Les éoliennes

Les éoliennes, histoire et définition

Pour continuer notre série d’articles sur les moyens de productions d’énergies renouvelables, voici un article sur les éoliennes.

Les deux premiers articles se consacraient à l’énergie solaire avec les panneaux photovoltaïques et les panneaux solaires thermiques. Nous changeons donc de registre avec le dispositif de production d’énergie provenant du vent.

Il y a bien longtemps que les hommes ont imaginés des moyens pour exploiter les vents. Le moulin à vent semble être l’ancêtre de l’éolienne, inventé par les perses durant le septième siècle avant JC, puis repris et amélioré par les Iraniens en développant les moulins à vents à axes verticales. On retrouvera par la suite à l’environ du XIIème siècle un développement européen.

En 1888, Charles Francis Brush construit une grande éolienne pour alimenter sa maison en électricité, en utilisant des batteries d'accumulateurs pour le stockage.

La première éolienne « industrielle » génératrice d'électricité est mise au point par le Danois Poul La Cour en 1890, pour fabriquer de l'hydrogène par électrolyse. Dans les années suivantes, il crée l'éolienne « Lykkegard », dont il vend soixante-douze exemplaires en 19082.

Cette technologie ayant été quelque peu délaissée par la suite, il faudra attendre les années 1970 et le premier choc pétrolier pour que le Danemark reprenne les installations d'éoliennes.

Comment ça marche ?

Depuis le début des années 2000, le marché de l’énergie éolienne s’est beaucoup développé en France. Cet élan concerne aussi les particuliers et certains n’hésitent pas à s’équiper de matériel permettant de produire de l’électricité à partir du vent. Grâce à leur installation, ces particuliers peuvent produire une partie, voire la totalité de leur consommation électrique. Ils peuvent également choisir de revendre cette électricité à un tarif très avantageux garanti par l’État.

Le principe des éoliennes repose sur la transformation de l’énergie cinétique en énergie électrique : le vent fait tourner des pales qui font elles même tourner le rotor. Le rotor est la partie mobile du générateur de courant qui va entrainer un arbre de rotation dans la nacelle pour faire tourner l’alternateur qui va générer du courant électrique alternatif.

Le courant électrique est ensuite transformé et injecté dans le réseau électrique français. Il peut être stocké pour être utilisé plus tard.

Pour fonctionner, une éolienne nécessite environ 15 km/h de vitesse de vent minimale tandis qu’elle s'arrête de fonctionner lorsque le vent dépasse 90 km/h pour des raisons de sécurité.

On appelle communément « petit éolien », les éoliennes accessibles par les particuliers. Il s’agit d’appareils disposant d’une puissance allant de 100 Watts jusqu’à environ 20 kiloWatts avec des mâts de 5 à 35 m. Ces éoliennes domestiques sont raccordés à un parc de batteries pour le stockage ou directement raccordés au réseau électrique pour la revente du kWh.

Le petit éolien semble être appelé à se développer de manière complémentaire au photovoltaïque (il y a souvent plus de vent quand il y a moins de soleil et inversement).

L’installation éolienne

Placée dans une cour, un champ ou même sur le toit de votre habitation, l’éolienne peut être une source avantageuse de production d’énergie renouvelables. Contrairement aux grandes éoliennes industrielles, les modèles domestiques de bonne qualité pour particuliers sont généralement peu bruyants du fait de leur taille réduite. Néanmoins, c’est un critère à prendre en considération au moment du choix, notamment vis-à-vis de votre voisinage. Sachez également que si vous installez une éolienne de plus de 12 mètres sur votre terrain, vous devez impérativement faire une demande de permis de construire.

Les éoliennes individuelles disposent généralement d’un axe horizontal. On en trouve principalement installées en milieu rural afin de bénéficier d’un maximum de prise au vent avec une faible densité de population et des voisins généralement éloignés. Il est aussi facile d’installer une hélice dans son jardin sans engendrer de pollution sonore ou visuelle pour autrui.

En ville les bâtiments empêchent d’obtenir un apport suffisant en vent pour obtenir un rendement intéressant. L’installation d’une éolienne individuelle en milieu urbain est déconseillée, car il est très difficile de tirer des bénéfices de l’installation de ce dispositif coûteux ou même d’amortir son prix d’achat. En effet, les ressources locales en vent sont un critère à étudier impérativement avant d’installer une éolienne. Celui-ci doit être à la fois fort et régulier.

Les éoliennes

On distingue différents modèles d’éoliennes.

a) Axes horizontal

Les éoliennes à 3 pales ont une conception qui s'est imposée sur le marché mondial pour des raisons de stabilité de la structure. Il existe également des éoliennes bipales et des monopales, mais sont moins fiables. La hauteur totale de ces éoliennes varie entre 25 et 180m pour une puissance qui va de 100 Kw à 5 MW.

b) Axes verticales

Les éoliennes à axe vertical sont plus complexes que les éoliennes à axe horizontal de par leurs conceptions mais s'adaptent plus facilement à des zones de vent irrégulier ou de différentes directions

Une éolienne à axe vertical est donc plus onéreuse mais peut être utile dans des endroits moins exposés ou s’il n'y a pas beaucoup de places.

Il existe deux modèles d'éoliennes à axe vertical majeurs : Savonius et Darrieus

Darrieus :

Elles sont peu encombrantes, ne nécessitent pas de systèmes d'orientations et sont simples à installer. Par contre, elles ont un faible rendement et ne démarrent

pas toutes seules.

Savonius :

Cette éolienne a également un faible rendement par rapport à une éolienne classique mais elle a l'avantage de fonctionner avec toutes les directions du vent.

