Notre dossier sur l'énergie éolienne

Caroline B

En 2017, la capacité totale d’énergie renouvelable dans le monde a passé le cap des 2 200 gigawatts (GW) (source), notamment grâce à l’important développement de l’énergie solaire et éolienne. L’énergie éolienne s’impose aujourd’hui comme une référence en matière de production d’énergie renouvelable, notamment grâce à une maîtrise grandissante des techniques de construction. Découvrez dans ce dossier tout ce que vous devez savoir pour vous familiariser à l’énergie éolienne et à sa production !

Comment fonctionne l'énergie éolienne ?

Tout comme l’énergie géothermique s’appuie sur la chaleur de la Terre, l’énergie éolienne est obtenue grâce à la puissance de l’air en mouvement aussi appelée force cinétique du vent. Lorsque le vent souffle, les pales de l’éolienne tournent et entraînent un générateur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.

Avec la seule force du vent, l’hélice de l’éolienne atteint les 10 à 25 tours par minute autour du rotor, ce qui n’est pas suffisant pour produire de l’électricité sous forme d'énergie éolienne qui est de fait une énergie renouvelable. Un multiplicateur va alors permettre de multiplier la vitesse de rotation de l’hélice pour atteindre la vitesse nécessaire de 1000 tours/minute.

Enfin pour pouvoir être injectée dans des lignes à haute tension et acheminée jusqu’aux consommateurs, l'énergie éolienne passe dans un transformateur qui augmente la tension du courant électrique à 20 000 volts.

Le saviez-vous ?

Les éoliennes s’appellent ainsi en référence au personnage mythologique de la Grèce antique Eole, marin expérimenté et maître des vents, à qui Zeus en a confié la garde.

Les éoliennes horizontales ont le vent en poupe !

On parle d’éoliennes horizontales mais c’est en réalité l’axe de rotation qui est horizontal. Elles correspondent aux éoliennes principales en France que l’on se représente couramment dans les champs, sur mâts avec de grandes hélices. Elles sont les plus communes et les plus répandues en termes de vente et d’utilisation dans les centrales d’énergie éolienne. Fonctionnant sur le principe des moulins à vent, elles sont constituées d’un axe de rotation en position horizontale et d’hélices de 2 ou 3 pales, qui tournent de manière aérodynamique. Ces éoliennes peuvent atteindre 180 mètres de haut, ce qui permet d’atteindre des vents plus forts.

Un moteur électrique se charge d’orienter l’hélice afin qu’elle soit toujours face au vent. Le frein à disque permet de stopper l’éolienne lorsque le vent atteint 90km/heure car la force engendrée par le mouvement risque de provoquer une usure trop rapide des pièces et fragiliser la structure. À noter : la vitesse optimale pour optimiser la production d’énergie éolienne est de 50 km/h.

Le succès de ces éoliennes s’explique par leur importante prise au vent, leur solidité et leur bon rendement, à l’image d’une chaudière biomasse.

Autre option : les éoliennes verticales

Le rendement des éoliennes à axe vertical est inférieur à celui des éoliennes à axe horizontal mais elles sont idéales pour la production d’énergie éolienne dans les zones de vent irrégulier puisqu’elles fonctionnent avec toutes les directions du vent. Elles prennent également très peu de place et peuvent par exemple être installées sur le toit d’un immeuble.

On retrouve deux types d'éoliennes à axe vertical :

L' éolienne Darrieus
L' éolienne Savonius

Les éoliennes horizontales et verticales sont des modèles que l’on peut également retrouver chez les particuliers qui souhaitent produire leur propre électricité : on parle de petites éoliennes ou d’éoliennes domestiques. Elles atteignent généralement 12 mètres de haut pour les éoliennes sur mât, mais on rencontre aussi des modèles bien plus petits que vous pouvez installer sur votre toit.

La puissance de l’air en mer avec les éoliennes offshore

Les éoliennes offshore fonctionnent de la même manière que les éoliennes horizontales. Ce sont essentiellement les fondations qui les différencient : en mer, les éoliennes doivent être très solides pour résister à des conditions difficiles, notamment la corrosion impliquée par le sel marin. Regroupées dans des fermes marines, là où la météo est la plus adaptée, ces éoliennes sont bien plus efficaces que les éoliennes terrestres dans la mesure où en mer, le vent ne rencontre pas d’obstacle.

La France a elle aussi misé sur ce type de dispositif puisque la première éolienne offshore a été inaugurée le 13 octobre dernier, au port de Saint-Nazaire. Elle a la particularité d'être flottante, une technologie encore rare (il n'en existe aujourd’hui que six dans le monde) qui reprend le principe des ancres marines.

Les avantages de l’énergie éolienne

Énergie renouvelable : son renouvellement naturel est assez rapide pour qu’elle puisse être considérée comme inépuisable à l’échelle du temps humain.
Énergie propre : elle ne pollue pas et ne produit pas de gaz à effet de serre
Optimisation de l’espace : une faible surface au sol est nécessaire contrairement à aux dispositifs de l’énergie solaire
Efficacité adaptée aux saisons : le rendement est supérieur en hiver quand les besoins en énergie sont les plus importants

Et en France, où souffle le vent ?

L’énergie éolienne s’impose de plus en plus dans le mix énergétique français : en 2016 elle fournissait environ 4% de la production d’électricité du pays. En mars 2017 les capacités du parc éolien français atteignaient 12,1 gigawatts.

Et c’est naturellement sur les zones les plus ventées de France que l’on retrouve la plus grande production d’énergie éolienne.