Les éoliennes

Aujourd'hui tout le monde parle des énergies renouvelables : j'ai créé cet article sur les éoliennes pour donner accès à plus d'informations sur cette énergie "à la mode", de manière à discuter du pour et du contre de son implantation et de son utilisation.

La technologie et l'industrie à travers le monde se développent très rapidement et il faut donc faire face à un besoin croissant d'énergie, tout en évitant une exploitation des ressources premières abusive : il faut donc innover de nouvelles énergie propres et non pas se contenter des énergies fossiles. Actuellement, la France produit pratiquement que de l'énergie nucléaire contrairement à nos voisins qui possèdent une large production d'électricité grâce aux éoliennes. Une centrale nucléaire produit beaucoup plus d'électricité qu'un parc éolien. Mais son coût et ses conséquences sur l'environnement et les riverains sont très lourds. Les français consomment de plus en plus d'électricité. Notre société de consommation nous fournit chaque jour plus d'appareils électriques. Et il faut donc augmenter la production d'électricité pour répondre à ces besoins. Nous consommons de plus en plus d'énergie, or la majorité des énergies dans le monde sont des énergies fossiles qui polluent notre planète. En effet aujourd'hui, dans le monde, environ 80% de l'énergie utilisée provient de combustibles fossiles ou d'uranium qui sont des ressources épuisables et très dangereuses pour l'environnement. Exemple : La France est un des pays qui utilise principalement ces énergies pour combler ses besoins en électricité avec une soixantaine de réacteurs nucléaires civils sur son territoire. Les Etats sont donc confrontés a un problème technique majeur : Comment produire beaucoup d'énergie tout en respectant l'environnement ? Face a ce problème, les hommes ont trouvé plusieurs solutions techniques : les éoliennes, les panneaux solaires, les barrages hydrauliques, la géothermie, la biomasse... Toutes ces énergies sont des énergies propres ou renouvelables. Dans la lignée exploitée ci-dessus, nous avons retenu en tant que produit, pour notre dossier, les éoliennes (énergie éolienne). Les éoliennes à leurs débuts C'est au début du 20ème siècle qu'apparaissent les premières éoliennes créant de grande quantité d'électricité. Il y eu alors trois grande nouvelle innovation : - Il y eu tout d'abord un prototype soviétique en 1931 d'une puissance de 10 kW avec un rotor de diamètre 100 pieds. - En 1957, l'éolienne de Gedser produisant une puissance de 200kW. - La conception dans les années vint du rotor Darrieus a axe vertical. Depuis le XIX ème siècle les moulins ont laissés place aux éoliennes. Les premières d'entre-elles servaient à pomper l'eau puis petit à petit à produire de l'électricité comme nos éoliennes actuelles. Ces dernières ne ressemblent plus du tout à leurs ancêtres qui étaient constituées de ferraille et ne cessaient de grincer. En 1888, Charles F. Brush construisit la première turbine éolienne capable de produire de l'électricité. Avec un diamètre de rotor de 17 mètres et composée de 144 pales en cèdre, elle était énorme mais la puissance de sa génératrice était seulement de 12 kW. En 1973, après la guerre du Yom Kippour, les pays arabes exportateur de pétrole réduisent leurs exportations. Les pays de l'Europe occidentale comprennent leur dépendance vis à vis du pétrole et essaient de garantir une sécurité d'approvisionnement énergétique. Certains pays se lancent donc dans l'énergie éolienne tel que le Danemark qui ne voulait pas tenter le nucléaire. En 1977 est mis en place un programme danois dont le but est d'analyser les données fournies par l'éolienne de Gedser. A la même époque, un programme britannique vise à étudier la faisabilité ainsi que le coût d'éoliennes de grande puissance. Le but : concevoir une éolienne de grande puissance dont les caractéristiques pourraient lui permettre d'être utilisé sur les nombreux sites potentiels au Royaume-Uni, malheureusement le projet fut abandonné. De même, un projet similaire eut lieu en Suède mais n'aboutira pas. Le développement dans les années 90 de nouveaux modèles d'éoliennes va relancer le marché de l'éolienne qui était resté assez latent depuis ces dernières années. Le rythme de développement des éoliennes n'a alors cessé d'augmenter. Le principe technique Les éoliennes sont dépendantes du sens et de la force du vent, certaines sont équipées d'un système orientant les pales dans le sens du vent. D'autres modèles comportent un frein pour ralentir la vitesse de rotation des pales lorsque le vent souffle trop fort. En effet, une vitesse de rotation trop importante pourrait endommager la structure. Elles sont généralement utilisées pour produire de l'électricité et entre dans la catégorie des énergies renouvelables. Les éoliennes convertissent l'énergie cinétique du vent (déplacement d'une masse d'air) en énergie mécanique. Les systèmes éoliens captent l'énergie du vent en utilisant de grandes pales montées sur de hautes tours appelées turbines. Le vent fait tourner les pales et les pales