Le vent est un déplacement d’air. Il arrive des hautes pressions pour se diriger vers les

basses pressions. Il ne circule pas en ligne droite, sa trajectoire suit une courbe. Sa vi-

tesse dépend de la variation de pression et de la distance. Plus la variation de pression

est importante et plus le vent souffle fort. La force du vent est mesurée sur une échelle

allant de 0 à 12, c’est l’échelle de Beaufort.

L’Ademe «Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de

l’Energie» donne régulièrement sur son site

(http://www.suivi-eolien.com/) des informations sur l’évolu-

tion du parc éolien français. Une carte de France indique

les parcs installés sur le territoire ainsi que leur puissance

en watt (moyenne annuelle).

Les éoliennes sont implantées dans diverses régions géographiques afin de profiter au maxi-

mum des divers vents dominants. Sous l’effet du vent, l’hélice appelée aussi rotor, se met en

marche et les pales tournent.

Courbes du vent

Une éolienne ne récupère qu’un pourcentage de l’énergie transportée par le vent car une partie est déviée avant d’atteindre

ses pales. Cette énergie (cinétique) est convertie en énergie rotative qui fait tourner les pales. L’énergie du vent récupérée

par l’hélice dépend de la densité de l’air, de la surface balayée et de la vitesse du vent.

La loi de Betz :

Cette loi détermine qu’une éolienne ne pourra jamais convertir en énergie méca-

nique plus de 16/27ème (59 %) de l’énergie cinétique contenue dans le vent, étant

donné qu’une partie seulement du vent atteint les pales, comme nous venons de le

voir.

Echelle de Beaufort : force 3

Très petites vagues. Les crêtes commencent à déferler

Ecume d’aspect vitreux

Parfois quelques moutons épars

Echelle de Beaufort : force 12

Lames déferlantes énormes (les creux atteignent 14 m)

La mer est entièrement blanche

du fait des bancs d’écume dérivant

Visibilité fortement réduite

FORCE TERMEVITESSE

ENNOEUDS

VITESSEEN KM/h

ETAT DE LA MER EFFETS A TERRE

0 Calme moins de 1moins

de 1 La mer est comme un miroir.La fumée monte

verticalement.

1 Très légère

brise1 à 3 1 à 5 Quelques rides ressemblant à des écailles de poissons,

mais sans aucune écume.

La fumée indique la

direction du vent.

Les girouettes ne

s’orientent pas.

2Légère

brise 4 à 6 6 à 11 Vaguelettes ne déferlant pas.

On sent le vent sur le

visage, les feuilles

bougent.

3Petite

brise 7 à 10 12 à 19Très petites vagues. Les crêtes commencent à déferler.

Ecume d’aspect vitreux. Parfois quelques moutons épars.

Les drapeaux flottent

bien. Les feuilles sont

sans cesse en

mouvement.

4Jolie

brise 11 à 15 20 à 28 Petites vagues, de nombreux moutons.

Les poussières

s’envolent, les petites

branches plient.

5Bonne

brise 16 à 20 29 à 38 Vagues modérées, moutons, éventuellement embruns.

Les petits arbres se

balancent. Les sommets

de tous les arbres sont

agités.

6Vent

frais 21 à 26 39 à 49 Crêtes d’écume blanche, lames, embruns. On entend siffler le vent.

7Grand

frais 27 à 33 50 à 61 Trainées d’écume, lames déferlantes.

Tous les arbres s’agitent.

La marche contre le vent

devient pénible.

8Coup de

vent 34 à 40 62 à 74 Tourbillons d’écume à la crête des lames, trainées d’écume.

Quelques branches

cassent. La marche

contre le vent est

très difficile.

9Fort coup

de vent 41 à 47 75 à 88Lames déferlantes grosses à énormes, visibilité réduite

par les embruns.

Le vent peut

endommager les

bâtiments. Les enfants

sont renversés.

10 Tempête 48 à 55 89 à 102

Conditions exceptionnelles : très grosses lames à longue crête

en panache. L’écume produite s’agglomère en larges bancs et est

soufflée dans le lit du vent en épaisses trainées blanches. Dans son

ensemble, la surface des eaux semble blanche. Le déferlement

en rouleaux devient intense et brutal.Visibilité réduite.

Rarement observé à

terre. Les adultes sont

renversés ; les arbres

sont déracinés, les

habitations subissent

d’importants dommages.

11Violente

tempête 56 à 63 103 à 117

Conditions exceptionnelles : lames exceptionnellement hautes.

