Eoliennes

Une éolienne, comment ça fonctionne ?

La transformation de l’énergie par les pales

L’énergie cinétique contenue dans le vent est captée par les pales aérodynamiques de l’éolienne qui freine le vent. Les pales fonctionnent sur le principe d’une aile d’avion: la différence de pression entre les deux faces de la pale crée une force aérodynamique, mettant en mouvement le rotor.

Cette rotation créer une énergie mécanique qui est transmise à l’arbre de la génératrice afin de produire une électricité utilisable.

Exploitation de l’énergie récupérée

D’une manière générale, les pales tournent à une vitesse relativement lente, de l’ordre de 5 à 15 tours par minute, d’autant plus lente que l’éolienne est grande. La plupart des générateurs ont besoin de tourner à très grande vitesse (de 1 000 à 2 000 tours par minute) pour produire de l’électricité. C’est pourquoi le plus souvent, la rotation lente de l’hélice est accélérée par un multiplicateur. Le rotor du générateur tourne à grande vitesse et produit de l’électricité à une tension d’environ 690 volts. Cette électricité ne peut pas être utilisée directement, elle est traitée grâce à un convertisseur, puis sa tension est augmentée à 20 000 Volts par un transformateur. L’électricité est alors acheminée à travers un câble enterré jusqu’à un poste de transformation, pour enfin être injectée sur le réseau électrique.

Vitesse du vent en fonction de l’altitude

Sur Terre, la vitesse du vent évolue exponentiellement en fonction de l’altitude, les éoliennes ont donc intérêt à se situer le plus haut possible dans le ciel.

Cela est du au fait que le vent est en partie freiné par les obstacles se situant au sol. Et donc, vue la taille importante de la majorité des éoliennes, le vent souffle plus fort en haut d’une éolienne qu’en bas.

C’est pour cette raison qu’une éolienne possède 3 pales. À la base, un rotor muni de seulement 2 pales, est plus efficaces de quelques % pour capter l’énergie cinétique du vent. Seulement ce type de géométrie entraine des contraintes mécaniques trop importantes sur le moyeu, car lorsqu’une pale est au plus haut (la où le vent souffle le plus), l’autre pale est au plus bas (là où le vent souffle le moins), ce qui engendre un déséquilibre des forces sur l’ensemble du rotor et qui peut dénaturer le mouvement de rotation de l’hélice. En revanche, l’installation de trois pales permet d’équilibrer la répartition de ces forces.

Puissance de l’éolienne en fonction de la puissance du vent

La production électrique varie selon la vitesse du vent :