font tourner un générateur qui produit de l'électricité. Il existe deux types d'éoliennes modernes : celle qui ont un axe horizontal dont le rotor ressemble a une hélice d'avion et celle qui ont un axe vertical. Les plus courants sont les éoliennes à axe horizontal Les éoliennes sont conçues de manière à produire un maximum de puissance pour des vents de force moyenne, fréquemment rencontrés. Elles atteignent leur puissance nominale pour une vitesse de vent de 50 km/h (14 m/s). Et si les vents deviennent plus violents, la machine subit des contraintes plus importantes. Elle est alors freinée ce qui lui permet de rester à la puissance maximale (atteinte dès 50 km/h) tout en limitant les efforts sur la structure. Au delà d'un certain seuil (90 km/h, soit 25 m/s), la régulation ne suffit plus. La machine est alors stoppée afin de lui éviter de subir des charges trop importantes. Les blocs fonctionnels : => Rotor : il est constitué des pales et du nez. Il est toujours orienté de façon à être face au vent grâce à la girouette, à l'anémomètre et au pivot d'orientation. => Système de verrouillage du rotor : il permet de freiner l'éolienne en cas de vents trop élevés => La génératrice : elle permet de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique. Il existe 2 types de générateurs : - la dynamo qui fournit un courant continu directement utilisable - l'alternateur qui fournit un courant d'une fréquence variable en fonction de la vitesse de rotation. (Le multiplicateur accélère la vitesse de rotation du rotor au-delà de 1000 tours par minute pour la génératrice électrique.) => La girouette et l'anémomètre : ces deux instruments permettent de connaître respectivement l'orientation du vent et sa vitesse. Ils sont placés derrière les pales. Ils prennent les mesures entre deux passages de pales et établissent une moyenne. => Le pivot d'orientation : il permet à la machine de présenter l'hélice face au vent quelque soit sa direction. Il ne fait pivoter que la nacelle. => Pales : ce sont elles qui tournent. => Nacelle : elle est située en haut de la tour et comporte toute l'installation de production d'électricité, la protège. => Mât : il permet de placer le rotor à une hauteur suffisante pour permettre son mouvement (nécessaire pour les éoliennes à axe horizontal) et/ou placer ce rotor à une hauteur lui permettant d'être entraîné par un vent plus fort et régulier qu'au niveau du sol. Le mât abrite généralement une partie des composants électriques et électroniques (modulateur, commande, multiplicateur, générateur, etc.). =>Boîte de vitesse : il permet de contrôler la vitesse de rotation des pales. => Système de désenclenchement : il permet d'arrêter totalement l'éolienne lorsque le vent souffle trop fort pour lui éviter d'être endommagée. L'évolution du produit Les contraintes rencontrées De nombreuses contraintes doivent être respectées pour implanter un parc éolien ou même une éolienne seule. L'implantation d'un site éolien nécessite une étude d'impact menée sur plusieurs années ! De plus il faut respecter certains critères comme : - le sol où l'on implante l'éolienne : il faut faire attention à la fragilité du sol, car si il est fragile il faudra creuser plus bas pour les fondations. Cette contrainte est plutôt financière (coût de l'implantation plus cher). -la proximité de la ville : il faut que la ville desservie en électricité soit située près du champ d'éoliennes. Ceci est aussi une contrainte financière (le coût des câbles du réseau de distribution est très élevé). Mais il ne faut pas qu'il soit situé trop près de celle-ci car les immeubles, les maisons ... "gênent" le vent. De plus en campagnes, il faut que les éoliennes soient situées loin des villages car les gens des campagnes Se plaignent de leur bruit - la migration des oiseaux : éoliennes doivent contacter des agences environnementales pour savoir si le lieu décidé pour le futur champ d'éoliennes ne perturbe pas la migration des oiseaux ! - le relief : les plateaux, les plaines, et les montagnes anciennes sont des endroits propices à l'installation des éoliennes contrairement aux montagnes jeunes qui sont "déchiquetées" et aux forêts ou des bourrasques peuvent se créer ce qui nuirait au bon fonctionnement de l'éolienne et à sa durée de vie. - le vent : il ne faut ni qu'il y ait top de vent ni pas assez. - les autoroutes / les routesil faut que les éoliennes soient implantées hors de celles-ci. Bien qu'une grande partie de l'est et de l'extrême sud-ouest de l'hexagone reste non exploitable, la France possède tout de même une grande surface qui permet l'implantation d'éoliennes. Les solutions apportées Concernant le problème de l'implantation des éoliennes, on remarque certes que certains lieux ne sont pas aptes à les accueillir, mais il est important de signaler également que certains emplacements sont particulièrement fait pour cette tâche. En effet, en règle générale, les éoliennes sont utilisables quand la vitesse du vent est supérieure à une valeur comprise entre 10 et 20 Km/h. On trouve les sites propices à l'installation