Les navires de petit et moyen tonnage peuvent, par instant, être

perdus de vue. La mer est complètement recouverte de bancs

d’écume blanche élongés dans la direction du vent. Partout,

le bord de la crête des lames est soufflé et donne de la mousse.

Visibilité réduite.

Ravages étendus.

Très rarement observé

à terre.

12 Ouragan

égal ou

supérieur

à 64

Supérieur

à 118

Conditions exceptionnelles : l’air est plein d’écume et d’embruns.

Lames déferlantes énormes (les creux atteignent 14 m).

La mer est entièrement blanche du fait des bancs d’écume dérivant.

Visibilité fortement réduite.

Ravages désastreux :

violence et destruction.

En principe, degré non

utilisé.

Echelle de Beaufort :

L’exploitation propulsive du vent est ancienne et est utilisée dès l’Antiquité pour se déplacer

sur l’eau avec des bateaux à voile. L’exemple le plus connu de l’utilisation de l’énergie éolienne

dans l’Histoire est le moulin à vent, utilisé pendant des siècles pour moudre le grain ou pomper

l’eau.

Charles F. Brush et l’éolienne géante de Cleveland :

Charles F. Brush (1849-1929) est l’un des fondateurs de l’indus-

trie électrique américaine et le pionnier de l’éolien. Il construisit

la première éolienne automatique pour la production d’électricité

durant l’hiver de 1887-88. Cette éolienne était une géante avec

un diamètre de rotor de 17 mètres et 144 pales. La puissance de

sa génératrice était de 12 kW. Elle fonctionna durant 20 ans et

chargeait des batteries d’accumulateurs dans la cave de Brush. moulin à vent

Poul la Cour :

Météorologue danois (1846-1908), il est considéré comme le pionnier de l’aérodynamique et

des éoliennes modernes. Il construisit sa propre soufflerie aérodynamique et s’interressa beau-

coup au stockage de l’énergie ainsi produite. Il publia la première revue du monde sur l’énergie

éolienne.

En 1918, 120 compagnies d’électricité danoises possédaient leur propre éolienne d’une puis-

sance située entre 20 et 35 kW pour un total approximatif de 3 MégaWatts (3 % des besoins

danois en électricité).

Les éoliennes de 55 kW développées en 1980-81, initia la percée

industrielle et technologique de l’éolien moderne. Le coût du kilo-

watt/heure (kWh) d’électricité éolienne baissa d’environ 50 % à

cette époque. L’industrie éolienne devint alors beaucoup plus pro-

fessionnelle et des milliers de machines furent vendues, notamment

en Californie.

La première grande éolienne française, d’une puissance de 225 kW,

fut installée en 1991 à Port-la-Nouvelle dans l’Aude. Une autre ma-

chine de 300 kW fut installée la même année sur le littoral de Dun-

kerque. Mais la filière éolienne française ne démarra véritablement

qu’en 1996.

Aujourd’hui, l’Allemagne est le plus gros consommateur d’éoliennes

au monde et le pays totalisant la plus grande puissance éolienne

installée.

L’exploitation de la ressource éolienne en mer est extrêmement

prometteuse.

Les coûts de construction sont plus élevés mais la production

offshore est plus importante : 20 % de production électrique en

plus par rapport à une même machine installée sur la terre ferme.

Il existe deux grandes familles d’éoliennes :

a) l’Eolienne à axe horizontal :

C’est la plus répandue. Equipée de 2 et surtout de 3 pales, son axe de rota-

tion est placé horizontalement par rapport au sol. Dans cette catégorie, on

trouve aussi les éoliennes tripales carénées, munies d’un anneau qui entoure

les pales.

b) l’Eolienne à axe vertical :

Le rotor d’axe vertical tourne au centre d’un stator à ailettes. L’éolienne à axe ver-

tical de type Darrieus peut capter des vents très faibles, elle peut s’intégrer facile-

ment aux bâtiments et elle peut être installée dans des zones extrêmes (refuges

de montagne ...). Son encombrement et le bruit produit sont très faibles. Par contre,

elle est moins rapide que les modèles à axe horizontal et produit donc moins de

puissance énergétique. L’éolienne de type Savornius est aussi une éolienne à axe

vertical dont l’encombrement est minime. Elle est très esthétique, peu encom-

brante, économique mais possède un faible rendement.

N’oublions pas le mini-éolien. Ces petites éoliennes de 100 watts à 20 kWatts, montées sur des

mats de 5 à 35 mètres, peuvent être autonomes ou reliées au réseau électrique.

