Les énergies renouvelables permettent de produire de l’électricité grâce aux forces naturelles présentes sur la planète : l’eau, le vent, le soleil, la chaleur de la Terre, etc. Si ces moyens de production ont un fonctionnement qui semble tomber sous le sens a priori, il est toujours intéressant de se pencher sur la manière donc ils fonctionnent effectivement.
On vous expliquait ici comment un panneau solaire photovoltaïque fabrique de l’énergie. On se penche aujourd’hui sur comment une éolienne produit de l’électricité.
Comment fonctionne une éolienne ?
L’idée de l’éolienne, vous le savez probablement, c’est de produire de l’électricité grâce à la force du vent. C’est une sorte de moulin de l’air (call me Walt Whitman).
A l’œil nu, on peut observer certains des éléments qui la composent : Une base en béton pour que tout tienne, un mât, un moyeu et des pales qui partent de ce moyeu. La partie de la pale qui rejoint le moyeu s’appelle le rotor.
A l’intérieur de l’engin, on observe les éléments qui produisent l’électricité. Un générateur est installé au fond de la nacelle (la partie derrière les pales/moyeu/rotors). Le vent qui fait tourner les pales actionne ce générateur et transforme cette énergie mécanique en électricité, qui passe ensuite dans le transformateur à la base de l’éolienne pour être ensuite injectée dans le réseau.
Lorsque la vitesse du vent est comprise entre 10 et 90 km/h l’éolienne a assez de matière pour se mettre en marche et être active. En fonction de la trajectoire du vent, l’éolienne peut même changer l’orientation de sa nacelle pour pouvoir être toujours face au vent (comme Bob Morane). Une fois bien positionnée, les pales tournent et tout le reste est littérature, ou courant continu.
L’efficacité de l’éolienne ne dépend pas que de sa puissance. Il est important qu’elle soit implantée dans un environnement où le vent souffle, mais de manière régulière et avec une force relativement égale. La puissance moyenne d’une éolienne terrestre est située entre 2 et 4 MW. C’est la quantité maximum d’énergie qu’elle peut produire en une seconde, si les conditions sont réunies.
Le saviez-vous ? Les éoliennes ont un meilleur rendement en hiver, parce que les vents y sont plus importants et soutenus.
Oui mais pourquoi parfois les éoliennes ne fonctionnent pas alors qu’il y a du vent ?
Comme on vous l’expliquait, pour qu’une éolienne puisse produire correctement, il est nécessaire que la vitesse du vent oscille entre 10 et 90 km/h. Un vent inférieur à 10 km/h (une brise quoi) est donc insuffisante pour faire démarrer et tourner les pales d’une éolienne. Une pale d’éolienne, c’est environ 50 m de long, il faut donc une légère impulsion pour la faire bouger.
De la même manière, un vent trop fort ou dont la trajectoire est changeante est dangereux pour la bonne marche de l’appareil. En effet, chaque pale pèse 6 à 7 tonnes ; donc si elles peuvent rester solidement attachées, c’est aussi bien.
Les zones les plus favorables à l’implantation d’éoliennes sont le Pas-de-Calais, la vallée du Rhône, la Vendée et la côte languedocienne.
Une éolienne tourne donc à des vitesses différentes lorsqu’elle est en marche, dépendant de la force du vent. C’est la raison pour laquelle quand on les observe, parfois leur rythme varie d’un jour à l’autre.
Bien qu’elles ne fonctionnent pas en continu, on a calculé qu’en un an, une éolienne produit autant d’électricité que si elle avait fonctionné à puissance maximale 25% du temps (donc un trimestre). C’est ce qu’on appelle le facteur ou le taux de charge. En 2020, ce facteur de charge était de 26,35%.
Des innovations sont faites et de nouvelles générations d’éoliennes, dites toilées, peuvent fonctionner même lorsque le vent est très faible, afin de pouvoir en implanter même dans les régions qui ne sont pas particulièrement connues pour leurs épisodes venteux.
Quels sont les différents types d’éoliennes ?
Globalement il existe deux types d’éoliennes : les éoliennes terrestres et les éoliennes en mer (off-shore). Oui il existe des sous catégories, mais je fais simple.
Une éolienne n’a pas la même puissance, et à ce titre ne produit pas la même quantité d’énergie, selon qu’elle est sur Terre ou en mer.
Alors qu’une éolienne terrestre a une puissance comprise entre 2 et 4 MW comme on l’a vu, une éolienne en mer peut avoir une puissance située entre 6 et 9 MW, voire 10 MW pour les plus puissantes. Pourquoi une telle différence ? L’intérêt de poser une éolienne en mer, c’est que les vents y sont plus soutenus et plus réguliers. Les iles britanniques, la Norvège, le Danemark ou encore les Pays-Bas possèdent de nombreux parcs éoliens off-shore, parce que ça souffle pas mal. La France en en revanche, n’en comptabilise pour le moment qu’un seul. De multiples projets sont en cours de développement. La France dispose du second gisement éolien off-shore : autant en profiter !
Au niveau même des éoliennes en mer, il existe deux types de structures différents : l’éolien posé et l’éolien flottant. L’éolien posé est implanté à proximité des côtes et a une base fixée à faible profondeur. Les éoliennes flottantes quant à elles, comme leur nom le laisse entendre, flottent sur une plateforme (oui, oui) qui est elle-même ancrée dans les fonds marins, plus profonds. A voir, c’est assez impressionnant.
L’énergie éolienne est un levier important dans les ambitions de transition énergétique à l’échelle mondiale. Son développement sur le territoire français permettra d’atteindre nos objectifs en termes de production d’énergies renouvelables à l’horizon 2030.