[Groupe Léo - Koko - Antonin - Gabriel ] les éoliennes

Le but du topic est de se faire passer les nouvelles infos plus facilement.

En ce qui concerne le les facteurs de productivités, je viens de trouver ça (J'ai mis en gras ce qui me prait le plus important et j'éditerais le topic au fur et à mesure de l'avancement de mes recherches) :

http://www.windpower.org/fr/tour/econ/income.htm a écrit:

Revenus d'une éolienne
La production d'énergie d'une éolienne




Le graphe montre la variation de la production annuelle d'énergie (en kWh) en fonction de la vitesse moyenne du vent sur un site donné. Avec une vitesse moyenne du vent de, par exemple, 6,75 m/s à la hauteur du moyeu, la production annuelle d'énergie se situera autour de 1,5 millions de kilowattheures.
Comme il ressort du graphe, la production annuelle d'énergie varie plus ou moins avec le cube de la vitesse moyenne du vent à la hauteur du moyeu. La question de savoir exactement combien la production énergétique est sensible aux variations de la vitesse du vent dépend de la distribution de probabilité des vitesses du vent (voir la distribution de Weibull (http://www.windpower.org/fr/tour/econ/income.htm)). Dans ce graphique, nous avons choisi de représenter trois exemples avec différentes valeurs de k (paramètre de forme). Dans l'exemple ci-dessous, nous allons travailler avec la courbe rouge (k=2).



Le facteur de disponibilité
Les chiffres de la production annuelle d'énergie présupposent que l'éolienne est exploitable et prête à fonctionner à tout moment. Dans la pratique, il faut cependant tenir compte des visites d'entretien tous les six mois pour assurer la sécurité de l'éolienne. En plus, la défaillance de composants ou de véritables accidents (un coup de foudre, par exemple) peuvent mettre l'éolienne temporairement hors service.
Une documentation statistique très étendue montre que les éoliennes construites par les meilleurs fabricants atteignent des facteurs de disponibilité supérieurs à 98 % (signifiant, en d'autres termes, qu'elles sont prêtes à fonctionner 98 % du temps). L'impact de l'indisponibilité de la machine sur la production totale d'énergie est en général inférieur à 2 %, l'éolienne n'étant jamais visitée lors de vents forts.
Comparée à d'autres types de machines, y compris d'autres technologies de génération d'électricité, une disponibilité aussi grande est remarquable. Par conséquent, on omet normalement le facteur de disponibilité lorsqu'on fait des calculs économiques pour une éolienne donnée, d'autres incertitudes (p.ex. les variations du vent) jouant un rôle bien plus important.
Cependant, il faut savoir que ce ne sont pas tous les fabricants d'éoliennes du monde qui affichent des facteurs de disponibilité aussi impressionnants. Il est donc toujours de bon augure de vérifier les références du fabricant ainsi que sa capacité de service avant de lui acheter une éolienne.

Voir ce lien si vous ne l'avez pas déjà fait : http://www.windpower.org/fr/tour/wres/weibull.htm

http://www.windpower.org/fr/tour/wres/annu.htm a écrit:

La production d'énergie varie presque avec le cube de la vitesse du vent

La production d'énergie varie presque avec le cube de la vitesse du vent
Regardons maintenant la courbe rouge avec k=2, celle que les fabricants d'éoliennes montrent le plus souvent à leurs clients.
Avec une vitesse moyenne du vent de 4,5 m/s à la hauteur du moyeu, l'éolienne produira environ 0,5 GWh par an (=500.000 kWh). Avec une vitesse moyenne du vent de 9 m/s, elle produira 2,4 GWh (=2.400.000 kWh) par an. En doublant la vitesse moyenne du vent, la puissance de sortie sera donc 4,8 fois plus élevée (nous obtiendrons donc une augmentation de la production d'énergie de 4,8 fois.)
Si, à la place, nous avions comparé 5 et 10 m/s, nous aurions obtenu une puissance de sortie qui serait presque 4 fois plus grande.
La raison pour laquelle nous n'obtenons pas exactement les mêmes résultats dans les deux cas, est que le rendement de l'éolienne dépend de la vitesse du vent, ainsi qu'il ressort de la courbe de puissance. Remarquez que l'incertitude liée à la courbe de puissance vaut également pour le graphe ci-dessus.
Vous pouvez affiner les calculs en prenant en compte d'autres facteurs susceptibles d'influer sur le résultat. Dans les climats tempérés, par exemple, le vent tend à être plus fort en hiver qu'en été, et plus fort pendant la journée que pendant la nuit.