Elles sont idéales pour bénéficier de l’électricité dans un lieu non relié au réseau (camping-car,

maison isolée, bateau ...). On peut aussi l’utiliser pour «auto-produire» tout ou partie de son cou-

rant électrique.

COMPOSITION D’UNE EOLIENNE

a) Le mat :

C’est la tour de l’éolienne. Elle a une hauteur généralement égale au diamètre des

pales. En pleine mer, elle pourra être moins haute, car les vents y sont en général plus

forts. Au contraire, dans les régions moins venteuses, elle pourra être plus haute, pour

mieux capter les vents. Le mat supporte la nacelle et le rotor. Conique (plus on s’ap-

proche du pied et plus le diamètre augmente), c’est un tube creux d’environ 100 à 200

tonnes, à l’intérieur duquel se trouvent les câbles électriques transportant le courant

produit par la génératrice jusqu’au transformateur situé à ses pieds. A sa base se trou-

vent tous les appareils électriques et électroniques.

Le mat représente environ 20 % du prix total

de l’éolienne. Les mats en treillis, moins

chers, sont peu esthétiques et donc peu em-

ployés pour les grandes éoliennes. Les mats

haubanés sont très légers et peu chers. Par

contre, ils sont encombrants et très fragiles

et sont donc réservés au mini-éolien.

mat en treillis

mat haubané

b) La nacelle :

Elle est fixée au sommet du mat sur lequel elle peut pivoter. Un dispo-

sitif d’orientation permet de l’orienter en continu de façon à toujours ex-

poser le rotor face aux vents dominants.

Dans la nacelle se trouve le coeur de l’éolienne où s’opère la transfor-

mation de l’énergie : mécanique à l’entrée, électrique à la sortie.

Elle abrite de nombreux composants : multiplicateur, génératrice ...

c) La génératrice :

Située au coeur de l’éolienne, elle en est la pièce maîtresse. Elle convertie

l’énergie mécanique en énergie électrique.

La génératrice peut être synchrone ou asynchrone, raccordée au réseau sous

forme directe (raccordement direct au réseau à courant alternatif) ou indirecte

(ajustement du courant issu de l’éolienne de façon à ce que ce dernier corres-

ponde à celui du réseau).

Le rotor qui est fixé sur le mat est relié à la partie mobile de la génératrice.

d) Le multiplicateur :

Il permet de faire passer la vitesse de rotation lente du rotor à la vitesse rapide de

la génératrice.

e) Les pales :

La longueur d’une pale varie de 24 mètres pour une «petite» machine de 500 kW

à 61,5 mètres. Le poids varie de 3 à 17,7 tonnes. Chaque pale tourne autour de

son axe grâce à des mécanismes d’entraînement. Ce sont les pales et le moyeu

qui forment le rotor. La surface de disque balayée par le rotor ainsi que la vitesse

du vent déterminent la quantité d’énergie que l’éolienne peut récolter en une année.

Elles peuvent être «mises en drapeau» voir stoppées si le vent est trop fort.

Le vent fait tourner les pales, entre 10 et 25 tours par minute environ. L’éner-

gie mécanique ainsi produite est transformée en énergie électrique dans la

nacelle grâce à la génératrice et ce courant est directement injecté sur le

réseau électrique. Les éoliennes actuelles permettent même des raccorde-

ments directs, en 63 000 V ou plus, sur le réseau haute tension.

Une éolienne moderne est programmée pour une durée moyenne de fonc-

tionnement d’une vingtaine d’années (soit 100 00 heures d’utilisation pour

les pales).

Si l’étude de l’implantation d’un parc éolien prend des années, la construc-

tion est beaucoup plus rapide (montage d’une éolienne par jour).

Il faut tout d’abord construire les fondations, avant d’ins-

taller le mat, décomposé en plusieurs tronçons d’envi-

ron 20 mètres chacun, à l’aide de grues géantes.

Puis la nacelle, élément le plus lourd, est fixée au sommet du mat. Enfin, le rotor et les pales (assemblés

au sol) achèvent le montage.

Toutes les éoliennes d’un parc disposent de transformateurs. Une fois

élevé à la bonne tension (20 000 V), le courant produit est injecté sur

le réseau de distribution électrique.

Notre consommation d’énergie ne cesse d’augmenter, mais

les ressources naturelles s’épuisent, se rarifient et devien-

nent de plus en plus onéreuses. L’énergie nucléaire présente

un risque indéniable. L’éolien, quant à lui, s’inscrit dans la

perspective du développement durable sans compromettre

les générations futures, d’autant que son coût ne cesse de

baisser.

