L’énergie éolienne
Le vent, un souffle plein d’énergie
Le vent, c’est de l’air qui se déplace en raison des différences de température et de pression dans l’atmosphère. L’air chaud est plus léger que l’air froid. Lorsque l’air proche du sol ou de la mer est réchauffé par le Soleil, il s’allège, monte et repousse l’air froid qui est plus haut. L’air froid, plus lourd, redescend pour remplacer l’air chaud. Tout ceci provoque des mouvements d’air : du vent !
Il existe des sites plus ou moins venteux, selon leur emplacement et leur dégagement. Par exemple, les crêtes de montagne et le bord de mer connaissent des vents plutôt violents : dans ces endroits, il y a en effet peu d’obstacles naturels ou de bâtiments pour retenir le vent.
Carte d’identité
Source
Le vent
Utilisation
Production d’électricité, production d’énergie mécanique (par exemple pour faire fonctionner un moulin)
Installations
– Éoliennes
– Parcs éoliens
– Éoliennes offshore (en mer)
Catégorie
Énergie renouvelable
Impact sur l’environnement
Production de bruit, impact potentiel sur la faune (oiseaux et chauves‑souris en particulier) et le paysage
Production
Dépend de la météo et donc du vent (vitesse et durée)
Rendement
Moyen (20-60%)
Espérance de vie
20-30 ans
Signe distinctif
L’énergie éolienne complète la production électrique en hiver, lorsque les énergies solaires et hydrauliques sont moins performantes (mix énergétique)
En Suisse
Avec le premier parc vaudois à Sainte-Croix, il y a désormais sur le sol suisse 47 éoliennes qui produisent 168 GWh, soit la consommation de plus de 67’200 ménages.
Un peu d’histoire
Navigation à voile
Populations d’Asie du Sud voyageant sur des pirogues à voiles à destination des îles du Pacifique, Babyloniens, Phéniciens, Egyptiens sur des bateaux à voile: on considère que la navigation portée par la force du vent a été développée dans différents endroits du monde dès 3000 avant notre ère.
Moudre du grain et pomper de l’eau
Au 6e siècle avant notre ère déjà, les civilisations perses et égyptiennes se servaient des moulins à vent pour moudre du grain et pomper l’eau des puits.
Première éolienne destinée à la production électrique
En 1866, avec l’invention de la dynamo naît la possibilité de produire de l’électricité grâce à une force mécanique ! C’est ainsi qu’en 1888, un scientifique américain réalise la première turbine éolienne capable de produire de l’électricité !
Comment utilise-t-on l’énergie éolienne ?
L’énergie éolienne est très utilisée par chacune et chacun dans ses loisirs, pour actionner des machines ou pour produire de l’électricité.
- Les loisirs à voile – du cerf-volant aux voiliers
- Les moulins à vent – moudre, pomper, actionner
- Les éoliennes et les éoliennes offshore – produire de l’électricité
Les loisirs à voile: poussé ou tiré par le vent
Tendre un grand morceau de tissu et laisser le vent s’engouffrer à l’intérieur : c’est le principe de la navigation à la voile, mais aussi du parapente, du char à voile, de la montgolfière, ou du kitesurf. Aujourd’hui, c’est surtout lors d’activités de loisirs que l’on utilise l’énergie éolienne pour se déplacer.
Les moulins à vent : actionner une mécanique grâce au vent
Lorsque le vent passe à travers une hélice, elle se met à tourner. Ce mouvement mécanique entraîne la rotation d’une ou plusieurs autres roues qui, elles‑mêmes, font bouger des outils. C’est ainsi qu’autrefois les moulins écrasaient les céréales, ou qu’ils actionnaient des pompes à eau.
Dans certaines régions d’Europe, comme la Hollande et le Portugal, les moulins sont toujours en activité, selon un fonctionnement inchangé depuis des siècles.
Les éoliennes : produire de l’électricité
Les éoliennes fonctionnent sur le même principe que les moulins. Le vent fait tourner les pales (les bras) placées au sommet d’un mât à environ 100 mètres de hauteur. Au sommet de ce mât est placé la nacelle qui abrite les mécanismes permettant de transformer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique puis en énergie électrique. Les pales, tournant grâce au vent, entraînent la rotation du rotor. Ce dernier est relié à un générateur qui utilise ce mouvement pour faire tourner des aimants. Et c’est ainsi qu’on transforme le vent en électricité.
Les éoliennes sont placées dans des zones dégagées et venteuses. On appelle « parc éolien » un site regroupant au moins trois éoliennes.
Les éoliennes offshore ou éoliennes en mer sont installées au large des côtes. Ces zones bénéficient de beaucoup de vent et sont éloignées des habitations. Ces éoliennes sont soit fixées sur les fonds marins, soit flottantes.
En savoir plus
De l’énergie cinétique à l’électricité
Grâce à l’éolienne, l’énergie cinétique du vent est transformée en énergie mécanique, pour être ensuite transformée en énergie électrique.
Les parties de l’éolienne
Le mât permet d’élever le rotor et les pales à une hauteur où les vents sont les plus adéquats et ne rencontrent pas d’obstacle.
La nacelle, placée au sommet du mât, abrite les mécanismes qui permettent de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique.
Le rotor, axe qui tourne, est fixé dans un cerceau appelé le moyeu. Généralement composé de trois pales, le rotor d’une éolienne permet de transformer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Il est relié à un multiplicateur qui multiplie jusqu’à 75 fois la puissance de la vitesse de rotation des pales et fonctionne avec un système d’engrenages, un peu comme les plateaux d’un vélo. Grâce à des rouages, la puissance liée à la lenteur des pales est multipliée.
Le générateur (aussi appelé convertisseur) utilise cette rotation pour faire tourner des aimants qui vont alors produire de l’énergie électrique.
À noter que, dans les éoliennes, il y a encore le frein qui permet de contrôler la vitesse de rotation. On freine notamment pour éviter tout risque en cas de vent violent ou pour assurer le respect de certaines normes destinées à protéger l’environnement. Il y a également un système d’orientation qui fait pivoter la nacelle pour que les pales soient bien situées face au vent.
Une technologie s’adaptant au vent
Au parc éolien à Sainte-Croix et sur d’autres sites suisses, les éoliennes s’activent automatiquement dès que la vitesse de vent atteint 7,2 km/h. Équipées de capteurs, leur nacelle et leurs pales s’orientent selon la direction et la puissance du vent. Et dans le cas de vents violents ? Dans les éoliennes, il y a un frein qui permet de contrôler la vitesse de rotation. On bloque les pales notamment pour éviter tout risque en cas de vent violent (dès 100km/h pour le parc de Sainte-Croix) mais aussi pour assurer le respect de certaines normes destinées à protéger l’environnement (on les arrête en période migratoire pour protéger les oiseaux par exemple !). On considère qu’une éolienne sur les Crêtes du Jura tourne 80% du temps, et fonctionne en moyenne 1800 heures par an à pleine puissance.