Le paradoxe du facteur de capacité

Bien qu'un facteur de capacité élevé soit en général à préférer, ce n'est pas obligatoirement un avantage d'un point de vue économique.
Ainsi, sur un site très venté, il peut s'avérer avantageux d'utiliser un générateur plus performant tout en gardant un rotor du même diamètre que normalement (ou bien combiner un générateur donné avec un plus petit rotor que d'habitude). Normalement, on diminuera ainsi le facteur de capacité (en utilisant une moindre partie de la capacité d'un générateur relativement plus performant), mais cela pourra également impliquer une production annuelle substantiellement majorée ainsi que vous pouvez le voir en utilisant notre programme de calcul d'une éolienne.
S'il vaut la peine ou non d'opter pour un plus bas facteur de capacité avec un générateur relativement plus grand dépendra des conditions éoliennes - et du prix de vente des différents modèles d'éoliennes, bien évidemment.
D'une façon simplifiée, on peut également dire que vous devez choisir entre une puissance de sortie relativement stable (près de la limite de conception de l'éolienne) avec un facteur de capacité élevé, et une puissance de sortie élevée et fluctuante avec un facteur de capacité bas.

La page Wiki sur l'énergie éolienne :http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_%C3%A9olienne


Graphique sur l'énergie mondiale produite :




Le cout d'une éolienne

http://www.dossiersdunet.com/spip.php?article4 a écrit:

Méfiez-vous, le coût de la turbine éolienne seule n’est qu’une partie de l’investissement total qu’il faut consentir. Plus le branchement est complexe, plus l’installation coûte cher.

Voici des prix indicatifs pour des installations complètes :

- petite éolienne de 500 W : 5 000 à 10 000 FF
- petite éolienne de 2 kW : 39 000 FF
- éolienne domestique ou rurale de 10 kW : 155 000 FF
- grande éolienne de 750 kW : 3 millions 1/2 FF
- Hausse du marché des éoliennes et chute des prix

Une éolienne, c’est comme une voiture ! Elle est maintenant fabriquée dans une grande usine, à la chaîne, à partir de différents composants reçus de plusieurs fournisseurs. Plus on en fabrique, plus le prix baisse.

C’est la situation actuelle dans le monde. D’autant plus que chaque pays peut commander certaines pièces dans d’autres, là où il est moins cher de les produire.

On peut donner quelques exemples.

- Générateurs : Jeumont Industrie, ABB, Leroy Sommer
- Hélices : Atout Vent, LM, Aerpac, Aerolam
- Freins à disque : Svenborg, Sime

Dans ces conditions, le prix d’une éolienne, fabriquée à des centaines d’exemplaires, va inévitablement chuter, entraînant aussi à la baisse le prix du kWh produit par l’éolien.

Bon. Je tiens à dire que ce topic n'est pas fait pour supporter les commentaires, quels qu'ils soient, de nos agréables camarades, mais pour mettre en ligne les recherches qui nous sont propres. Je demande donc à gabriel de supprimer tous les posts qui n'ont pas trait à nos recherches.

Combien coûte une éolienne ?
La banane des prix

Le graphe ci-dessus donne une impression de la gamme de prix, en février 1998, des éoliennes modernes raccordées au réseau. Comme vous pouvez le voir, les prix pour chaque taille de générateur sont variables, dépendant de la hauteur de la tour et du diamètre du rotor. Ainsi, un rallongement d'un mètre de la tour coûtera environ 1.500 EUR/USD, tout comme une éolienne spécialement conçue pour les zones de vents faibles et munie d'un diamètre de rotor assez grand, coûtera plus chère qu'une éolienne avec un petit diamètre de rotor, destinée à des zones bien ventées.
Economies d'échelle
Si, à la place d'une éolienne de 150 kW, vous prenez une éolienne de 600 kW, le prix triplera plus ou moins, au lieu de quadrupler ainsi qu'on pourrait s'y attendre. La raison en est que, jusqu'à un certain point, il y a en effet des économies d'échelle à faire : la quantité de main-d'uvre impliquée dans la fabrication d'une éolienne de 150 kW ne diffère par exemple pas beaucoup de celle nécessaire pour produire une éolienne de 600 kW. L'équipement de sécurité et l'électronique à installer pour les deux tailles d'éoliennes sont, eux aussi, à peu près les mêmes. De même, il peut y avoir des économies d'échelle à faire en exploitant un parc éolien entier au lieu d'une éolienne individuelle, bien que l'importance de ces économies tend à être assez limitée.
Concurrence de prix et la gamme de produits
En ce moment, la concurrence de prix entre les différents fabricants est très féroce, et la gamme d'éoliennes de 1000 kW particulièrement grande. C'est donc parmi les éoliennes de cette puissance que vous trouverez le plus facilement une éolienne spécialement optimisée pour précisément le régime de vents prévalant dans la région où vous désirez l'installer.
Une éolienne typique sur le marché actuel
Bien que les prix des éoliennes appartenant à la gamme de 600 à 750 kW soient très similaires, il n'est pas forcément avantageux de choisir une éolienne avec une génératrice aussi puissante que possible. Ainsi, il est très probable qu'une éolienne ayant une grande génératrice de 750 kW (et un diamètre de rotor relativement petit) produira moins d'électricité qu'une éolienne de 600 kW, si l'éolienne est installée dans une zone de vents faibles. L'éolienne la plus utilisée en ce moment est typiquement une éolienne de 1000 kW avec une hauteur de moyeu de 60 à 80 m et un diamètre de rotor de quelque 54 m.
Prix moyen : 1.000 EUR/USD par kilowatt installé
Le prix moyen d'un grand parc éolien moderne se situe autour de 1.000 EUR/USD par kilowatt (kW) de puissance installée. (Veuillez noter que nous ne parlons pas encore de la production annuelle d'énergie. Nous allons traiter ce sujet un peu plus loin. On mesure la production d'énergie en kilowattheures (kWh). Pour en savoir plus, vous pouvez éventuellement jeter un coup d'il sur le manuel de référence. )
En général, les coûts seront en général un peu plus élevés pour les éoliennes situées individuellement ou en petit groupes. A la page suivante, nous allons étudier plus en détail les coûts d'installation.

