L'énergie éolienne, qui tire son nom du Dieu grec du vent Eole, est produite par l'utilisation de l'énergie cinétique du vent. Les éoliennes sont des machines qui convertissent cette énergie en énergie mécanique, qui a été utilisée dans le passé pour des tâches comme pomper de l'eau ou moudre des grains.
L'énergie éolienne est devenue une source essentielle de production d'électricité pour un modèle énergétique plus propre et plus durable. Les progrès technologiques permettent à certains moulins à vent de produire de l'électricité à un prix aussi bas que celui des centrales à charbon ou atomique.
L'énergie éolienne : de quoi s'agit-il ?
C'est le vent qui est à l'origine de l'énergie éolienne. En effet, ce sont les courants d'air qui produisent ce type d'énergie cinétique. Le processus d'extraction s'effectue grâce au rotor et au générateur. Le premier transforme l’énergie cinétique du vent en mécanique et le second sert à la convertir en énergie électrique. C'est une énergie renouvelable qui a une grande importance dans la transformation du système de production.
Pour produire de l'électricité avec une centrale éolienne, le vent doit souffler à une vitesse favorable. Avant de créer un parc éolien, il faut faire une analyse du vent et de la zone dans laquelle il sera construit. Il faut tenir compte de la vitesse et de la fréquence du vent.
Pour mesurer ce dernier, il faut des équipements spécifiques, installés à différentes hauteurs. En fonction du budget, la zone et ses caractéristiques sont mesurées. Les endroits où seront placés les mâts doivent être pris en compte.
Comment fonctionne l'énergie éolienne ?
L'énergie éolienne est produite par la rotation des pales d'une éolienne, qui sont propulsées par le vent. La rotation mécanique des pales entraîne une génératrice qui produit de l'électricité.
Le mouvement rotatif est transmis à une boîte de vitesses qui accélère la rotation de la génératrice, augmentant ainsi la quantité d'électricité produite. L'électricité produite est ensuite envoyée sur le réseau électrique pour être distribuée aux consommateurs.
Le fonctionnement de l'énergie éolienne dépend du vent, qui doit souffler à une vitesse suffisante pour entraîner la rotation des pales.
Vous l'aurez compris, l'implantation des parcs éoliens doit se faire dans des lieux où la présence du vent est prédominante. Il est important d'orienter l'éolienne dans la direction du vent, grâce à une girouette positionnée sur la nacelle.
Chacune des éoliennes qui composent un parc est reliée aux autres par des câbles souterrains. Ces derniers servent à acheminer l'énergie électrique à un poste de transformation. L'électricité produite est ensuite transportée vers les centres de consommation.
Les différentes énergies éoliennes
Il existe actuellement deux modèles d'énergie éolienne, selon l'endroit où les dispositifs sont installés :
L'énergie éolienne terrestre
L'énergie éolienne terrestre (onshore) produit de l'électricité en exploitant le vent à partir de parcs éoliens qui se trouvent à terre. On installe ainsi une série d'éoliennes capables de transformer l'énergie cinétique du vent en une énergie électrique qui est injectée dans le réseau électrique pour la consommation.
L'énergie éolienne en mer
L'énergie éolienne en mer (offshore) est la source obtenue en exploitant la puissance du vent au large. Le vent atteint en mer une vitesse plus élevée et plus constante en raison de l'absence d'obstacles. Afin d'exploiter au maximum cette ressource, des structures sont développées sur les fonds marins et équipées des dernières innovations techniques.
Comment est constituée une éolienne ?
