Qu’est-ce qu’une éolienne ?
Une éolienne est un dispositif qui utilise la force du vent pour faire tourner ses pales et convertir cette puissance de rotation en électricité.
Contrairement à la production d’énergie thermique, les éoliennes n’utilisent que l’énergie naturelle et sont donc considérées comme des générateurs propres. Elles doivent être installées dans de grands espaces où le vent est abondant. Il existe également des éoliennes offshore, qui sont installées sur la mer. Elles offrent ainsi plus d’espace que sur terre et produisent de l’électricité de manière plus stable que sur cette dernière. Elles sont principalement utilisées en Europe.
Avantages de l’énergie éolienne
- Elle respecte de l’environnement, car la production d’électricité n’émet pas de dioxyde de carbone.
- L’énergie du vent étant utilisée comme source d’énergie, il est possible de produire de l’électricité tant que le vent souffle.
Inconvénients de l’énergie éolienne
- La production d’électricité génère du bruit.
- L’électricité étant produite par le vent, la quantité d’électricité produite est facilement influencée par les conditions météorologiques et d’autres facteurs.
Présentation de l’éolienne
L’énergie éolienne est désormais une méthode de production d’électricité adoptée à l’échelle mondiale. Les pays disposant de la plus grande quantité d’énergie éolienne sont, en 2017, la Chine, les États-Unis, l’Allemagne, l’Inde et l’Espagne ainsi que la France, se situant dans le top 10.
Principe de l’éolienne
Cette section explique le fonctionnement de l’énergie éolienne et ses principes. Les éoliennes captent d’abord la force du vent à l’aide de grandes pales. Ces dernières transforment le vent, qui vient principalement de l’avant, en force de rotation. Les pales commencent alors à tourner et sont reliées à un multiplicateur central. Ce dernier utilise des engrenages pour amplifier la puissance de rotation afin qu’elle corresponde à celle requise par le générateur. La puissance de rotation transmise par le multiplicateur est ensuite convertie par le générateur, puis envoyée à la sous-station.
Il existe deux types d’éoliennes, en fonction de la direction des pales : le type à axe horizontal et celui à axe vertical. L’éolienne à axe horizontal est une éolienne dont les pales sont perpendiculaires au sol. L’éolienne à axe vertical tourne quant à elle parallèlement au sol. Le type à axe horizontal est généralement associé à la production d’énergie éolienne, mais le vertical se caractérise par son faible niveau de bruit par rapport à celui-ci. Toutefois, en raison de leur faible puissance, elles sont utilisées dans de petites zones telles que les parcs.
Taille des éoliennes
Les éoliennes sont définies par la Commission électrotechnique internationale (CEI) comme des micro-éoliennes pour les produits d’une puissance inférieure à 1 kW, des petites éoliennes pour les produits d’une puissance comprise entre 1 et 50 kW et des grandes éoliennes pour les produits d’une puissance supérieure ou égale à 50 kW.
1. Petite éolienne
Les petites éoliennes sont définies comme celles dont la surface de réception du vent est inférieure ou égale à 200 m2 et dont le diamètre de l’hélice est inférieur ou égal à 16 m.
2. Grande éolienne d’une puissance nominale de 600 kW
Pour les grandes éoliennes d’une puissance nominale de 600 kW, la hauteur de la tour est généralement de 40 à 50 m et le diamètre de l’hélice de 45 à 50 m.
*A titre indicatif, 40 m équivaut à un immeuble de 10 étages.
3. Grande éolienne de 1 000 kW à 2 000 kW
Pour les grandes éoliennes d’une puissance nominale de 1 000 kW à 2 000 kW, la hauteur de la tour est de 60 à 80 m et le diamètre de l’hélice de 60 à 90 m.
*A titre indicatif, 60 m équivaut à un immeuble de 15 étages.
Localisation de l’éolienne
L’emplacement de l’éolienne peut être divisé en deux grandes catégories : les installations “onshore” et celles “offshore”.
