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2. Un peu de mécanique 3. Puissance 1. Exemples 4. Les 2 types de technologie 5. Constat des installations 6. Impacts sur.

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1 2. Un peu de mécanique 3. Puissance 1. Exemples 4. Les 2 types de technologie 5. Constat des installations 6. Impacts sur lenvironnement 7. Aspects économiques

2 1. Exemples

3 1. Exemples 1.1 Cabrespine

4 1. Exemples Généralités : Nom du champ : Haut Cabardès - Cabrespine Pays : France Département / Zone : Aude (11) Région : Languedoc-Roussillon Développeur : Eole-Res Exploitant : Eole-Res Partie 1 : Commune : Cabrespine Mise en service : 20/06/01 8 machine Bonus B62/1300 (coefficient aérodynamique = 0,3, diamètre de 62 m) Partie 2 : Tranche : Extension Commune : Pradelles-Cabardès, Cabrespine Mise en service : 20/06/05 8 machine Siemens SWT (coefficient aérodynamique = 0,3, diamètre de 62 m) Puissance installée et capacité de production : Puissance nominale totale installée : MW Production annuelle : 48 GW.h Population alimentée par ce parc : habitants 1.1 Cabrespine

5 1. Exemples Eoliennes de Donzère : Diamètre du rotor : 43 mètres, Puissance nominale : 600 kW dans un vent de 13,5 m/s. 5 éoliennes. 1.2 Donzère

6 1. Exemples Eolienne de Donzère : Diamètre du rotor : 43 mètres, Puissance nominale : 600 kW dans un vent de 13,5 m/s. 5 éoliennes. 1.2 Donzère

7 2. Un peu de mécanique

8 2. Un peu de mécanique Moulin crétois 5 ème siècle av. JC Pompage des « Polder » aux Pays-Bas (19 éme -20 ème siècle) 18 ème siècle moulins en France ! Depuis toujours, la puissance mécanique du vent a été utilisée : Rappelons que lénergie éolienne est due, comme beaucoup dautres, au soleil. 2.1 Historique

9 2. Un peu de mécanique Afin de capter lénergie contenue dans le vent, il faut : Rotor Nacelle Tour Transformateur Une éolienne est un convertisseur dénergie cinétique (vent) en énergie mécanique, puis éventuellement en énergie électrique (via une génératrice). Donc, le synoptique de puissance est le suivant : Convertisseur énergie cinétique / énergie mécanique P VENT Convertisseur énergie mécanique / énergie électrique P MECA P ELEC Transport et/ou stockage P ELEC 0 < < 59% 0 < < 90% Meilleur des cas : = 48% Plus généralement : 5% < < 16% 2.2 Du vent à lélectricité Rendements :

10 2. Un peu de mécanique La seule éolienne à axe vertical qui ait jamais été fabriquée commercialement est l'éolienne de Darrieus. Elle est normalement construite avec deux ou trois pales. Eoliennes à axe verticale : 1 pales : Effort mécanique trop important. 2 pales : Bon rendement mais efforts mécaniques important. 3 pales : Bon rendement + de 3 pales : Quand une éolienne puissante possède plus de 3 pales, celles-ci sont perturbées par l'air déplacé par la pale précédente. Le rendement s'en trouve réduit. De plus, le nombre de pale augmente le prix… Eoliennes à axe horizontal : Encore méconnues, les éoliennes à axe vertical de type Darrieus apparaissent pourtant plus adaptées que leurs sœurs tripales dans certains secteurs comme lintégration au bâtiment, les zones extrêmes (observatoires, refuges...) 2.3 Les deux technologies mécaniques

11 2. Un peu de mécanique Transformateur Le Parc Éole 1 est un projet expérimental de centrale électrique éolienne à axe vertical, se trouvant à Cap-Chat, en Gaspésie, au Québec (4MW). Ce projet constitue la plus grande centrale électrique éolienne à axe vertical jamais construite. Cependant, ce parc ne fut jamais en fonctionnement suffisamment longtemps pour passer du mode expérimental au statut de centrale électrique moderne. Eoliennes à axe verticale : Avantages : Elle vous permet de placer la génératrice, le multiplicateur, etc. à terre, et vous n'avez pas besoin de munir la machine d'une tour. Un mécanisme d'orientation n'est pas nécessaire pour orienter le rotor dans la direction du vent. Inconvénients : Les vents sont assez faibles à proximité de la surface du sol. Le prix d'omettre une tour est donc des vents très faibles sur la partie inférieure du rotor. L'efficacité globale des éoliennes à axe vertical n'est pas impressionnante. Pour faire tenir l'éolienne, on utilise souvent des haubans ce qui est peu pratique dans des zones agricoles exploitées intensivement. Pour remplacer le palier principal du rotor, il faut enlever tout le rotor. Ceci vaut tant pour les éoliennes à axe vertical que pour celles à axe horizontal, mais dans le cas des premières, cela implique un véritable démontage de l'éolienne entière. 2.3 Les deux technologies mécaniques

