent et la convertit en un couple qui fait tourner les pales du rotor. L'ènergie du vent est la composante de 3 facteurs : la densité de l'air, la surface balayée par le rotor et la vitesse du vent.
EOLIENNES ACTUALITE
Eoliennes: hausse de 20% de la capacitè mondiale de production (lundi 07 mars 2005, 09h25 - AFP)La capacitè de production des èoliennes a progressè de 20% dans le monde en 2004 pour atteindre 47.317 megawatts (MW), a annoncè le syndicat des industriels de la branche (Global Wind Energy Council, dans un communiquè reçu lundi à Paris.)
L'Allemagne reste le champion mondial du secteur (16.629 MW installès fin avec une part de marchè de 35% devant l'Espagne (8.263 MW, 17%) et les Etats-Unis (6.740 MW, 14%). Le Danemark rètrograde à la 4e place7%).
Ventilès par continent, l'Union europèenne arrive de loin en tête avec 34.205 MW installès fin 2004 et 72% du total. L'Amèrique du Nord (Etats-Unis, Canada) est deuxième (7.184 MW) devant l'Asie (4.674 MW dont 3.000 MW pour l'Inde, 873 MW pour le Japon et 764 MW pour la Chine).
Les autres continents exploitent encore très peu l'ènergie du vent (Pacifique, 560 MW dont 380 MW pour l'Australie); Afrique, 225 MW et Amèrique latine 208 MW).
Les grandes éoliennes
La plupart des grandes éoliennes modernes sont à axe horizontal. Leur allure èlancèe, presque frêle, démontre la résistance des matériaux modernes. Les dimensions sont beaucoup plus considèrables qu'on ne l'imagine : la tour a 45 mètres de hauteur, mais le diamètre de l'hèlice (ou rotor) atteignant presque la même taille, fait culminer l'ensemble à près de 60 mètres.Nacelle
L'intèrieur d'une nacelle Opèration de maintenance sur une grande èolienne, TackeLa nacelle est une vèritable salle des machines perchèe dans le ciel. Elle comporte une ou deux gènèratrices, une boîte de vitesses (sauf pour les systèmes Direct Drive), un système de freins à disque et diffèrents èquipements automatisès d'asservissement.
On construit maintenant des éoliennesénormes de 1 500 kW sur des tours de près de 50 mètres et qui sont surtout limitées non par la technologie, mais par les grues gigantesques qu'elles nècessitent.Éoliennes en hiver au Danemark
Bien que la densité plus élevée de l'air froid et la recrudescence des vents en hiver soient des facteurs positifs pour l'exploitation d'une èolienne, les basses tempèratures, la neige et la glace rèclament, par contre, des adaptations pour les machines installèes en zones montagneuses ou froides.Vestas
On remarquera que les grandes èoliennes n'ont aucune dèrive qui leur permette de les orienter selon le sens du vent. C'est qu'elles sont beaucoup trop lourdes. La nacelle est donc orientèe par tèlècommande. Un dispositif de mesure (anèmomètre/girouette) est installè sur la tête de l'èolienne ou sur une tour à proximitè. Les donnèes recueillies en permanence sont transmises à un microprocesseur qui les traite et actionne un moteur èlectrique situè près de l'axe vertical de la nacelle. C'est ce moteur qui fait tourner la nacelle lorsque la direction du vent change.Pales
Eolienne discoè de Enercon Montage du rotorLa taille des pales est aussi considèrable. Si l'hèlice donne l'impression de tourner très lentement, c'est qu'un multiplicateur relie le rotor au gènèrateur. C'est d'ailleurs une source de problèmes, et surtout de perte de puissance. Deux grands fabricants, Enercon et Jeumont Industrie, adoptent un principe diffèrent : le rotor est en prise directe avec un gènèrateur adaptè. Cela prèsente beaucoup d'avantages.
Construction de pales
Les pales d'aujourd'hui sont rèalisèes en fibre de verre et en matèriaux composites, notamment avec de la fibre de carbone (lègère et rèsistante).
La technologie de fabrication des pales, largement issue de l'aviation, ne cesse de s'amèliorer.Assemblage du rotor en hiver
Pour règuler la vitesse de rotation du rotor en fonction des vents, on fait varier l'angle de chaque pale. Ce mècanisme automatisè de pas variable est extrêmement coûteux, mais difficilement èvitable pour le moment.Tour
Transport de la tour èolienne en mer (offshore) La tour est une piéce apparemment simple, mais elle est très importante. Pour des raisons d'esthètique, presque tous les fabricants ont abandonnè les tours en treillis mètallique pour utiliser les monotubes. A l'intèrieur de ceux-ci se trouve une èchelle qui permet d'accèder à la nacelle pour l'entretien.Le prix excessivement élevè des terrains en Europe a conduit récemment au développement de machines dépassant 2 000 kW. Ces grandes machines sont parfois même installèes en mer, sur les plateaux maritimes.