d'éoliennes en observant les arbres et la végétation. Le site est intéressant s'ils sont constamment courbés par les vents. On parlera de : • L'effet tunnel ou effet Venturi : au niveau des cols, entre deux montagnes comme entre deux grands bâtiments, le vent est souvent plus fort. • Suivant le même principe, l'air est compressé au sommet des collines • La mer et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a aucun obstacle au vent, et donc les vents ont une vitesse plus importante. C'est ce qu'on appelle l'énergie offshore (voir "Conclusion") Lorsque l'implantation d'un groupe d'éoliennes doit se faire dans un autre milieu que ceux-ci, plusieurs méthodes ont été mises en place pour garantir la rentabilité de l'éolienne : • Dans une installation éolienne, il est préférable de placer la génératrice sur un mât à une hauteur de plus de 10 m jusqu'à environ 100 m, de façon à capter des vents plus forts. • Dans les zones où le relief est très complexe, il est possible de doubler la quantité d'énergie produite en déplaçant l'installation de seulement quelques dizaines de mètres. C'est pour cela que l'on étudie et modélise bien souvent les vents avant l'installation d'éoliennes. • Selon sa conception technique, une éolienne peut également être dotée d'un multiplicateur. Il permet, comme son nom l'indique, de multiplier la puissance produite par le générateur. L'influence du produit sur la société Les apports négatifs -Le principal inconvénient est le coût élevé d'un projet éolien (de l'étude à l'exploitation). - Les riverains déplorent le bruit des éoliennes : le bruit peut être d'origine mécanique ou aérodynamique. Cependant les citadins se plaignent moins que les gens qui habitent la campagne. En effet, ces gens-là n'ont pas le bruit de fond permanent que les habitants des villes ont. Le niveau sonore au pied des éoliennes étant équivalant au niveau sonore de l'intérieur d'une voiture. Mais, par temps de brouillard, le bruit peut être porté très loin. - La réception des ondes hertziennes peut être perturbée, ce qui provoque une image bruitée sur les récepteurs de télévision. Dans ce cas, il est fréquent que la société implantant les éoliennes finance la construction d'un nouvel émetteur de télévision. Les éoliennes produisent aussi des interférences électromagnétiques induites par leur générateur avec les radars, les radars météorologiques ... Ce qui produit un impact sur l'écosystème. - Des flashes très puissants sont émis toutes les cinq secondes en haut des mâts d'éoliennes à la demande de l'aviation civile pour des raison de sécurité. Ces flashes perturbent la quiétude nocturne de la campagne et sont une pollution lumineuse supplémentaire. - Il faut aussi tenir compte des couloirs de migrations des oiseaux, contacter des associations environnementales qui signalent les grands espaces de migration car les éoliennes ne doivent pas gêner ces déplacements. En effet elles peuvent constituer pour la migration des oiseaux un obstacle mortel puisque les pales en rotation sont difficilement visibles par mauvais temps ou la nuit. Les oiseaux peuvent alors entrer en collision avec celles-ci. Plus le parc éolien est dense, plus ce risque est grand. - De plus, par son principe de fonctionnement même, une éolienne absorbe l'énergie du vent et le rend turbulent, créant ainsi un effet de sillage jusqu'à dix diamètres de rotor derrière elle. - Les agences immobilières craignent une chute de l'immobilier dans les zones à proximité des parcs éoliens. Cependant, certaines études montrent que l'éolien n'a que peu d'influence sur les cours de l'immobilier. - Les riverains craignent généralement une dégradation de l'aspect visuel des sites concernés. En effet les éoliennes modifient le paysage généralement dans un aspect péjoratif. Les apports positifs - Il s'agit d'une forme d'énergie indéfiniment durable et propre et ne créé donc pas de gaz à effet de serre. -Une éolienne ne produit aucun rejet nocif pour la santé et l'environnement, ni pour les riverains, ni pour les générations futures. Elle permet surtout de créer de l'électricité totalement propre. -Elle ne nécessite aucun carburant. - Un autre avantage pour la région où est implanté le parc éolien : les taxes professionnelles et foncières payées par les exploitants du parc éolien. -Une éolienne attire des touristes. En effet en 2002 plus de 75% des touristes déclaraient être intéressés par la visite d'une centrale éolienne. C'était au départ une conséquence qui n'avait pas été envisagée. Les touristes viennent parfois de très loin pour observer et s'informer sur les éoliennes. Les retombées financières sur la région ne sont pas négligeables (hôtellerie, restauration). -Selon EDF, "[... ] l'énergie éolienne se révèle une excellente ressource d'appoint d'autres énergies, notamment durant les pics de consommation, en hiver par exemple." -Grâce aux éoliennes, certaines communes rurales peuvent revivre et assurer des travaux pour lesquels elles s'endettaient jusque là. En effet, l'entretien d'un parc éolien crée un seul emploi, mais l'étude, la fabrication, le