Citation :

http://www.windpower.org/fr/tour/econ/index.htm

Fonctionnement des différents types d’éoliennes :

1/ Les différents types d’éolienne

Il existe deux principaux types d’éoliennes pour produire de l’électricité : l’éolienne à axe horizontal et l’éolienne à axe vertical. L’éolienne à axe horizontal est la plus répandue. Son concept, qui est simple, comprend généralement trois pales de 48 mètres de longueur (perso ca me parais bizzar :/) qui forme une immense hélice. Ce type d’éolienne peut atteindre 55 mètres de hauteur, ce qui équivaut à la hauteur d’un édifice de quinze étages. Les éoliennes possédant trois pales sont appelés « tripales » et celles à 2 pales « bipales ». Il en existe même à une seule pale que l’on nomme « monopale ». L’éolienne à axe horizontal peut fonctionner de manière autonome lorsqu’elle est soumise à des vents de plus de 15 km/h. Pour atteindre une production maximale d’énergie, l’éolienne à axe horizontal est munie d’une nacelle. La nacelle permet de modifier l’orientation des hélices selon la direction du vent.

De son côté, l’éolienne à axe vertical conçue au Canada ne possède aucune hélice. L’hélice a été remplacée par deux longues pales recourbées qui se rejoignent aux extrémités de l’axe (comme celle sur la photo)----->(*photo que j'ai rajouté*). On peut voir une éolienne de ce type, près du village de Cap-Chat, en Gaspésie, mais celle-ci n’est malheureusement plus en fonction. L’éolienne de Cap-Chat atteint 110 mètres de hauteur, ce qui fait d’elle la plus haute et la plus puissante au monde (4 MW). Même si la construction d’une éolienne à axe vertical est plus onéreuse, elle comporte cependant quelques avantages. Par exemple, la génératrice est située au pied de l’éolienne, ce qui facilite son entretien, tout en permettant d’augmenter la hauteur de l’éolienne étant donné que le poids de la génératrice se trouve pratiquement au sol. Autre avantage : aucun mécanisme n’est nécessaire pour orienter les pales en direction du vent. L’éolienne à axe vertical a été conçue pour tirer profit de la vitesse maximale du vent, peu importe la direction d’où il vient.
En plus de ces deux types d’éoliennes, il en existe un autre type appelé « éolienne multipale ». Ces éoliennes servent uniquement à produire de l’énergie mécanique et non électrique. Les producteurs agricoles l’utilisent pour faire fonctionner leur pompe à l’eau. Comme son nom l’indique, l’éolienne multipale est munie de plusieurs pales, ce qui rend sa rotation plutôt lente. On peut voir ce type d’éolienne en campagne, particulièrement sur les fermes ou dans les champs servant à l’agriculture.

PS : c'est pas encore tres poussé mais y'a quelques schema en plus et un chapitre sur leurs fonctionnement en cours de création ^^.

Edit:
cadeau pour Gab , je le trouve plus lisible que ton premier schema, apres a toi de voir

Coûts d'installation d'une éolienne
Novar 1

Construction du parc éolien de Novar dans un marais, Ecosse, juillet 1997. Photo © 1997 Steffen Damborg

Les coûts d'installation comprennent les fondations (en béton armé, le plus souvent) la construction de voies (nécessaires pour transporter la génératrice et les sections de la tour au site), le transformateur (nécessaire pour convertir le courant à basse tension produit par l'éolienne en courant à haute tension correspondant à celui du réseau électrique local (10-30 kV)), la liaison téléphonique permettant de contrôler et surveiller l'éolienne à distance, ainsi que les coûts du câblage (pose du câble reliant l'éolienne au réseau électrique).
Les coûts d'installation sont variables
Il est évident que les coûts de la construction de voies et de fondations dépendent de la constitution du sol (dictant entre autres les mesures nécessaires à prendre pour construire un chemin capable de supporter un camion de 30 tonnes). D'autres facteurs variables sont la distance à la route ordinaire la plus proche, les coûts de transport au site d'une grue mobile, et la distance à une ligne à haute tension capable de manier la production maximale d'énergie de l'éolienne.
La ligne téléphonique et le contrôle à distance ne sont pas indispensables, mais ils coûtent tous deux relativement peu chers ce qui fait que cela s'avérera souvent économique de les inclure dans l'installation de l'éolienne.
Les frais de transport de l'éolienne sont parfois compris dans le calcul des coûts d'installation, mais ils n'excèdent normalement pas environ 15.000 EUR/USD.
Economies d'échelle
Il revient évidemment moins cher de connecter au réseau plusieurs éoliennes situées sur le même site, qu'une seule. En revanche, il y a certaines limites à la quantité de puissance électrique que le réseau électrique local peut accepter (voir la section sur les éoliennes dans le réseau électrique ). Si le réseau local est trop faible pour manier la production d'électricité de l'éolienne, il faudra éventuellement le renforcer en faisant une extension du réseau électrique à haute tension. La question de savoir si c'est la compagnie d'électricité ou le propriétaire de l'éolienne qui doit supporter les frais du renforcement du réseau diffère d'un pays à l'autre.