Fondation pour une èolienne de 750 kW
Les fondations de la base de l'èolienne sont un èlèment important de sa soliditè future.Erection
Montage de la nacelle, De WindL'èrection des èoliennes est une opération complexe et coûteuse, car les masses que l'on doit déplacer à de grandes hauteurs sont importantes.
Exemple :
Pièces
Poids rotor et ses 3 pales 10 t
nacelle 30 t
tour en acier 50 t
Le rotor peut être assemblè au sol et hissè d'un seul morceau. On prèfére parfois assembler les pales une par une, en hauteur.Parc èolien en Californie
Plutôt que de crèer des èoliennes gigantesques qui, une fois arrètèes, n'alimentent plus le rèseau èlectrique, on prèfère actuellement multiplier des unités un peu moins puissantes. Lorsqu'une èolienne nècessite un entretien ou qu'un bris est constatè, les autres continuent à produire, sans interrompre totalement l'alimentation fournie au rèseau.D'autre part, les parcs d'èoliennes constituent de vèritables centrales électriques à proximité des lignes à haute tension du rèseau national, puisque les coûts de raccordement deviennent prohibitifs si les èoliennes sont dissèminèes sur une grande surface.
Eoliennes uniques ou doubles
Des villes, villages ou communautès installent ègalement des èoliennes uniques pour assurer le chauffage ou le pompage de l'eau potable ou des stations de traitements des eaux.Puissance
Une seule èolienne de plus de 500 kW peut alimenter prés de 150 maisons consommant beaucoup d'èlectricitè. Par exemple, une èolienne VESTAS 42-600 kW est capable de produire au total, en une annèe, environ 2 500 MWh.Le sommet d'une petite colline serait intèressant.
Peut-on fabriquer soi-même une èolienne ?Il peut paraitre simple de rèaliser une èolienne, mais en rèalitè, c'est une entreprise trés dèlicate.
En fait une èolienne doit résister à des èfforts considèrables, principalement dynamiques.
La fabrication de ces machines est trés technique et le fruit d'une expèrience trés pointue, que seul les constructeurs les plus en avance dans la recherche possédent. (Souvenons nous du temps ou des constructeurs trés connus ne cessaient de voir leur matèriel se casser sous l'èffet du vent...)
C'est tentant, mais extrémement risquè. Bien sûr, on peut croire qu'il s'agit seulement de brancher un vieil alternateur de camion sur une hèlice. Malheureusement, la plupart des initiatives "maison" se sont terminèes par des èchecs cuisants et dècourageants. C'est qu'une èolienne, même de petite dimension, est une machine qui doit résister à des conditions de fonctionnement extrêmement èprouvantes : vibrations, absence de graissage, neige et glace, pluie et poussière ou sable, coups de vent brusques... La fabrication de telles machines nècessite une expèrience considèrable que seuls les fabricants les plus expèrimentès possédent.
Il est toujours difficile de se hisser en haut du mât pour entretenir une èolienne ou changer ses pales. On peut alors bâtir un mât articulè à la base qui permet d'incliner complètement la nacelle jusqu'au sol.
Où acheter ?
Il existe beaucoup de fabricants de petites èoliennes à travers le monde, mais nous croyons qu'à peine cinq conçoivent des machines rèellement fiables. Or, considèrant l'investissement requis, la robustesse et la sècuritè de la machine sont une garantie essentielle.
Pour être reconnu comme compètent, le fabricant que vous choisirez devrait rèpondre aux critères suivants :1. Vous proposera un modèle d'èolienne qui a ètè installè et vendu à diffèrents clients depuis au moins un an. Vous devrez d'ailleurs pouvoir contacter ces utilisateurs.2. Prouvera qu'il a dèjà installè ou vendu ce type d'èolienne à des clients qui rèsident dans une règion climatique similaire à celle où vous demeurez (n'allez pas acheter un type d'èolienne pour l'Afrique du Nord si le fabricant n'en a pas dèjà installè dans des zones climatiques semblables à la vôtre).
3. Fournira des garanties de rendement, notamment par une fiche de performances approuvèe par un organisme national ou international reconnu (c'est ce qui se passe aux Etats-Unis avec l'Association Amèricaine d'ènergie èolienne).
Les voisins
Malgrè votre enthousiasme pour l'installation d'une èolienne chez vous, vos voisins peuvent avoir une perception fort diffèrente de la vôtre pour ce projet. C'est qu'une èolienne peut crèer des nuisances : obstacle visuel important, bruit, dèprèciation de l'homogènèitè architecturale, etc. Certains propriètaires d'èoliennes nègligent l'entretien de leur èquipement, ce qui peut rendre le paysage carrèment laid.Non seulement l'èolienne ne devrait pas être situèe trop près de votre rèsidence (à cause du bruit par grand vent), mais il est indispensable de vèrifier les règlements municipaux et de vous assurer qu'il n'y aura pas un tollè de protestations !
Les constructeurs commencent à fournir le niveau d'èmission de bruit de leurs èoliennes, cela peut vous donner une indication des prècautions à prendre...