L'éolienne est un générateur d'électricité qui est activé par l'action du vent. Ce dernier fait bouger l'hélice. Grâce à son système mécanique d'engrenages, le rotor du générateur est mis en rotation et le courant est généré à partir de là. L'éolienne dispose d'un grand nombre de composantes :
- La nacelle : c'est l'enveloppe qui protège les composants fondamentaux de l'éolienne,
- Le rotor : il permet de transformer l'énergie du vent en énergie mécanique. Il est composé du moyeu, des pales et d'un mécanisme permettant de modifier le pas des pales,
- Les lames : ce sont elles qui captent le vent et transmettent son énergie au concentrateur,
- L'arbre à basse vitesse : il est chargé de connecter le moyeu du rotor au multiplicateur correspondant,
- L'arbre à grande vitesse : il tourne à 1 500 tours par minute pour faire fonctionner le générateur,
- Un générateur électrique,
- Le multiplicateur : il augmente la vitesse de l'arbre à grande vitesse de sorte qu'il tourne jusqu'à 50 fois plus vite que l'arbre à faible vitesse,
- Le contrôleur électronique : il surveille et contrôle le mécanisme d'orientation,
- Le mât : il sert de soutien au rotor et à la nacelle,
- Le panneau et l'anémomètre : les signaux électroniques de l'anémomètre s'y connectent lorsqu'une vitesse de vent d'environ 5 m/s est produite,
- L'unité de refroidissement : son ventilateur est chargé de refroidir le générateur,
- Le mécanisme d'orientation : il contrôle la direction du vent avec le panneau.
Tous ces éléments réunis assurent le bon fonctionnement de l'éolienne et doivent être soumis à un entretien régulier.
Les avantages de l'éolienne
L'utilisation de l'énergie éolienne apporte un certain nombre d'avantages.
Une source d'énergie inépuisable
L'éolienne est une source d'énergie renouvelable. On peut toujours compter sur le vent, source abondante et inépuisable, pour produire de l'énergie. Il est également très fréquent dans de nombreuses régions du monde.
Peu de place occupée
Pour produire et accumuler la même quantité d'énergie électrique, un parc éolien a besoin de moins de terrain qu'un champ photovoltaïque. L'éolienne est également réversible, ce qui signifie que la zone occupée par le parc éolien peut facilement être restaurée pour renouer avec le terrain préexistant.
Pas de pollution
Après le solaire, l'énergie éolienne fait partie des sources d'énergie qui sont les plus propres. En effet, lors de sa production, elle n'implique pas de processus de combustion. Elle ne produit ainsi pas de gaz toxiques ni de déchets solides.
Un coût de réalisation faible
Les coûts des turbines électriques éoliennes et de leur entretien sont relativement faibles. Le coût par kW produit est assez faible dans les zones très ventées. Dans certains cas, le coût de production est le même que celui du charbon, voire du nucléaire.
Compatible avec d'autres activités
Les activités agricoles et d'élevage coexistent harmonieusement avec l'activité d'un parc éolien. Cela signifie qu'il n'a pas d'impact négatif sur l'économie locale. L'éolienne permet aux agriculteurs de ne pas interrompre le développement de leur activité traditionnelle. Elle génère en même temps une nouvelle source de richesse.
Combien y a-t-il d'éoliennes en France ?
Le parc actuel français compte aujourd'hui 8 000 éoliennes terrestres réparties sur 1 942 sites concentrées à 60% sur trois grandes régions : les Hauts-de-France, l'Occitanie et le Grand-Est.
Au 31 décembre 2021, le parc éolien français atteint une puissance de 18,9 GW dont 1 GW a été raccordé au cours de l’année 2021, soit 8 % de moins qu’en 2020. La puissance des projets en cours d’instruction s’élève à 13,7 GW.
La production d’électricité éolienne s’est élevée à 36,8 TWh au cours de l’année 2021, soit 7,8 % de la consommation électrique française.
L'énergie éolienne convertit une ressource inépuisable en électricité. Il s'agit d'un investissement précieux et durable. L'exploitation du vent nécessite l'installation de moulins avec des dizaines d'éoliennes.
C'est une solution pratique pour limiter l'utilisation des énergies fossiles et ainsi protéger l'environnement. Malgré son intermittence, l'énergie éolienne se présente ainsi comme une alternative dans ce monde où la pollution est immense.
Pour aller plus loin, n'hésitez pas à consulter notre article sur l'histoire de l'énergie éolienne.