1. Éolienne onshore
Les éoliennes terrestres (onshore) peuvent être installées sur de vastes étendues de terre où des vents d’une certaine vitesse (généralement 6 m ou plus par an) soufflent régulièrement.
Les zones où soufflent des vents répondant aux conditions requises peuvent être vérifiées en consultant les cartes locales des vents ou en demandant à un prestataire de services de simulation d’effectuer une simulation.
2. Éolienne offshore
Les éoliennes offshore sont des éoliennes construites sur la mer ou sur des lacs pour produire de l’énergie éolienne.
Par rapport aux éoliennes terrestres, ces éoliennes peuvent produire plus d’énergie de manière plus stable et éviter les risques tels que le bruit ainsi que les pertes humaines. Elles sont installées non seulement en mer, mais aussi dans les lacs, les fjords et les ports.
Le principal avantage de l’énergie éolienne en mer est qu’elle permet d’exploiter la puissance du vent sans occuper de précieuses ressources terrestres. De plus, les éoliennes offshore peuvent être construites dans des zones où la vitesse du vent est élevée. Cela signifie qu’elles peuvent produire de grandes quantités d’électricité. La recherche et le développement dans le domaine des énergies renouvelables étant de plus en plus actifs, on s’attend à ce que cette méthode de production d’électricité joue un rôle clé dans la prochaine génération d’approvisionnement en énergie.
La popularité croissante de l’énergie éolienne en mer s’explique par l’intérêt mondial grandissant pour la décarbonisation. Avec la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte, promulguée le 18 août 2015, la France s’est fixée pour objectif d’atteindre 32 % d’énergies renouvelables dans la consommation totale d’énergie de la France à horizon 2030. La France doit donc augmenter sa production d’énergie renouvelable si elle veut atteindre cet objectif.
D’une manière générale, les énergies renouvelables comprennent l’hydroélectricité et l’énergie solaire. Toutefois, la quantité d’énergie produite dépend respectivement de l’importance des précipitations et de l’ensoleillement (heure de la journée). L’énergie éolienne peut compenser les faiblesses de l’énergie solaire. En effet, elle peut produire de l’électricité de manière stable, même la nuit.
Toutefois, l’énergie éolienne ne peut pas produire d’électricité pendant les périodes de faible vent ou lors du passage de tempêtes ou de typhons. Il est donc important de ne pas compter sur une seule méthode de production d’électricité, mais de la compléter par d’autres méthodes de production. L’augmentation de la production d’électricité en mer pourrait aider à éliminer les centrales électriques à combustible fossile. Cela permettrait de contribuer à atteindre l’objectif d’émissions de gaz à effet de serre presque nulles d’ici 2050.
Le principal inconvénient de l’énergie éolienne en mer est son coût élevé. L’investissement initial et les coûts de maintenance de l’énergie éolienne en mer sont beaucoup plus élevés que les terrestre. Un autre inconvénient est le risque d’incidences négatives sur l’environnement. Le bruit, la détérioration du paysage et l’impact sur la vie marine suscitent des inquiétudes.
3. Éolienne offshore flottante
Il existe deux types d’éoliennes offshore : le “type fixe”, où le générateur est fixé au fond de la mer, et le “type flottant”, où le générateur flotte sur celui-ci.
Le type fixe est limité aux eaux peu profondes, mais il est robuste et permet d’installer des générateurs de grande taille. Les systèmes flottants, quant à eux, sont limités en termes de taille et d’efficacité des générateur. Ils peuvent en revanche être installés en grand nombre dans n’importe quel endroit.
En Europe et aux États-Unis, le type fixe est le plus courant. D’autre part, les éoliennes flottantes, qui sont moins limitées en termes de lieu d’installation, commencent à attirer l’attention au Japon. La raison étant leur capacité à augmenter la quantité d’énergie produite par les éoliennes offshore dans les eaux plus profondes près de la côte. L’installation d’éoliennes flottantes présente de nombreux défis en termes de coût et de transport de l’énergie, et des recherches supplémentaires sont nécessaires.