Citation :

http://www.windpower.org/fr/tour/econ/install.htm

@ Léo : Pense à mettre les liens, pour q'uon puisse aller voir dans le contexte original, avec les images et tout =)

NaWaK a écrit:

Bon. Je tiens à dire que ce topic n'est pas fait pour supporter les commentaires, quels qu'ils soient, de nos agréables camarades, mais pour mettre en ligne les recherches qui nous sont propres. Je demande donc à gabriel de supprimer tous les posts qui n'ont pas trait à nos recherches.

NaWaK a écrit:

@ Léo : Pense à mettre les liens, pour q'uon puisse aller voir dans le contexte original, avec les images et tout =)

J'ai tout réglé, voila j'ai fait mon travail de TPE de la semaine...

Pareil : j'ai fait mes recherches. Demain on agence tout ça et on fait un plan un peu + détaillé Quelqu'un a la possibilité d'imprimer?

Imprimante HS

Bon... Il faudrait imprimer toutes nos trouvailles pour la semaine prochaine au plus tard, qu'on ait du solide à mettre dans nos carnets de bord. Mon père m'a aussi dégotté une maquette d'éolienne pédagogique en kit : j'vous l'amène dès qu'il en a plus besoin, ça pourrait épargner un certain nombre d'heures de boulot pour une foutue maquette à Bastien

J'ai moyen d'imprimer, envoyez moi tous ce que vous voulez que je sorte

Ce qu'il y a sur le forum. Point barre.

J'ai trouvé un site sympa sur le fonctionnement (faut voir les sous parties):

http://www.eoliennes-haute-lys.com/fr/technique/fonctionnement.html

Un autre !
http://www.edf.com/html/panorama/production/renouvelable/eolien/fonctionnement.html



Schéma pris sur http://www.energies-environnement.fr/




Je n'ai pas lu le site entièrement, mais je pense qu'on pourra trouver des infos utiles dessus :
http://www.dossiersdunet.com/spip.php?article348

http://hourdequin.ifrance.com/tpe/eoliennes/eoliennes.html

Citation :

"Une éolienne est constituée d'un mât en haut duquel se situe une nacelle. Dans cette nacelle se trouvent les principaux dispositifs de production d'énergie. Tout d'abord l'énergie cinétique du vent est transformée en énergie mécanique due à un mouvement de rotation du rotor. Celui-ci est entraîné par le moyeu qui supporte les pâles. La rotation du rotor est transmise à la boîte de vitesses par l'intermédiaire de l'arbre primaire. La boîte de vitesses permet d'adapter la vitesse de rotation à celle du générateur. De la boîte de vitesses sort l'arbre secondaire qui transfère le mouvement au générateur. Ce dernier a pour rôle de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique généralement alternative."

Et evidemment :
http://www.thewindpower.net/36-eoliennes-fonctionnement-4.php

Citation :

"Régulation aérodynamique sur les pales

# Le pas variable permet de modifier l'orientation des pales sur le moyeu et permet ainsi de modifier l'énergie récupérée par l'éolienne. Entre autres, il permet d’arrêter l’éolienne afin de la protéger des vents violents (en plaçant les pales en drapeau et en réduisant donc la prise au vent) ou à maximiser l'énergie absorbée par l'éolienne pour la faire démarrer ;
# Le pas fixe empêche les pales d'accélérer en utilisant l’effet Stall qui agit comme un frein par le décrochage aérodynamique au niveau de la pale du rotor ;
# Les volets (aérofrein ou flaps) s’ouvrent automatiquement, si la vitesse du vent devient excessive ou si un problème est décelé, et ralentissent les pales ou diminuent leur portance en provoquant un décrochage aérodynamique."

Double post pour faire monter le topic :


Il faut définir ce qu'est une éolienne pour l'introdution. D'après Wikipédia, une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être utilisée mécaniquement (dans le cas d'une éolienne de pompage), ou produire de l'électricité (dans le cas d'un aérogénérateur).


