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Open in new tab Présentation généraledes Eoliennes
I Principe de fonctionnement et constitution d’une éolienne I Principe de fonctionnement et constitution d’une éolienne ::1-1 La puissance extraite du vent varie avec le cube de sa vitesse :
La vitesse des vents est variable, mais les exigences du réseau électrique imposent une stabilité du courant produit : voilà qui pose de grands défis aux concepteurs d’éoliennes. De fréquentes turbulences des vents créent des variations brutales et importantes des forces exercées sur les pales. La difficulté à prévoir des coups de vent oblige les fabricants à surdimensionner les structures. La foudre, la salinité et l’humidité de l’air, les vents de sable, le verglas, les grands froids ou les grosses chaleurs constituent des menaces supplémentaires à la fiabilité des éoliennes. Le branchement au réseau est toujours une opération délicate car les grands distributeurs nationaux exigent qu’on ne perturbe pas la qualité de leur réseau. La régulation (synchronisme, puissance) et la protection du réseau nécessitent des équipements coûteux. On pourrait penser que l’éolien est tout à fait indiqué pour les régions isolées, alimentées seulement avec des centrales diesel. Malheureusement, la technologie pour réguler le couplage éolien-diesel est chère et insuffisamment fiable.
Une grande éolienne, de type 750 kW démarre avec des vitesses de vent de l’ordre de 3 à 4
m/s et doit être arrêtée, par sécurité, lorsque le vent atteint 25 m/s (95 km/h). Parce qu’elle est aléatoire, l’énergie éolienne est toujours complémentaire. Son stockage est à peu près impossible, sauf pour les toutes petites puissances. La nouvelle technologie des piles à combustibles ouvre de nouvelles perspectives. Le mieux que l’on puisse faire est d’utiliser l’électricité produite quand elle arrive. Mais dans certains pays, il y a heureusement correspondance entre la saison des vents et celle où la consommation est plus forte.1-2 Le moyeu :
Il supporte les pales. Lorsqu’elles sont à pas variable, il
comporte un mécanisme complexe pour faire varier l’angle d’attaque simultanément. En réalité, les fabricants peuvent également devoir ajuster l’angle des pales fixes, aussi on prévoit toujours une façon de corriger l’installation des pales.1-3
Le rotor et ses pales
:
Composante cruciale de l’éolienne. Il existe très peu de fabricants dans le monde capables de construire ces pales qui sont maintenant en fibre de verre et en fibre de carbone. Elles sont tellement longues (30 à 40 mètres) qu’il faut des convois exceptionnels pour transporter ces ailes géantes. Le nombre de pales est plutôt fonction de l’apparence visuelle : on préfère les tripales. Mais une éolienne monopale est tout à fait performante.
Les rotors multipales procurent un couple élevé au démarrage mais sont peu efficaces par vent
forts. Le pas variable est le système le plus efficace car il permet une régulation constante et presque parfaite de la rotation du générateur en bout de ligne. Mais c’est un dispositif complexe, qui exige davantage d’entretien. On préfère donc souvent ne pas avoir à modifier l’angle des pales, quitte à perdre un peu en efficacité, au démarrage et dans les grandes vitesses de vent. La conception de ces pales est très particulière car elles doivent « décrocher » quand le vent atteint une certaine vitesse. C’est l’« effet Stall ». Grâce à sa forme, la pale ne peut plus accélérer même si le vent augmente. Contrairement à une première impression souvent répandue, une pale s’use dans le vent à cause du frottement avec les particules de poussière, de sable ou de glace. Il est rare que la durée de vie d’un jeu de pales dépasse une quinzaine d’années pour une éolienne régulièrement en fonction. Mais ceci varie évidemment avec la hauteur de l’éolienne et son environnement.1-3 L’arbre :
Pièce imposante car elle subit des efforts élevés. Entre