12 3. Puissance

13 Transformateur 3.1 Puissance du vent La puissance (en W/m²) du vent contenue dans un cylindre de section S est : avec : : masse volumique de l'air (air atmosphérique sec, environ : 1,23 kg/m 3 à 15 °C et à pression atmosphérique 1,0132 bar) v : vitesse du vent en m/s 3.2 Formule de BETZ La puissance réellement récupérable est inférieure, puisque l'air ne sarrête pas totalement. Albert Betz a démontré que la puissance maximale récupérable est : Le rendement maximal théorique d'une éolienne est ainsi fixé à 16/27, soit environ 59,3 %. Ce chiffre ne prend pas en compte les pertes d'énergie occasionnées lors de la conversion de l'énergie mécanique du vent en énergie électrique. La plupart du temps, on remplace le 16/27 par le rendement donné par le constructeur. Ce rendement est appelé coefficient aérodynamique : 0 < coefficient aérodynamique < 0,4 3. Puissance

14 Transformateur Vitesse vent (km/h) Vitesse vent (m/s) Diamètre (m)P VENT P MECA (avec un coef aérodynamique 0,25) P ELEC (avec un rendement de génératrice de 85%) Puissance 3.3 Exercice Vitesse vent (mph)

15 Transformateur 3. Puissance 3.4 Puissance / Capacité Les éoliennes sont caractérisées par leur capacité de puissance électrique. Ainsi une éolienne de capacité 2 MW signifie qu'elle est capable de fournir une puissance électrique de 2 millions de Watt au maximum. Il est très rare que cette puissance soit atteinte car elle correspond le plus souvent à des vitesses de vent de 25 m/s (soit 90 km/h). La production réelle d'énergie électrique est fonction de la distribution statistique de la vitesse du vent du site. Le facteur de capacité est le rapport entre la puissance électrique moyenne (calculée sur un an) produite par l'éolienne et sa puissance électrique maximale (capacité en W). Ainsi une éolienne de capacité 2 MW, produira le plus souvent une puissance moyenne de 600 kW. Facteur de puissance = 30%. La capacité est donc la puissance électrique maximale que peut fournir l'éolienne sur le réseau.

16 4. Les 2 types de technologie électriques

17 4. Les 2 types de technologie électriques 4.1 Eoliennes à GAS Unité Centrale (micro- contrôleur) Frein à disque Moteur de positionnement Pâles Machine asynchrone Transformateur élévateur Réseau EDF Capteur de direction de vent Capteur de vitesse de vent Vent

18 4. Les 2 types de technologie électriques Exemple : Les éoliennes VASTAS Génératrices asynchrones triphasées à 4 pôles (1500 tr/min) avec multiplicateur x 100 (15 tr/min) : 4.1 Eoliennes à GAS

19 4. Les 2 types de technologie électriques 4.1 Eoliennes à GAS

20 4. Les 2 types de technologie électriques 4.1 Eoliennes à GAS

21 4. Les 2 types de technologie électriques 4.2 Eoliennes à GS RedresseurOnduleur Transformateur Machine synchrone Réseau EDF Mesure tension / fréquence Contrôle Pâles Vent

22 4. Les 2 types de technologie électriques 4.2 Eoliennes à GS Exemple : Les éoliennes Enercon Génératrices synchrones avec redresseur à thyristors et diodes (nacelle) et onduleur IGBT (pied de mât)

23 5. Constat des installations

24 5. Constat des installations Chiffres clef : Une centrale nucléaire a une capacité de 900 à 1450MW (Mégawatts = Millions de Watts). La France possède aujourd'hui 58 réacteurs nucléaires. Une centrale thermique a une capacité de 100 à 700MW.centrale nucléaireMégawatts = Millions de Watts Une centrale hydraulique jusqu'à 500MW.centrale hydraulique Puissance consommée en France : Environ 600 TWh/an. Éolien : Une éolienne a une capacité comprise entre 0,5 et 3 MW. La France possède 2467 éoliennes dune capacité totale de 3500 MW. En France, la production délectricité éolienne est de 5 TWh/an. Coût : L'installation d'un mégawatt éolien nécessite un investissement d'un million d'euros environ. 5.1 Chiffres clef

25 5. Constat des installations 1,3% de la consommation électrique mondiale En Europe : 3,7 % de la consommation électrique 5.2 Dans le monde Croissance annuelle moyenne sur 12 ans : 30% !

26 5.2 Dans le monde 5. Constat des installations

27 5. Constat des installations 5.3 En France 1% de la consommation totale.