Pour une intro, on peut retravailler ça :

http://membres.multimania.fr/tipemaster/TIPE/Eole/Eole.html a écrit:

Ainsi, dès le Vè siècle avant notre ère, on voyait déjà des éoliennes à axe vertical également appelées panémones dans les îles grecques. Le premier moulin à vent a été fabriqué en Perse en 134 avant J.-C. et fonctionnait grâce à un mur protégeant les pales du vent au cours de leur retour. Puis on a beaucoup utilisé l’énergie éolienne pour le pompage et l’irrigation des cultures. L’éolienne a poursuivi sa lente évolution au cours des siècles, et les éoliennes à axe horizontal n’ont fait leur apparition qu’au XIIIè siècle. Là, les constructeurs et les utilisateurs se préoccupent plus des effets aérodynamiques liés à la forme des pales et à leur nombre pour ne citer que ces deux facteurs. Les premiers aérogénérateurs ont vu le jour en 1850, mais l’idée de l’aérogénérateur date de 1802 où Lord Kelvin, un physicien anglais, associa une génératrice d’électricité à un moteur éolien. Cette nouvelle application de l’énergie éolienne a connu un certain succès et l’on comptait en 1920 jusqu’à 300 constructeurs d’aérogénérateurs. Parallèlement, les recherches dans le domaine de l’aérodynamique faites par l’aéronautique ont permis une évolution des moteurs éoliens.



Cependant, dans les années ‘‘60’’, le faible coût des autres sources d’énergie (notamment le pétrole) a dissuadé l’expansion de l’exploitation de l’énergie éolienne. En effet, pour que cette source d’énergie écologique parce que non-polluante, attractive car autonome puisse être commercialisée, il est nécessaire qu’elle soit rentable par rapport aux autres sources d’énergie, et la mise en place d’un réseau électrique national très important en France est un des facteurs pouvant expliquer le faible nombre d’éoliennes implantées.

Ainsi, dans quels cas est-il préférable d’opter pour l’énergie éolienne? Principalement lorsqu’on se situe dans une région éloignée, à l’écart du réseau électrique national, ou bien encore lorsque l’on n’a besoin que d’une relativement faible quantité d’énergie et d’une puissance fournie non régulière pour alimenter une pompe à eau par exemple?(Le problème de la non-régularité de la puissance fournie par l’aérogénérateur peut être remédié par la présence d’une batterie de stockage et/ou d’une source d’énergie secondaire qui se met en marche lorsque la batterie est vide).

Tout ceci était encore vrai au début des années ‘‘80’’ mais les progrès technologiques ont fait que depuis le début des années ‘‘90’’, les perspectives d’exploitation de l’énergie éolienne sont complètement différentes. En effet, même si le coût actuel de l’électricité éolienne dépasse encore d’au moins 20% celui de l’énergie conventionnelle, en comptant avec une érosion continuelle du prix des machines (moins 20% dans les trois dernières années), de celui de l’installation, de la puissance et de l’efficacité sans cesse croissante des machines éolienne, on peut envisager un coût du kilowattheure compétitif dans peu de temps (Cf. doc. 1). Pour donner une idée des énormes progrès réalisés, pour des vents moyens de 23 km/h, le prix du kWh a chuté de 50 à 29 centimes au Danemark depuis 1990 et la puissance moyenne des machines est passée de 30 kW en 1983 à 600 kW en 1997. Tous ces bouleversements techniques font que ce secteur est actuellement en pleine expansion et que s’ouvre à lui une multitude de marchés mondiaux (Cf. doc. 2). En effet, en cinq ans, le marché annuel mondial a plus que quadruplé pour atteindre 1566 mégawatts en 1997 (l’Europe représente 84% du marché), et BTM Consult, société d’études spécialiste du secteur, table sur une croissance de la demande mondiale de 18% par an jusqu’en 2002.


Ainsi, l’énergie éolienne est vouée à un bel avenir puisque certains spécialistes du secteur estiment que techniquement, le réseau électrique national peut s’équiper jusqu’à 20% en énergie éolienne.



Cependant, toutes les éoliennes ne ressemblent pas à celles de plusieurs centaines de kilowatts qui servent à produire de l’énergie électrique. Il existe une multitude d’éoliennes dont beaucoup ont été mises de côté du fait qu’elles ne satisfaisaient pas aux besoins demandés, et leur usage est aussi varié que leur forme.

Nous allons donc voir quels sont les différents types d’éoliennes, quel est leur fonctionnement, comment tirer profit de l’énergie éolienne et quelles peuvent être les différentes applications de cette énergie tout en gardant en tête le facteur économique du système.

Si on améliore cette intro, ça peut être parfait pour notre sujet. Je peux aussi faire un petit site avec nos infos, mais il faut me prévenir au moins 5 jours avant...

Voila l'intro qui est légèrement à modifier (orthographe surement, je me suis pas relu) :

Citation :

Depuis de nombreux siècles, l'homme a tenté d'exploiter l'énergie éolienne pour diverses utilisations. Ainsi, on a retrouvé des éoliennes à axe vertical (également appelées panémones) dans les îles grecques datant du 5ème siècle avant JC. De même, le premier moulin à vent a été fabriqué en Perse en 134 avant J.-C. L'éolienne a connu une lente évolution jusqu'au XVIIIème siècle, au cours duquel l'éolienne à axe horizontale a été crée. L'’idée de l’aérogénérateur date de 1802 où Lord Kelvin, un physicien anglais, associa une génératrice d’électricité à un moteur éolien. Cette nouvelle utilisation de l'énergie éolienne connaît un fort succès, si bien qu'en 1920, on comptait déjà trois cents constructeurs de moteurs éoliens.

