Énergie éolienne

L'énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent.

L'énergie éolienne est une énergie renouvelable, elle tire son nom d'Éole (en grec ancien Αἴολος / Aiolos), le nom donné au dieu du vent dans la Grèce antique .

L'énergie éolienne peut être utilisée de deux manières : 

Conservation de l'énergie mécanique: le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (Navire à voile ou char à voile), pour pomper de l'eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour irriguer ou abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d'un moulin. 

Transformation en énergie électrique: l'éolienne est couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne de manière autonome avec un générateur d'appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d'énergie.

1 - Situation actuelle de la technologie

1.1 Un peu d'histoire

Par la suite, pendant plusieurs décennies, l'énergie éolienne a servi à produire de l'énergie électrique dans des endroits reculés et donc non-connectés à un réseau électrique. Des installations sans stockage d'énergie impliquaient que le besoin en énergie et la présence d'énergie éolienne soit simultanés. La maîtrise du stockage d'énergie par batteries a permis de stocker cette énergie et ainsi de l'utiliser sans présence de vent, ce type d'installation ne concernant que des besoins domestiques, non appliqués à l'industrie.

Depuis les années 90, l'amélioration de la technologie des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 1 MW. Ces unités se sont démocratisées et on en retrouve aujourd'hui dans plusieurs pays. Ces éoliennes servent aujourd'hui à produire du courant alternatif pour les réseaux électriques, au même titre qu'un réacteur nucléaire, un barrage hydro-électrique ou une centrale thermique au charbon. Cependant, les puissances générées et les impacts sur l'environnement ne sont pas les mêmes.

1.2 Comparatif des installations productrices d'électricité

un aérogénérateur : de quelques kilowatts jusqu'à environ 1 MW (Record : 6 MW ; éolienne E112 de la société allemande Enercon) 

un champ solaire photovoltaïque : de quelques centaines de watts jusqu'à environ 10 MW (Record : 10 MW ; centrale solaire Bavaria solarpark en Allemagne) 

une centrale hydro-électrique : de quelques kilowatts jusqu'à environ 100 MW (Record : 700 MW ; turbine du Barrage des Trois Gorges en Chine) 

un réacteur nucléaire : de l'ordre de 1 000 MW en général (record : 1 550 MW à la centrale nucléaire de Civaux au sud de Poitiers .

Toutefois la comparaison de puissance entre des techniques de production d'électricité aussi différentes que le nucléaire , le solaire ou l'éolien n'apporte que des informations limitées puisqu'à puissance égale leurs productions d'électricité annuelles sont fortement différentes .

Pour le nucléaire , le chiffre de production couramment retenu est de 7.000 MWh par MW de puissance installée . Les centrales nucléaires fonctionnent en moyenne 7.000 heures d'équivalent plein régime sur les 8.760 heures annuelles . Elles pourraient fonctionner 8.760 heures s'il n'y avait les arrêts pour entretien , le fonctionnement à puissance réduite de nuit et pendant la saison creuse de consommation . Le chiffre retenu pour l'éolien Européen installé est de 2.000 MWh de production annuelle par MW de puissance . Les éoliennes fonctionnent donc 2.000 heures d'équivalent plein régime par an . Le solaire photovoltaique produit entre 1.000 et 1.200 MWh par MW de puissance en France . Cette production varie en fonction du rendement des installations ( celles d'avant l'an 2000 étaient de 10 % alors que les nouvelles font plutôt 15 % ) et en fonction de l'ensoleillement du lieu . Les chiffres annuels de production solaire photovoltaïque annoncés par différents pays montrent des cas extrêmes : en Allemagne ils sont de 574 MWh par MW , et en Californie de 1.458 MWh par MW .

1.3 Utilisation de l'énergie éolienne en site isolé

1.4 Énergie éolienne dans le réseau électrique français

RTE (Réseau de Transport d'Électricité), une filiale de EDF, achemine le courant électrique à travers le réseau. Ce courant électrique doit avoir une fréquence de 50 Hz (en France comme dans de nombreux pays à travers le monde, voir article : Réseau électrique).

Une éolienne raccordée au réseau se doit donc de fournir cette fréquence quelque soit la vitesse du vent. Cette fréquence constante passe par une vitesse de rotation constante des pales. Cette dernière est obtenue par régulation notamment avec l'orientation des pales.

Si la vitesse du vent est trop faible (par exemple moins de 10 km/h), l'éolienne s'arrête en raison des forces de frottement sec qui s'opposent à la rotation de l'hélice. Cette diminution de la vitesse de rotation ne permet plus de fournir cette fréquence. Dans ce cas, l'éolienne n'est donc plus productrice d'électricité, mais pourrait au contraire devenir consommatrice, il est donc nécessaire de la déconnecter.

Si la vitesse du vent est trop forte (supérieure à 100 km/h par exemple), l'éolienne est mise en sécurité et déconnectée du réseau, ses pales sont mises en drapeau et s'arrêtent pour éviter des sollicitations qui pourraient les briser.

La loi française oblige EDF à acheter le courant produit par les éoliennes ou par tout autre système de production d'électricité. D'autre part, le tarif d'achat de l'énergie éolienne est bonifié pour favoriser cette jeune filière en plein développement et permettre à la France d'atteindre les objectifs de la directive européenne.

1.5 Caractéristiques techniques