Comment fonctionne une éolienne ?

Fiche SVT :

Technique :

Le rendement énergétique de même que la puissance développée des éoliennes sont fonction de la vitesse du vent ; dans la plage de fonctionnement de l'éolienne, la puissance est approximativement proportionnelle au cube de cette vitesse. Les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d'un vent dans la gamme de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s). Les éoliennes plus récentes, dont les premiers prototypes sont mis en service courant 2006, acceptent des vents de moins de 4 à plus de200 km/h (1 à 60 m/s). Comme l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables, l'utilisation massive d'éolien nécessite, soit une énergie d'appoint pour les périodes moins ventées, soit des moyens de stockage de l'énergieproduite (batteries, stockage hydraulique ou plus récemment, hydrogène, méthanation ou air comprimé).

Comment fonctionne une éolienne ?

Une éolienne est un dispositif mécanique destiné à convertir l’énergie du vent en électricité. Elle est composée des principaux éléments suivants :

1) un mât, haut d’une centaine de mètres en moyenne, qui soutient la nacelle afin que celle-ci puisse capter des vents plus hauts donc plus forts ;

2) une nacelle, située en haut de ce mât, qui abrite notamment la génératrice ;

3) le rotor, auquel sont fixées les trois pales, entre en mouvement rotatif grâce à l’intensité du vent et fait ainsi tourner un arbre mécanique. Le multiplicateur augmente la vitesse de celui-ci, cette énergie est enfin convertie en électricité par la génératrice.

Une éolienne produit de l’électricité lorsque la vitesse de vent se situe entre 3 mètres par seconde (force suffisante pour entrainer la rotation des pales) et 25 mètres par seconde. Lorsque ce dernier seuil de vitesse est atteint, un dispositif présent dans la nacelle se met alors en marche, celui-ci actionne le frein du rotor ainsi qu’une modification de l’inclinaison des pales, ce qui conduit à un arrêt de la machine tant que le vent ne faiblit pas.

Actionnées par le vent, les pales fixées sur le rotor entraînent une génératrice électrique installée dans la nacelle. Le courant ainsi produit, d’une tension de 400 à 690 Volts, est ensuite transporté par câble souterrain jusqu’au poste de livraison. Il y est élevé à une tension supérieure (20 000 V) afin d’être injecté sur le réseau national.

Quelle quantité d’électricité produit une éolienne ?

Une éolienne d’une puissance de 2 Mégawatts produit annuellement environ 4 400 Mégawattheures, soit la consommation électrique (hors chauffage) d’environ 2 000 foyers français.

Quelle est la durée de vie d’une éolienne ?

Une éolienne moderne est conçue pour fonctionner pendant environ 120 000 heures durant ses 20 années de durée de vie. A titre de comparaison, cette durée est largement supérieure à celle d'une voiture qui n’est que de 4 000 à 6 000 heures.

Les éoliennes réduisent-elles les émissions de gaz à effet de serre ?

Le Réseau de Transport de l’Electricité a confirmé bilan prévisionnel 2007 dans son que l’électricité éolienne injectée sur le réseau se substitue à la production des centrales traditionnelles, ce qui évite la production de gaz à effet de serre ou de déchets nucléaires.

Combien coûte une éolienne ?

Les coûts de fabrication, de transport et de construction d’une éolienne se chiffrent entre 1 et 1,3 million d’euros par mégawatt.

La construction d'une éolienne est rapide (environ une à deux semaines) et le démantèlement aussi. Il est toutefois regrettable que le bloc de béton soit souvent laissé sur place lors du démantèlement. Les éoliennes sont installées pour une durée d'environ vingt ans.

L'éolienne utilise la force motrice du vent pour produire de l'électricité. Sous l'effet du vent, les pales tournent, ce qui entraîne le rotor. Le multiplicateur de vitesse augmente la vitesse de rotation du rotor (de 12-15 tours/min à 1 500 tours/min). Dans la nacelle, l'alternateur produit de l'électricité. L'électricité est transportée à l'aide du transformateur de puissance. Elle est ensuite véhiculée par chacune des éoliennes à partir d'une centrale éolienne jusqu'au point de raccordement au réseau électrique public.

La vitesse minimale du vent pour faire fonctionner une éolienne est d'environ 4 m/s, soit 14.5 km/h. L'éolienne s'arrête automatiquement à partir de vents soufflant à plus de 25 m/s, soit 90 km/h. La vitesse optimale du vent pour l'éolienne est d'environ 12 m/s, soit 43 km/h.

La force du vent influe sur la production d'une éolienne, donc sur l'endroit où elle doit être construite. La vitesse du vent doit être optimale et il faut également que le vent ne souffle pas dans tous les sens, autrement l'éolienne ne pourrait pas tourner correctement.
Entre les cols, au sommet des collines, près de la mer, les éoliennes sont particulièrement efficaces.

Betz a prouvé par la loi qui porte son nom que les éoliennes ne peuvent transformer que 60 % de l'énergie totale du vent en énergie mécanique au maximum. Actuellement, les éoliennes arrivent à transformer plus de 55 % de l'énergie du vent pour les plus modernes. On se rapproche donc des limites.

Les éoliennes modernes et industrielles ont généralement 3 pales, car une éolienne à une pale ne pourrait pas tourner, les éoliennes ayant un nombre pair de pales sont soumises à des contraintes importantes car deux pales se retrouvent à la verticale l'une de l'autre et plus l'éolienne possède de pales, plus elle coûte cher. Les éoliennes ayant plus de pales sont également moins performantes car la masse d'air déplacée par une pale gêne

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