Cependant, le développement d'autres énergies à plus faible coût ralentit le développement et l'expansion du parc éolien. Ainsi, dans quels cas est-il préférable d’opter pour cette énergie écologique ? Principalement lorsqu’on se situe dans une région éloignée du réseau électrique national, ou bien lorsque la quantité électrique nécessaire est relativement faible et non régulière.

La baisse de prix des machines, du prix d'installation et l'amélioration du moteur rendent l'implantation de parcs éoliens plus facile dans les années 90, malgré le prix de l'énergie éolienne presque 20% supérieur à celui de l'énergie conventionnelle. Par exemple, pour des vents moyens de 23 km/h, le prix du kWh a chuté de 50 à 29 centimes au Danemark depuis 1990 et la puissance moyenne des machines est passée de 30 kW en 1983 à 600 kW en 1997.
Toutes les améliorations techniques permettent au marché éolien d'être en pleine expansion et de s'ouvrir a de nombreux pays.
Il existe aujourd'hui de nombreuses éoliennes qui ne ressemblent pas à celles de centaines de kilowatts. Nous nous intéresserons aux éoliennes à axe vertical qui sont les plus courantes.


Nous allons donc voir comment rentabiliser l'énergie éolienne au vu de son fonctionnement.

L'énergie du vent: la vitesse du vent au cube
La quantité d'énergie susceptible d'être convertie en électricité par une éolienne dépend avant tout de la vitesse du vent. L'énergie transportée par le vent varie avec le cube de la vitesse moyenne du vent. Ainsi, un doublement de la vitesse du vent correspond à une augmentation de sa capacité énergétique de 2^3 , soit 2 x 2 x 2 = 8 fois.
Mais comment se fait-il que la capacité énergétique du vent varie avec le cube de sa vitesse? Prenons un exemple illustratif: vous avez peut-être déjà remarqué que si vous redoublez la vitesse d'une voiture, il faudra quatre fois plus d'énergie pour l'arrêter (la seconde loi de Newton).

En effet, une éolienne capte l'énergie en freinant le vent. Un doublement de la vitesse du vent entraînera donc le passage de deux fois plus de disques d'air à travers le rotor par seconde, chaque disque transportant, comme nous venons de l'apprendre en étudiant l'exemple de la voiture, quatre fois plus d'énergie.
Le graphe ci-dessus montre que, à une vitesse de vent de 8 m/s, la puissance (quantité d'énergie par seconde) sera de 314 Watt par mètre carré, si le vent souffle d'une direction perpendiculaire à la surface balayée par le rotor.
A 16 m/s, nous obtiendrons une puissance augmentée de 8 fois, soit 2.509 W/m² . Le tableau figurant dans notre manuel de référence vous montrera la capacité énergétique du vent par mètre carré en fonction de la vitesse du vent.

La formule de la puissance du vent
La puissance du vent traversant perpendiculairement une surface circulaire est égale á:

v ^3 r²

Où P = la puissance du vent mesurée en W
= la densité de l'air sec = 1,225 mesurée en kg/m3 (à pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer, à 15° C)
v = la vitesse du vent mesurée en m/s
r = le rayon du rotor mesuré en m


2: L'action du vent sur les pales

Ce qui est dit sur l'action du vent est vrai quelque soit le nombre de pales de l'éolienne à axe horizontal.
La résultante des actions du vent sur les pales d'une éolienne à axe horizontal peut être décomposée en 2 forces :

-> P : perpendiculaire à la direction du vent
-> T : appelée traînée, qui a la même direction que le vent



Dans le cas présent, on obtient :

- 2 forces T1 et T2 parallèles et de même sens, qui déplacent le rotor par un mouvement de translation dans le sens du vent
- 2 forces P1 et P2 parallèles et de sens opposé, elles sont toutes deux perpendiculaire à la direction du vent
Les résultantes des forces qui s'exercent sur chacune de ces pales, notées R1 et R2, appliquent une force qui permet de faire tourner le rotor. Il faut donc que les pales puissent s'incliner et soient torsadées afin de capter un maximum de vent.
En théorie, la puissance récupérable par un dispositif, ici une éolienne, de surface S (en m²) est, si l'on considère que la vitesse du vent est constante en tout point de cette surface et que le volume d'air VS en m-3 est celui qui traverse la surface S en 1 seconde ;

P = ½ ( VS x p )V²

V : en m/s-1
S : en m²
p : en kg/m-3
P : la puissance récupérable en Watts

Donc P = ½ x p x S x V^3
Mais si toute cette énergie était captée, il n'y aurait plus de vent derrière les pales de l'hélice, ce qui n'est jamais le cas. Betz, un scientifique allemand, a montré dans son livre Wind-Energie de 1926 que le maximum d'énergie récupérable est égal à 16/27 de la puissance théoriquement récupérable, c'est-à-dire environ 59%.