Même s’il n’est pas envisagé comme une source de produc-

tion de base, l’éolien est une énergie pleine d’avenir. Propre,

renouvelable, il incarne le progrès et est prêt à jouer un rôle

significatif dans la production d’électricité.

Développement de l’éolien

entre 1980 et 2005(taille et puissance)

A quoi sert l’énergie éolienne ?

Elle sert entre autre à accroître la part d’énergie renouvelable dans la consommation d’électricité (21 % d’ici 2010) ; anticiper

la raréfaction de certains combustibles fossiles (pétrole, gaz ...) ; diversifier les modes de production ; accroître l’utilisation

des ressources naturelles régionales ; décentraliser les moyens de production ...

Les avantages de l’éolien :

C’est une énergie renouvelable, inépuisable, dis-

ponible, écologique, rentable ... Parmi toutes les

énergies renouvelables, l’éolien a le plus fort po-

tentiel de développement.

La filière éolienne est créatrice d’emplois (dont certains métiers plein d’avenir), notamment à la fabrication et à l’installation.

Dans moins de 10 ans, plus d’un million d’Européens pourraient travailler dans l’éolien.

LES CHIFFRES CLES :

10 à 25 tours par minute : c’est la vitesse de rotation des pales d’une éolienne.

15 km/heure : c’est le vent nécessaire pour actionner une éolienne.

1 500 : c’est le nombre de foyers qu’une éolienne de 1 MWatt peut alimenter en électricité.

40 % : c’est la progression annuelle moyenne de la production mondiale d’énergie éolienne depuis 1993.

3 000 kWh/an : c’est la consommation d’électricité moyenne pour une personne.

Une famille de 4 personnes : c’est le nombre de personnes qu’une éolienne de 5 mètres de diamètre, d’une puissance de

2 kW, située dans des conditions de vent optimales peut alimenter en électricité.

1 à 2 MW : c’est la puissance des éoliennes les plus courantes actuellement sur le marché.

25 à 35 % : c’est le temps de fonctionnement moyen d’une éolienne. Sur une année, on estime qu’elle tourne environ 3 000

heures.

Les éoliennes n’ont pas que des défenseurs. Parmi les principaux reproches que l’on fait aux éoliennes, on trouve :

- la dégradation du paysage : Même si la façon dont les gens perçoivent les

éoliennes est une question de goût, l’intégration d’un parc fait toujours l’objet

d’une étude longue et rigoureuse, notamment sur l’impact paysager. Tous

les aspects sont étudiés : paysage, riverains, bruit, faune, flore ...

- le bruit : Il est d’usage d’installer les éoliennes à plus de 500 mètres des habita-

tions. Une éolienne produit un bruit mécanique, provenant essentiellement des en-

grenages en mouvement situés dans le multiplicateur et un bruit aérodynamique,

provoqué par la circulation du vent dans les pales. Le bruit d’un parc éolien oscille

entre 40 et 50 dB (décibels), soit l’équivalent de l’intérieur d’un bureau très calme.

échelle du bruit

en décibels

- «hachoirs à oiseaux» : les collisions avec les pales sont possibles ainsi que

les projections au sol provoquées par les turbulences de l’air, mais elles sont

très faibles. On évite toujours l’implantation des parcs éoliens dans les cou-

loirs de migration majeurs, les sites importants de nidification et les territoires

d’espèces menacées. Par contre, les éoliennes n’ont aucun impact néfaste

sur les animaux sauvages et d’élevage.

- La santé des riverains : les éoliennes ne renferment aucun produit

toxique, ne produisent aucun gaz à effet de serre ... Inutile de dépolluer

le sol lorsqu’on les démonte. Les champs électro-magnétiques induits

sont faibles.

Pour leur maintenance, les éoliennes modernes sont équipées de dis-

positifs de protection contre les chutes pour le personnel et le matériel.

Pour tout travail de maintenance, quel qu’il soit, l’éolienne est arrêtée.

Les accidents d’éoliennes sont très rares. Elles sont conçues pour résister

à des vents violents (250 km/heure) et elles s’arrêtent lorsque ces derniers

dépassent les 90 km/heure.

Enfin rajoutons que l’éolien ne déprime pas le marché immobilier alen-

tour. Au contraire, il offre des revenus intéressants aux collectivités locales

par le biais de taxes.