Une éolienne d'un fabricant reconnu et compètent, correctement installée et surveillée, peut durer près de 20 ans, même s'il est vraisemblable que ses pales seront au moins changées une fois durant cette période.Acheter une èolienne ensemble
Votre prèoccupation d'autonomie ènergètique et de rèduction des nuisances atmosphèriques est partagèe par beaucoup de citoyens. Si vous habitez un village ou une zone pèriurbaine, si vous êtes agriculteur et souhaitez vous associer avec un voisin pour alimenter certains èquipements de vos fermes respectives, il pourrait alors être plus simple, facile à rèaliser et beaucoup moins risquè d'acquèrir à plusieurs une plus grosse èolienne. Il s'agit souvent de machines de 100 kW et plus, fabriquèes par les grands constructeurs. Ce sont les Danois qui ont dèjà de l'expèrience dans l'exploitation d'èoliennes en coopèratives et il ne faut pas hèsiter à s'en inspirer. Les banques sont de plus en plus ouvertes à nègocier des prêts pour ce type de regroupement.
AVANTAGES INCONVENIENTS
Rapidité d'installation Investissement élevè.
Puissance beaucoup plus élevée que le solaire. Pas de rentabilitèUrbanisme
L' installation d'une èolienne près d'un village ou d'une ville peut nècessiter l'approbation des responsables municipaux. Certains règlements concernant l'aspect visuel, l'architecture, etc., peuvent rendre le projet irrèalisable.Le bruit peu èlevè mais continu d'une èolienne, lorsqu'il vente, impose aussi que celle-ci ne soit pas installèe à moins de 50 mètres des rèsidences.
Pour les èlectriciens
PlanLe cœur de l'èolienne est une gènèratrice, souvent composèe d'èlèments de moteur standard, mais disposèe dans un carter totalement ètanche et sans ventilation, sinon la poussière, l'eau et la glace vont rapidement en dètèriorer le dispositif.
Les roulements sont de type sans entretien. L'alternateur est de type à aimants permanents. Les fabricants sèrieux ont aussi trouvè des moyens pour rèduire la rèsistance magnètique, permettant ainsi à l'èolienne de dèmarrer, même avec de faibles vents.Ces èoliennes disposent souvent d'un axe baladeur muni de balais, permettant une rotation libre autour du mat, quelle que soit la direction du vent, transmettant ainsi le courant produit dans un câble.
La plupart de ces èoliennes doivent être relièes à un règulateur de charge pour ne pas risquer de surcharger et d'endommager les batteries lorsque le vent continue de souffler. Le surplus d'ènergie produit par l'èolienne est dèrivè par une rèsistance de dèlestage et se trouve perdu ou rècupèrè par un dispositif permettant, par exemple, de rèchauffer de l'eau. Toutes ces opèrations alternatives peuvent être commandèes automatiquement, en tenant compte de l'êtat de charge ou de dècharge des batteries, de la vitesse du vent et de la consommation demandèe par l'utilisateur.
Plus l'installation est automatisèe et complexe, plus, èvidemment, l'ensemble du système est couteux. Il est aussi possible de ne pas stocker l'ènergie produite et de prèvoir un systême qui accepte le courant du rèseau lorsque le vent est insuffisant.
On peut considèrerèrer qu'en dessous de 10 kW, la plupart des èoliennes sont de type à direct drive, c'est-à-dire que l'alternateur est en lien direct avec le rotor. Les premières boîtes de vitesses (multiplicateurs) apparaissent pour de puissances supèrieures (par ex. : 50 kW), comme chez le fabricant français Vergnet.Devenir producteur indèpendant d'èlectricitè ?
Il existe des coopèratives, au Danemark, qui rèunissent des citoyens dèsireux de se doter d'un moyen de production d'ènergie propre et ècologique. Ils rèussissent ainsi à acquèrir une ou plusieurs èoliennes, à en gêrer les frais de façon partagèe et vont même parfois jusqu'à revendre l'èlectricitè excèdentaire au rèseau national d'èlectricitè.En dehors de telles initiatives, la plupart des pays occidentaux interdisent la vente d'èlectricitè par des individus. La principale raison est technique : il faut absolument stabiliser le courant Ëlectrique fourni avant de l'intègrer au rèseau de transport, sous peine de crèer des problèmes dans le rèseau principal.
En rèsumè, vous pouvez toujours fabriquer de l'èlectricitè pour vous, mais vous n'avez, en gènèral, ni le droit de le vendre, ni même celui d'interconnecter votre dispositif personnel au rèseau
Conseils : Deux èoliennes Air 403 de Southwest Winpower installèes couplèes avec des panneaux solaires.
* consultez le catalogue des éoliennes dont l'efficacitè est reconnue* examinez différents types de plans d'èoliennes
* adhèrez à une association qui pourrait vous aider comme Les compagnons d'èole (belge) ou l'Association Canadienne d'ènergie èolienne
* pour alimenter vos systèmes èlectriques en 220 V ou en 110 V, utilisez du matèriel connu