Si l'on prend comme pour le calcul de l'énergie théoriquement produite,

p = 1,25 kg/m-3
S = 3217 m²
V = 16,6 m/s-1

L'énergie réellement récupérable sera donc :

P = 16/27 x ½ x 3217 x 16,6^3 x 1.25 = 16/27 x 9,197 MJ
= 5,45 MJ = 1515 Wh

Ouai j'ai taper ça à l'arrache sans faire gaffe aux accords et à l'ortho. Désoler pour Mme Carrey xD

I/ Le fonctionnement d’une éolienne :


Introduction :

Le but d’une éolienne est très simple, il s’agit de transformer l’énergie cinétique produite par le vent en énergie mécanique de translation dans le but de produire de l’électricité. On trouve deux types d’éoliennes, les éoliennes à axe horizontal et les éoliennes à axe vertical mais ces dernières étant beaucoup plus courantes, nous nous intéresserons uniquement à elles.
Une éolienne est opérationnelle 95 à 98% de son temps. Elle commence à produire de l'électricité avec un vent faible de 11km/h. A compter des 40km/h, elle est au maximum de sa puissance. Dès que le vent dépasse 90km/h, l'éolienne s'arrête par sécurité en mettant ses pâles en "drapeau", c'est à dire en n'offrant plus de prise au vent.
Mais comment ça marche ? Quel mécanisme assure la fiabilité d'un tel fonctionnement ?


1/ Les différents types d’éolienne
Il existe deux principaux types d’éoliennes pour produire de l’électricité : l’éolienne à axe horizontal et l’éolienne à axe vertical.

1.1/ L’éolienne a axe horizontal :
L’éolienne à axe horizontal est la plus répandue. Son concept, qui est simple, comprend généralement trois pales de 48 mètres de longueur qui forme une immense hélice. Ce type d’éolienne peut atteindre 100 mètres de hauteur, ce qui équivaut à la hauteur d’un édifice de quinze étages. Les éoliennes possédant trois pales sont appelés « tripales » et celles à 2 pales « bipales ». Il en existe même à une seule pale que l’on nomme « monopale ». L’éolienne à axe horizontal peut fonctionner de manière autonome lorsqu’elle est soumise à des vents de plus de 15 km/h. Pour atteindre une production maximale d’énergie, l’éolienne à axe horizontal est munie d’une nacelle. La nacelle permet de modifier l’orientation des hélices selon la direction du vent.
Puissance récupérable

La puissance du vent contenue dans un cylindre de section S est :

, avec :

: masse volumique de l'air (environ 1,23 kg/m3 à 15 °C)
: vitesse du vent en m/s
La puissance récupérable est inférieure, puisque l'air doit conserver une énergie cinétique résiduelle pour qu'il subsiste un écoulement. Albert Betz, physicien allemand a démontré que la puissance maximale récupérable est :

Le rendement maximal théorique d'une éolienne est ainsi fixé à 16/27, soit environ 59,3 %. Ce chiffre ne prend pas en compte les pertes d'énergie occasionnées lors de la conversion de l'énergie mécanique du vent en énergie électrique.
1.2/ L’éolienne a axe vertical :
De son côté, l’éolienne à axe vertical conçue au Canada ne possède aucune hélice. L’hélice a été remplacée par deux longues pales recourbées qui se rejoignent aux extrémités de l’axe (comme celle sur la photo). Ce type d’éolienne peu atteindre 110 mètres de hauteur, ce qui fait d’elle la plus haute et la plus puissante au monde (4 MW). Même si la construction d’une éolienne à axe vertical est plus onéreuse, elle comporte cependant quelques avantages. Par exemple, la génératrice est située au pied de l’éolienne, ce qui facilite son entretien, tout en permettant d’augmenter la hauteur de l’éolienne étant donné que le poids de la génératrice se trouve pratiquement au sol. Autre avantage : aucun mécanisme n’est nécessaire pour orienter les pales en direction du vent. L’éolienne à axe vertical a été conçue pour tirer profit de la vitesse maximale du vent, peu importe la direction d’où il vient.

Remarque :
En plus de ces deux types d’éoliennes, il en existe un autre type appelé « éolienne multipale ». Ces éoliennes servent uniquement à produire de l’énergie mécanique et non électrique. Les producteurs agricoles l’utilisent pour faire fonctionner leur pompe à l’eau. Comme son nom l’indique, l’éolienne multipale est munie de plusieurs pales, ce qui rend sa rotation plutôt lente. On peut voir ce type d’éolienne en campagne, particulièrement sur les fermes ou dans les champs servant à l’agriculture.

2/ Principe de fonctionnement d’une éolienne
Nous nous intéresseront donc principalement a l’éolienne a axe horizontal.
2.1/ Les composants d’une éolienne :
Une éolienne se voit de loin, et pour cause : c’est une machine de grandes dimensions, perchée très haut. Cette haute taille est la conséquence des progrès techniques accomplis dans les dix dernières années afin d’améliorer la puissance électrique et la compétitivité des éoliennes.
Une éolienne est composée de trois parties principales : le mât, la nacelle et le rotor.

