Fonctionnement d’une éolienne

lundi 23 février 2015
par  ventsdugrimont

Une éolienne – autrement appelée aérogénérateur pour la différencier d’une éolienne de pompage – est un appareil destiné à capter l’énergie du vent pour la transformer en électricité.

La forme d’une éolienne

L’éolienne est constituée d’une partie mobile et d’une partie fixe. La partie mobile est celle qui capte l’énergie du vent pour générer un mouvement de rotation. La forme de cette partie doit donc être réfléchie pour accroître la quantité d’énergie captée par l’appareil.
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Une éolienne « standard » possède trois pâles tournant autour d’un axe horizontal, c’est-à-dire que la hauteur de la pointe des pâles est variable au cours de la rotation.. La transformation de l’énergie éolienne en électricité se fait au niveau de la nacelle qui abrite le générateur. La nacelle tourne autour de l’axe du mât de façon à orienter les pales face au vent. Le mât est solidement fixé au sol.
Cette forme « standard » n’est pas la seule possible. En fait l’énergie éolienne dépend de la vitesse du vent et de la masse d’air déplacée. En faisant certaines hypothèses réalistes, il est possible de démontrer que l’énergie récupérable dépend en fait de la vitesse du vent et de la surface du dispositif de captage de l’énergie (dans le cas d’une éolienne « standard », ce sont ses pâles).
La surface du dispositif de récupération de l’éolienne intervient donc dans le calcul de l’énergie récupérée, il semble logique d’accroître cette surface au maximum.
Cependant, plusieurs autres facteurs rentrent en compte :

  • Une surface trop grande peut gêner le passage du vent et donc réduire l’énergie récupérable.
  • Une éolienne, comme tout relief, induit des turbulences qui perturbent les radars et abaissent le rendement. La forme modifie la quantité de turbulence générée.
  • Le vent est une source de contraintes sur les pâles. Ces dernières doivent pouvoir résister à des vents violents. Finalement, la forme à trois pâles relativement fines tournants autour d’un axe horizontal semble pour l’instant être la plus adaptée au regard de toutes ces contraintes auxquelles il faut bien sûr ajouter les contraintes de coût. D’autres formes sont tout de même utilisées. Ainsi, il existe des éoliennes à deux pâles plus aisées à construire et à assembler. Il existe également des éoliennes à axe vertical plus adaptées aux milieux urbains. PNG - 245.4 ko Exemple d’éolienne à axe vertical au Québec.

Les éoliennes à axe verticales sont généralement grandes. Prendre de la hauteur permet de s’affranchir en partie des turbulences au niveau du sol. La vitesse augmente par ailleurs généralement avec la hauteur. Enfin, la grandeur du mât permet d’allonger la longueur des pâles, donc leur surface et l’énergie récupérée.

La transformation de l’énergie en électricité

Les pâles sont fixées à un axe qui tourne avec elles. Cet axe est directement relié à l’alternateur qui transforme l’énergie de rotation en électricité. Dans la plupart des éoliennes, un multiplicateur permet d’amplifier la vitesse de rotation.
En effet, l’alternateur, constitué d’une partie mobile – le rotor – et d’une partie fixe – le stator – ne produit de l’électricité qu’au-delà d’une certaine vitesse de rotation au niveau du rotor. La vitesse transmise par les pâles à l’axe est ainsi inférieure à cette vitesse de démarrage et l’emploi d’un multiplicateur est nécessaire.
Malgré l’utilisation d’un multiplicateur, la vitesse du rotor peut s’avérer trop faible pour permettre la production d’électricité. Ainsi la production d’électricité d’une éolienne est nulle pour des vitesses de vent trop réduites.
La présence d’un multiplicateur n’est pas généralisée. Son emploi accroît le nombre de composant et donc les besoins d’une éolienne en termes de maintenance, d’autant plus que celui-ci est constamment en fonctionnement donc soumis à des contraintes. Son absence permet d’allonger la durée de vie d’une éolienne et est donc logiquement privilégiée dans le cas des éoliennes en mer, mais également dans bien d’autres cas, comme celui du parc éolien de Chamole.
L’absence d’un multiplicateur doit être compensée par un convertisseur de fréquence. La multiplication de la vitesse permet de s’assurer de la constance de la vitesse du rotor de l’alternateur et donc de la qualité constante de l’électricité produite. Lorsque la vitesse du rotor varie, en l’absence d’un alternateur, la fréquence de l’électricité produite varie également. Un tel courant n’est pas utilisable et il faut recourir à un convertisseur de fréquence pour permettre l’injection du courant sur le réseau.
La rotation du rotor, auquel sont fixés des aimants ou des bobines, entraîne l’apparition d’un champ magnétique variable. Ainsi, par un phénomène d’induction électromagnétique, lorsque la vitesse de rotation est suffisamment importante, les conducteurs disposés sur le stator sont le siège de la création d’un courant alternatif, c’est-à-dire de l’électricité


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Le but de l’association VENTS DU GRIMONT est de porter le projet de création d’une société détentrice d’une ou plusieurs éoliennes du futur parc de Chamole (Jura).

Cette société sera détenue par des citoyens et des collectivités locales ce qui permettra une redistribution plus locale des revenus du parc éolien.

L’association a été créée le 20 octobre 2011. Elle dispose d’un conseil d’administration composée de 15 membres. Son Président est Jean Louis DUFOUR.

L’association AJENA, fer de lance historique des Energies Renouvelables, de la maitrises de l’énergie dans notre région, et Espace Info-Energie du Jura, soutiennent et participent à ce projet »