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Energie renouvelable : Lénergie éolienne. Lénergie éolienne est lénergie du vent et plus spécifiquement, lénergie tirée du vent au moyen dun dispositif.

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1 Energie renouvelable : Lénergie éolienne

2 Lénergie éolienne est lénergie du vent et plus spécifiquement, lénergie tirée du vent au moyen dun dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne. Lénergie éolienne est une énergie renouvelable, elle tire son nom dEole (en grec ancien Α ολος / Aiolos) le nom donné au dieu du vent dans la Grèce Antique.

3 Une éolienne ou un aérogénérateur est un dispositif permettant dutiliser lénergie éolienne pour produire de lélectricité. Son utilisation a débuté à la fin du XIXe siècle, au Danemark.

4 Fonctionnement : L'éolienne est accouplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien il 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 dénergies. Une éolienne produit de lélectricité grâce aux éléments suivants qui la composent :

5 Une hélice, montée sur laxe du rotor de lalternateur, constitué de trois pales en matériaux composites mesurant entre 5 et 80 mètres de diamètre, servant à convertir de façon aérodynamique lénergie éolienne en énergie mécanique sur un arbre tournant lentement. Le centre du rotor est à 40,7 mètres de hauteur et son diamètre de 29,7 mètres. Une boîte de vitesses servant à accroître la vitesse de larbre du rotor pour le générateur. Un générateur produisant de lélectricité.

6 Un système de commande et de protection servant à optimiser le rendement et à conserver la machine en état de fonctionnement dans des limites sécuritaires. Une tour cylindrique en acier dune hauteur comprise entre 60 et 100 mètres qui permet de placer le rotor à une hauteur élevée au-dessus du sol, où la vitesse du vent est supérieure et les effets des obstacles locaux sont moindres. Une cabine de dispersion à la base de léolienne, permettant de se connecter au réseau délectricité existant, afin de pouvoir y injecter lénergie produite et non consommée directement.

7 Une nacelle située en haut de la tour et qui comporte toute linstallation de production délectricité : le multiplicateur de vitesse, le (ou les) générateur(s), les systèmes de frein et dorientation de léolienne et les composants électriques, pneumatiques et électroniques, nécessaires pour convertir le mouvement de rotation du rotor en énergie électrique à la sortie de lalternateur.

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9 Le rotor entraîne un générateur par lintermédiaire dun multiplicateur de vitesse à engrenages. Lensemble est monté sur une nacelle placée au sommet dune tour tubulaire en acier, la nacelle sorientant automatiquement au vent. Léolienne utilise la force du vent pour actionner les pales dun rotor. Lénergie mécanique produite par la rotation des pales est transformée en énergie électrique grâce un générateur.

10 Une éolienne se compose dun mât pouvant mesurer de 10 à 100 mètres de haut selon la puissance de la machine. Sur le mât est installée une nacelle renfermant la génératrice électrique qui est entraînée par un rotor de 2 ou 3 pales mesurant entre 5 et 80 mètres de diamètre.

11 Le générateur est équipé de deux bobinages lui permettant de produire de lélectricité à deux vitesses de rotation (750 et 1000 tr/mn). Le petit générateur (45 kW) est utilisé dans les faibles vitesses de vent et permet doptimiser la production. Dans les deux cas, la vitesse de rotation est fixe quelque soit la vitesse du vent, liée à la fréquence fixe du réseau EDF, 50 Hz. Cette fréquence constante passe par une vitesse de rotation constante des pâles. Cette dernière est obtenue par régulation notamment avec lorientation des pâles.

12 Une éolienne fonctionne uniquement quand il y a du vent. Elle tourne en effet lorsque la vitesse du vent sétablit entre 15 et 90 Km/h, vitesse au-delà de laquelle léolienne sarrête automatiquement pour des raisons de sécurité. Dans la plupart des cas, lélectricité ainsi produite est acheminée par un câble électrique souterrain jusquau poste de livraison EDF.

13 Production énergétique Lénergie est transmise par un réseau de fils reliant les éoliennes à un poste de transformation. En augmentant le voltage de lélectricité, le poste permet de transférer directement lénergie sur la ligne de transport de 230 kilovolts dHydro Québec.

14 Puissance fournie par une éolienne : Les éoliennes de taille moyenne sont équipées de rotors mesurant entre 15 et 30m de diamètre, avec des puissances comprises entre 100 et 400kW. La puissance dune éolienne peut aller jusquà 3 MW. Ces aérogénérateurs sont parfois regroupés, et ces groupes d'éoliennes appelés centrales éoliennes peuvent représenter une puissance jusqu'à 1200MW. Les aérogénérateurs produisent différentes quantités délectricité. Des rotors de 1 m de diamètre environ produisent quelques centaines de watts délectricité. Les rotors dun diamètre de près de 75 m produisent un mégawatt.

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16 Les éoliennes actuelles ont besoin dun vent dans la gamme de 11 à 90 Km/h (3 à 25 m/s). Les futures éoliennes accepteront des vents de moins de 4 à plus de 200 Km/h (1 à 60 m/s). Formule La puissance P (en kW) fournie par une éolienne interceptant une section S (en m 2 ) d'un vent soufflant à une vitesse V (en m/s) est donnée par la formule P = k x S x V 3 (le coefficient k valant 0,37 pour une éolienne idéale).

17 Les avantages Lénergie éolienne est une énergie renouvelable et non polluante. Une installation éolienne est prévue pour durer au moins 20 ans et son achat est amorti au bout denviron dix années. Parmi les énergies renouvelables, lénergie éolienne a le plus fort potentiel de développement.

18 Les éoliennes à axe horizontal (EAH) et à axe vertical (EAV).

19 Différents types d'éoliennes :

20 A lintérieur dune éolienne

21 1 : Rotor 2 : Pales 3 : Nacelle 4 : Mât 5 : Dispositif dorientation de la nacelle 6 : Boîte de vitesse 7 : Frein 8 : Système de désenclenchement 9 : Boîtier électronique de contrôle 10 : Générateur électrique 11 : Anénomètre et contrôle de la direction du vent

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23 Bibliographie


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