montage et la maintenance d'un projet éolien génère plusieurs dizaines d'emplois. Le secteur est en expansion en France, il y a là une source de nouveaux emplois non négligeables. -Une éolienne ne produit pas de déchets toxiques ou radioactifs car une éolienne est constituée principalement de métal et de matière plastique. -Une éolienne est en grande partie recyclable car construite en acier. Après son temps de fonctionnement (environ 20 ans), elle est entièrement démontable. On peut même si besoin retirer la fondation en béton. Elle n'aura laissé aucun produit contaminant autour d'elle et pourra être facilement remplacée. Comme le dit Hubert Reeves, "chaque éolienne est garante d'un peu moins de gaz carbonique dans l'atmosphère ou d'un peu moins de déchets nucléaires à gérer par les générations à venir". Conclusion... Pour l'avenir L'impact de l'activité humaine sur l'environnement global menace la survie de la biosphère et des générations futures. Le réchauffement de la planète le prouve d'année en année avec la montée des eaux due à la fonte des glaces. Pourtant, c'est seulement depuis quelques années que l'homme commence à prendre conscience de ces dangers. L'utilisation d'énergies renouvelables est l'une des principales réponses à ce problème. En France, les éoliennes ne se développent réellement que depuis peu. Est elle en train de se rendre compte du fait qu'il faut qu'il faut trouver de nouvelles solutions pour le futur comme les énergies renouvelables ? Certes, d'un point de vue énergétique, l'énergie éolienne ne pourrait en aucun cas subvenir aux besoins de toute la France pour le moment. En effet, certaines zones comme par exemple la Bretagne et le Nord Pas de Calais possèdent des conditions favorables à leur implantation tandis que d'autres comme l'est et l'extrême sud-ouest ne sont pas adaptées à ce type d'énergie. Mais les éoliennes respectent la nature, elles ne rejettent rien, c'est un avantage incontestable. Une des solutions pour respecter l'environnement tout en ayant une production élevée est de coupler cette énergie avec d'autres types d'énergies renouvelables ; on peut par exemple coupler les éoliennes avec des panneaux solaires. L'énergie éolienne est donc exploitable comme source d'électricité mais pas en tout point de la France. Cependant avec les technologies futures, les critères d'implantation seront de moins en moins contraignants. Cela promet donc un bel avenir pour l'éolien si le gouvernement français se décide enfin à investir une part suffisante dans cette énergie et ainsi encourager son développement. A l'avenir, les spécialistes mettent en point plusieurs solutions pour augmenter le nombre d'éoliennes : -les éoliennes urbaines : "Eolien urbain" est un nom générique pour les systèmes de production d'énergie éolienne spécialement adaptés à l'environnement urbain (villes ...). L'éolien urbain est une technologie émergente. L'environnement urbain est particulièrement difficile pour la production d'énergie éolienne : vent turbulent avec des variations rapidesperturbé par les immeubles ... , sites d'implantation difficiles d'accès et peu adaptés à l'installation d'une éolienne (ancrages...). Mais le potentiel est important (tous les toits des bâtiments par exemple) et la production est proche de l'utilisation. - les éoliennes en mer ou offshore : depuis quelques années, l'implantation d'éoliennes sur la mer devient possible ; les éoliennes offshore. Le potentiel éolien en France augmente alors nettement. Les coûts de construction sont plus élevés en mer que sur terre, par contre la production d'électricité des éoliennes offshore est plus importante car cette implantation permet la mise en place d'éoliennes plus grosses qui sont entraînées par des vents plus forts et plus constants. -les éoliennes volantes : les scientifiques commencent à mettre au point des nouveaux types d'éoliennes dont les " générateurs électriques volants " (FEG). Ces " FEG " seront disposés en groupe dans des parcs éoliens aériens d'une superficie de 500m². Ils seront reliés à un treuil installé près de la station au sol par un câble de près de 8cm de diamètre qui transmettra un courant de 20 000volts. Les " FEG " s'élèveront du sol comme des hélicoptères. Une fois situés à 4500 mètres au-dessus du sol là où les vents peuvent parfois atteindre 300 à 400km/h, les 4 rotors seront inclinés vers le haut. Les " FEG "seront donc portés par le vent et profiteront de celui-ci pour faire tourner les turbines. Ces générateurs volants seraient situés à environ 4 500m au dessus du sol. La zone exploitable par l'énergie éolienne ne se limitera alors plus à la terre, ni à la mer mais s'étendra jusque dans les airs. L'énergie éolienne est donc exploitable comme source d'électricité mais pas en tout point de la France. Cependant avec les technologies futures, les critères d'implantation seront de moins en moins contraignants. Cela promet donc un bel avenir pour l'éolien si le gouvernement français se décide enfin à investir une part suffisante dans cette énergie et ainsi encourager son développement.