Le mât, généralement en métal, supporte l’ensemble des équipements permettant de produire l’électricité (nacelle + rotor). Il est fixé sur une fondation implantée dans le sol, une lourde semelle en béton qui assure l’ancrage et la stabilité de l’éolienne. Le mât des éoliennes atteint aujourd’hui 80 m de haut pour les plus puissantes (exceptionnellement jusqu’à 100 m). Pourquoi les éoliennes sont-elles si haut perchées ? C’est parce que le vent souffle plus fort à quelques dizaines de mètres de hauteur, où il n’est pas perturbé par l’effet des obstacles : relief, arbres, maisons…

Le rotor est composé du nez et de l’hélice, qu’on désigne le plus souvent sous le nom de pales de l’éolienne, construits avec des technologies dérivées de l’aéronautique. Le rotor possède en général 3 pales, plus rarement 2. Les pales sont aujourd’hui faites de matériaux composites à la fois légers et assurant une rigidité et une résistance suffisantes. Leur longueur atteint actuellement entre 30 et 55 mètres, soit un diamètre du rotor compris entre 60 et 110 mètres. Pourquoi de telles dimensions ? La puissance d’une éolienne est proportionnelle à la surface balayée par ses pales (un cercle), donc au carré de son diamètre rotor. Le rotor transforme l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique.

La nacelle comprend tous les éléments mécaniques qui permettent de transformer l'énergie mécanique produite par les pales en énergie électrique. Les pales, l'anémomètre et le rotor sont fixés dessus. A l'intérieur se trouvent la boîte de vitesse, la génératrice, les systèmes de contrôles, le capteur de température (huile de la boite de vitesse afin de distinguer une usure prématurée), le capteur de vibration et le capteur de vitesse (une éolienne commence à tourner à partir de 20km/h, est à sa pleine puissance à 60km/h, et les pales arrêtent de tourner lorsque le vent dépasse 90km/h). La nacelle se situe à environ 60 mètres au dessus du sol et les pales mesurent (sur une éolienne de 100 mètres) environ 32 mètres.
Les éoliennes sont également dotées d’un système de supervision et de contrôle très performant, élaboré autour d’un calculateur qui permet notamment :
· d’orienter le rotor de l’éolienne perpendiculairement à la direction du vent ;
· de modifier l’angle d’incidence des pales par rapport au vent, afin de maximiser la récupération d’énergie.
Grâce à ce système de supervision et contrôle, l’éolienne peut être arrêtée automatiquement et très rapidement en cas de nécessité. La sécurité du fonctionnement des éoliennes est ainsi assurée en continu.

Je peux pas caser d'images, sinon firefox plante, donc il manque la moitier des trucs dont les formules :/

Il reste la derniere partie sur les composants de la nacelle, je revoie ca et je la mets

Au moment de réécrire, reformuler la partie "coùts de production, d'installation, d'entretien", j'ai un paragraphe qu'il faudra caser dans la rubrique couts d'installation, pour souligner la complexité du travail et donc les couts élevés. le voici :

Citation :

Le montage sur site d’une éolienne est une opération courte (une à deux semaines) mais complexe. Les principales étapes sont les suivantes :

- l’aménagement des accès et de la plate-forme d’une surface d’environ 1 000 m² (soit 10 ares) située au pied de l’éolienne et servant à son montage ;

- la construction de la fondation en béton d’une profondeur de 2,5 à 3 mètres et d’un volume - total de 250 m³ au minimum ;

- le raccordement au réseau électrique : celui-ci est entièrement enterré jusqu’au poste-source EDF le plus proche ;

- le montage de l’éolienne : tous les éléments sont transportés sur place par une quinzaine de camions semi-remorques. Une grue automotrice d’une capacité de levage de 500 tonnes est utilisée pour mettre en place les différents tronçons de la tour, la nacelle et les trois pales du rotor.

Voilà donc deux belles images: on devra en choisir une à mettre dans le chapitre "Facteurs d'optimisation", au paragraphe "placement stratégique des parcs éoliens..."

http://www.francaisedeoliennes.com/fr/carte-eolien.htm

http://www.windpower.org/fr/tour/wtrb/rotor.htm

http://www.windpower.org/fr/tour/wtrb/stall.htm

Citation :

Agence Paris

EED Paris
c/o Poweo ENR - Immeuble Artois - 44, rue Washington - 75408 PARIS
Tel : +33(0)1 70 60 75 92
E-Mail : eedidf(a)espace-eolien.fr
Responsable : David LEMARQUIS

Voilà le siège paris de l'espace éolien de développement. Si on a pas trop de taff mercredi après-midi, ça vous dit d'aller y faire un tour? Pas forcément tous les 4, mais histoire de chopper des infos diverses par rapport aux facteurs d'optimisation et aux coûts... Poser des questions à des gens calés, quoi...