les éoliennes

« Les éoliennes En effet, celles-ci sont composées d’hélices qui tournent grâce au vent.

Leur rotation permet ensuite d’enclencher le mécanisme présent dans l’éolienne, composé d’un multiplicateur qui permet de transformer la puissance de l’énergie créée en une puissance plus élevée ; d’un générateur qui transforme cette énergie en courant électrique direct ; puis d’un transformateur qui le transforme à son tour en courant alternatif. Une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, dite énergie éolienne, laquelle est ensuite le plus souvent transformée en énergie électrique.

Les éoliennes produisant de l'électricité qui sont appelées « aérogénérateurs », tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées « éoliennes de pompage » ou « pompes à vent ». Les pays du monde où les champs éoliens sont les plus nombreux sont la Chine, les ÉtatsUnis, l'Allemagne, l'Espagne, l'Inde, le Royaume-Uni et, en proportion de la population, le Danemark Comme l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables intermittentes, l'éolien peut constituer un système d'alimentation autonome, mais il nécessite alors soit une source d'énergie d'appoint pour les périodes moins ventées (par exemple des centrales à gaz), soit un stockage d'énergie de réseau (batteries, stockage hydraulique ou, plus récemment, hydrogène, méthanation, air comprimé), soit encore un réseau électrique intelligent. L'ancêtre de l'éolienne est le moulin à vent, apparu en Perse dès l'an 620 et suivi de la pompe à vent, apparue au IXe siècle dans l'actuel Afghanistan.

De nos jours, ils sont encore utilisés couplés à une pompe à eau, généralement pour drainer et assécher des zones humides ou au contraire irriguer des zones sèches ou permettre l'abreuvage du bétail. Une éolienne à axe horizontal est une hélice perpendiculaire au vent, montée sur un mât.

La hauteur est généralement de 20 m pour les petites éoliennes, et supérieure au double de la longueur d'une pale pour les modèles de grande envergure. L'éolienne la plus courante, à axe horizontal, se compose d'un mât, une nacelle et un rotor. Des éléments annexes, comme un poste de livraison pour injecter l'énergie électrique produite au réseau électrique, complètent l'installation. Une telle éolienne se modélise principalement à partir de ses caractéristiques aérodynamiques, mécaniques et électrotechniques Le mât permet de placer le rotor à une hauteur suf sante pour permettre son mouvement (nécessaire pour les éoliennes à axe horizontal), ou à une hauteur où le vent souf e de façon plus forte et plus régulière qu'au niveau du sol.

Le mât abrite généralement une partie des composants électriques et électroniques (modulateur, commande, multiplicateur, générateur, etc.) fl fi La nacelle est montée au sommet du mât et abrite les composants mécaniques et pneumatiques et certains composants électriques et électroniques nécessaires au fonctionnement de la machine.

La nacelle peut tourner pour orienter la machine dans la bonne direction. Le rotor est composé du nez de l'éolienne recevant les pales (en général trois), xé sur un arbre tournant dans des paliers installés dans la nacelle.

Le rotor, solidaire des pales, est entraîné par l'énergie du vent.

Il est branché directement ou indirectement (via un multiplicateur de vitesse à engrenages) au système mécanique qui utilise l'énergie recueillie (pompe, générateur électrique, etc.). Pour des raisons de sécurité, il est nécessaire d'immobiliser les pales lorsque le vent est trop fort.

En effet, les pales échissent sous la force du vent et, par vent trop fort, viendraient percuter le mât..

Les pressions exercées sur une éolienne augmentent donc très rapidement à mesure que sa taille augmente.

Ainsi la longueur maximale d'une pale est-elle limitée par la résistance de ses matériaux. Les pales de grande taille sont réalisées avec des matériaux composites à base de bre de verre ou de carbone et une résine époxy ou polyester15 ; d'autres matériaux peuvent être utilisés16.

Les éoliennes plus petites peuvent être construites dans des matériaux moins chers, tels que la bre de verre, l'aluminium ou le bois lamellé. Chaque pale en rotation se comporte comme un gyroscope, et du fait de la force de gravité qui s'exerce sur elle, elle est soumise à une force de précession qui, étant perpendiculaire à la fois à l'axe de rotation et à la force de gravité, est horizontale.

Cette force de précession est donc parallèle à la pale lorsque celle-ci est horizontale, et lui est perpendiculaire lorsque la pale est verticale.

À terme, ces changements cycliques de force sur les pales peuvent fatiguer et faire casser la base des pales, ainsi que l'axe de la turbine. Les vibrations diminuent quand le nombre de pales augmente.

En plus de fatiguer les mécanismes, certaines vibrations sont audibles et provoquent des nuisances sonores. Cependant, les éoliennes possédant moins de pales, plus grandes, fonctionnent à un nombre de Reynolds plus élevé, et sont par conséquent[réf.

nécessaire] plus ef caces.

Le prix d'une éolienne augmentant avec le nombre de pales, le nombre optimal pour un système à axe horizontal est donc de trois, car avec deux pales les problèmes de balourd seraient plus importants.

En effet, le nombre de pales doit être impair pour que l'équilibrage soit optimal17. Les rotors à nombre pair de pales ne nécessitent pas obligatoirement de xer individuellement chaque pale sur un moyeu.

Aussi, beaucoup d'éoliennes commercialisées ont deux pales, car il est plus facile et plus économique de fabriquer celles-ci d'un seul tenant.

Les éoliennes à trois pales, plus silencieuses, doivent généralement être montées sur place. par vent trop fort les éoliennes sont alors arrêtées et orientées pour offrir la moindre prise au vent. Des essais ont été effectués (2004) pour utiliser des pales cylindriques et béné cier de l'effet Magnus. Éolienne à axe vertical fi fi fi fi fi fl fi Outre les éoliennes classiques à axe horizontal parallèle à la direction du vent, les éoliennes dites « à axe vertical » présentent un axe perpendiculaire à la direction du vent.

L'axe est souvent positionné à la verticale, mais des éoliennes de ce type peuvent aussi être positionnées à l'horizontale18,19.

Ce type d'éoliennes se décline suivant plusieurs principes. Le type Savonius, constitué schématiquement de deux ou plusieurs godets demicylindriques légèrement désaxés, présente un grand nombre d'avantages.

Outre son faible encombrement, qui permet d'intégrer l'éolienne aux bâtiments sans en dénaturer l'esthétique, il est peu bruyant.

Il démarre à de faibles vitesses de vent et présente un couple élevé quoique variant de façon sinusoïdale au cours de la rotation.

Du fait de leur faible encombrement au sol, de leur bon rendement et du besoin d'un très faible vent, ils sont utilisés en ville sur les toits des maisons, sur des bateaux, comme le Hornblower Hybrid, ou encore dans la Tour de la Rivière des Perles, une tour à énergie positive.

Ils sont également adaptés à une position horizontale, l'axe de rotation restant perpendiculaire au vent et non dans le pro l du vent, comme les éoliennes classiques à axe horizontal. Une déclinaison de ce type d'éolienne est.... »