28 Potentiel éolien en Europe Sur terre (on-shore)En mer (off-shore) 5. Constat des installations 1000 MW installé aujourdhui Moyenne de production: 1 MW 3500 à 4000 MWh Bloqué par le cadre juridique

29 6 le danois Vestas avec 34,1 % ; l'espagnol Gamesa avec 18,1 % ; l'allemand Enercon avec 15,8 % ; l'américain GE Wind avec 11,3 %. 5. Constat des installations 5.5 Le marché mondial

30 6. Impacts sur lenvironnement

31 6.1 Cadre juridique > 12 m de haut => permis de construire (préfet) Étude dimpact obligatoire (notice si < 2,5MW) Autorisation dexploiter (< Ministère de lIndustrie) Accès au réseau réglementé (RTE-EDF) 6.2 Le bruit 6. Impacts sur lenvironnement

32 6.2 Le bruit 6. Impacts sur lenvironnement

33 6.3 Les oiseaux Faux problème !!! 6. Impacts sur lenvironnement

34 6.4 Les paysages 6. Impacts sur lenvironnement

35 6. Impacts sur lenvironnement Sur l'ensemble des parcs éoliens dans le monde, les incidents observés sur des éoliennes sont peu fréquents et peu dangereux. Les conséquences matérielles de tous les accidents éoliens sont restées faibles et aucun blessé (même léger) n'a jamais été signalé. 9 décembre 2000 à Burgos (Espagne) : par vent fort, les pales d'une éolienne se décrochent et s'envolent à environ un kilomètre, en abîmant le mât et la génératrice. Hormis la destruction de l'éolienne, aucun autre dégât n'est provoqué. 28 décembre 2002 à Névian (Aude) : une éolienne s'effondre, le système de freinage du rotor n'aurait pas fonctionné. 5 novembre 2003 à Sallèles-Limousis (Aude) : trois éoliennes du parc éolien de Sallèles-Limousis subissent des dégâts. 2 janvier 2004 à Boulogne-sur-Mer (Pas-de-Calais) : le mât de 80 tonnes d'une éolienne s'écrase au sol, ne faisant aucun blessé. Une pale est tombée sur la plage, les deux autres ont dérivé sur huit kilomètres. 20 mars 2004 à Dunkerque (Nord) : une éolienne est abattue par le vent, sans faire d'autres dégâts. 22 juin 2004 : premier incident à Pleyber-Christ (Finistère) : une pale se brise par vent fort. 8 juillet 2004 : second incident à Pleyber-Christ : une autre pale se brise par vent fort. 9 juin 2004 entre Kiel et Hambourg, dans le Schleswig-Holstein (Allemagne) : incendie, la foudre met le feu à une éolienne, l'incendie est rapidement maîtrisé. 23 février 2005 au Japon : trois éoliennes ont eu les pales brisées par le vent. 6 mai 2005 à Weatherford, Oklahoma (États-Unis) : rupture du mât à la moitié de sa hauteur, cause encore indéterminée. 22 décembre 2005 à Montjoyer-Rochefort (Drôme) : les pales d'une éolienne se brisent par vent fort, car le dispositif de freinage n'aurait pas fonctionné. 14 janvier 2006 à St Clether, Cornouailles (Royaume-Uni) : une éolienne s'écrase au sol. 7 octobre 2006 : troisième incident à Pleyber-Christ (Finistère) : une éolienne perd une pale. 4 décembre 2006 : une éolienne s'est effondrée sur une zone industrielle à Bondues (Nord). 2 mars 2007 à Clitourps (Manche) : un morceau de pale de 4 mètres de long projeté à plus de 200 mètres. 6.5 Les accidents éoliens

36 7. Aspects économiques

37 Investissement = environ /kW, dont : 7.1 Coût dune installation 7. Aspects économiques

38 7.2 Coût en production Comparaison éolien et autres sources de production : 7. Aspects économiques

39 7.3 Evaluation du potentiel dun dun site Connaitre son site: - Campagne de mesure du vent- Estimation de la distribution des vitesses de vent (distribution de Weibull) 7. Aspects économiques

40 7.3 Evaluation du potentiel dun dun site Connaitre sa machine : - Courbe de production en fonction de la vitesse du vent : 7. Aspects économiques

41 7.3 Evaluation du potentiel dun dun site Calculer lénergie récupérable : Courbe machine Potentiel éolien du site (Distribution de Weibull) Productible X =X Aspects économiques

42 7.4 Montage dun projet Mise en place de ZDE par les communes et communautés de communes Repérage de site Début concertation: acteurs concernés Etude de faisabilité: mesure du vent, impacts paysagers et acoustiques, rentabilité financière Etude dimpact Dépôt à la mairie de la demande de permis de construire Désignation par le TA dun commissaire pour enquête publique Notification du délai de permis de construire par la DDE Si acceptation du permis: Construction du parc pendant 6 à 9 mois Durée de montage minimale de 3 ans et environ 25 interlocuteurs consultés 7. Aspects économiques

43 7.5 Exemple de réalisation en Allemagne Région de Freiburg 10,8 MW : Roßkopf (7,2 MW) 4 éoliennes Enercon E-66/70 - 1,8 MW Holzschlägermatte (3,6MW) 2 éoliennes Enercon E-66/70 - 1,8 MW 7. Aspects économiques

44 7. Aspects économiques 7.5 Exemple de réalisation en Allemagne Soutenu par la ville de Freiburg Propriété de 521 habitants réunis en coopérative (apport de 4,2 M) Mise en service : septembre 2003 Production annuelle : 16,8 GWh (1 722 kWh/kW) Coût du kWh sur 15 ans : Investissement : 13 M (1 200 /kW)


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