L'éolienne est compacte et le fait d'être sur un axe vertical diminue les vibrations ce qui peut être très contraignant sur un bâtiment.

c) Éoliennes domestiques

Les dispositifs éoliens accessibles aux particuliers sont regroupés sous l’appellation « petit éolien ». Il s’agit d’appareils disposant d’une puissance allant de 100 Watts à environ 20 kiloWatts. Montés sur des mâts de 5 à 35 m, ils sont directement raccordés au réseau électrique ou rattachés à un parc de batteries si le logement se situe sur un site isolé.

Leur implantation en France est encore très faible, beaucoup moins que dans d’autres pays européens).

d) Hydroliennes

Les hydroliennes sont des éoliennes spécifiques qui fonctionnent sous l'eau en utilisant l'énergie des courants marins. Ce sont des éoliennes sous-marines ou aérogénérateurs marins.

Le développement des hydroliennes est très récent et déjà très prometteur mais très complexe du fait de l’érosion et la pression dans l’eau leur donnant une durée de vie plus limitée. Ces générateurs peuvent déployer une puissance beaucoup plus grande pour une taille beaucoup plus petite. Cela est dû au fait que l'énergie des courants marins est 800 fois supérieures à celle du vent. Les variations au sein des courants marins sont également beaucoup plus faibles que les variations du vent. Cependant elles créent des zones de perturbations pouvant affectés la vie maritime. L'installation d'hydroliennes notamment au niveau des courants de marée reste une voie très intéressante pour la production d'énergie avec les centrales marémotrices.

e) Éoliennes de pompages

Créées dans les années 1930, les éoliennes « Oasis » ont pour fonction d'utiliser la force motrice du vent pour actionner une pompe à eau. Relier la pompe à un réservoir permet de stocker l’eau pendant quelques jours en l’absence de vent pour conserver l’autonomie du système. Acquise par milliers par les agriculteurs français, elles sont employées pour de nombreux usages.

Cependant il faut faire attention

L’énergie du vent est une des premières sources d’énergies que l’homme ai pu maitriser, cependant elle suppose un problème majeur : Sa régularité. Si la révolution industrielle s’est faite grâce au développement des énergies fossiles, il semble évident que l’homme à délaisser le vent et les moulins à vent par soucis d’efficacité et de régularité.

Sans stockage d’énergie adéquate, il semble compliqué pour notre société de dépendre de l’arrivée du vent pour démarrer notre bouilloire ou cafetière à la maison. Pas de vent pas de production, il faut donc prévoir une source alternative de production d’énergie en complément pour avoir un mix énergétique efficace

Si vous optez pour l’installation d’une éolienne de grande envergure faites attention au potentiel économique, en prenant en compte le prix de rachat, le rendement, et le prix du démantèlement, ce dernier pouvant être élevé et méritant donc une attention particulière.

Les dernières innovations

Les innovations dans l’éolien concernent les champs les plus divers. Les évolutions technologiques se portent majoritairement sur l’usage des matériaux, les pales, les caractéristiques d’usage comme l’acoustique mais toute la chaine de valeur est bien sûr étudié en R&D.

L’AéroCube, l’éolienne pour toit par Aeolta

Aeolta, une jeune entreprise alsacienne innovante à créer un système éolien pour particulier design à installer sur le toit : l’AéroCube. En effet, trop souvent les éoliennes verticales ou les éoliennes horizontales sont posées sur un mat ce qui n’est pas forcément pratique ou esthétique

Cette éolienne fonctionne grâce à un rotor à axe vertical placé horizontalement dans un caisson d’un peu plus d’1m de long. Elle est étudiée pour capter le vent sur 120° de part et d’autre de l’hélice, ce qui compense le fait qu’elle soit fixe.

Le principe de base de son efficacité est l’utilisation de l’effet venturi, phénomène naturel d’augmentation de la vitesse circulation du vent au niveau du sommet du toit, grâce à cela il n’y a donc pas besoin de la placer aussi haut que les éoliennes « traditionnelles » qui sont faites pour capter les vents plus en altitude.

Six parcs éoliens en mer confirmés par Emmanuel Macron

Lors de son passage au Cap Fréhel, le Président de la République s’est exprimé au sujet du secteur éolien. Un accord portant sur la création de six parcs éoliens a été signé entre l’État et des industriels du secteur.

Six nouveaux parcs éoliens en mer pour produire de l’électricité verte

L’accord entre l’État et les industriels du secteur éolien concerne six parcs éoliens.

EDF, au large de Fécamp, à Saint-Nazaire et à Courseulles-sur-Mer ;

Engie, au large du Tréport et de l’île de Noirmoutier ;

Iberdrola, au large de Saint-Brieuc. Ce dernier parc, visité par le président lors de son passage en Bretagne, prévoit l’implantation de 62 éoliennes destinées à produire une quantité d’électricité équivalente à la consommation de 850 000 habitants.

Chaque parc éolien présentera une puissance d’environ 500 mégawatts.

Des éoliennes sans pâles mises au point par Vortex Bladeless.

Sur les modèles futuristes proposées par Vortex Bladeless, l’éolienne est en fait un long cône qui va osciller en captant les courants d’air tourbillonnaires (Vortex). Le moteur de ces éoliennes est installé à la base de la structure et non plus en haut, d’où une énorme réduction du bruit.

Ces éoliennes sont déjà testées dans des pays en voie de développement afin de les améliorer et de pouvoir un jour peut-être les transposer en Europe où il est plus difficile de les installer sans être sûrs qu’elles fonctionnent sur le long terme. Ces éoliennes sans pâle affichent une réduction de plus de 50% sur les coûts de construction et de fonctionnement, 80% concernant les coûts d’entretien.

Elle réduit également l’impact écologique de 40%, tout comme le coût de l’énergie produite par ce système.