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Re: Les éoliennes Posté par centinex le 18/07/2008 22:18:33

Au fait il y a beaucoup plus intelligent que les éoliennes. Des techniciens ont pondu l'idée de construire des tubes qui monteraient jusqu'a plus d'un kilomètre d'altitude (en tour avec hauban), dans lequel serait montés des turbines. La difference de température d'air entre le sol et l'athmosphère a 1km d'altitude engendrerait des courant ascendant tres rapides et surtout constant dans la tour, qui entrainerait les turbines, afin de produire le courant. Beaucoup plus intelligent que les éolienne car 1) la puissance possible est importante, 2) elle est constante et donc facilement gérable dans le réseau (afin d'éviter les trous de production. Les éoliennes allemandes étaient responsables du dernier blackout européen...). La température au sol pourrait aussi etre artificiellement augementéee en couvrant la surface autour de la tour de serres (utilisés entre autre en culture).

Re: Les éoliennes Posté par centinex le 18/07/2008 22:06:36

Au fait il ya des erreures dans l'article. La boite de vitesse est un réducteur, qui permet de faire tourner l'alternateur plus vite que les pales (sinon il faudrait que les pales tournent a vitesses supersoniques pour atteindre le 50 Hz réseau...). Le rapport n'est pas variable (pas comme une boite de vitesse automobile). Précision, l'hélice est a pas variable pour changer l'angle d'attaque afin de varier puissance (couple) et vitesse. Si les pales sont perpendiculaire au sens du vent, le couple et maximal. Si les pales sont parallèle au sens du vent, l'hélice ne tourne pas : utilisé en cas de vent fort. Système de désenclenchement est en fait une "mise en girouette" (comme une grue de chantier) de la nacelle additioné d'un pas 0 sur l'hélice. L'éolienne s'oriente toute seule dans le sens du vent pour offrir une prise au vent minimale afin de ne rien péter.

Re: Les éoliennes Posté par centinex le 13/07/2008 21:24:04

"Les éoliennes, c'est beaucoup de vent pour pas grand chose" ^^

Re: Les éoliennes Posté par spy le 13/07/2008 12:18:58

jlbutre : tiens un môsieur qui vient de s'inscrire uniquement pour exposer sa salade anti-éolienne : On se doute bien que l'éolien ne represente pas l' alternative idéale et unique au nuclèaire ni au thermique . C'est l' addition de générateurs alternatifs qui permettra de s'affranchir à terme des monstrueuses et combien efficaces centrales thermiques a charbon ou a pétrole ou nucléaires . Les eoliennes n'en sont qu' a leur tout debut et des progrès sont a faire . Deja on voit apparaitre d' autres types : les éoliennes horizontales , peu couteuses et il faut faire confiance aux scientifiques pour trouver d' autres améliorations et develloper parallelement les autres solutions dites renouvelables . Les technologies avancent , comme bien souvent avec des hésitations , des erreurs, à tatons mais elles avancent .

Re: Les éoliennes Posté par centinex le 12/07/2008 21:59:11

Tout a fait Monsieur jlbutre ! Rien d'autre a ajouter. Et j'appele ca des "batteurs a oiseaux" moi...

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