Comment les éoliennes génèrent-elles de l'électricité ?
Tirant son nom d’Éole, maître des vents en Grèce antique, l’énergie éolienne est une source d'énergie qui provient de la force du vent. Elle peut être utilisée directement pour permettre le déplacement (des voiliers notamment) ou transformée en énergie mécanique par l’intermédiaire de moulins ou encore en énergie électrique avec des éoliennes.
Quelles sont les caractéristiques des différentes éoliennes ?
La production d’électricité est possible à partir des éoliennes horizontales ou verticales.
Les éoliennes horizontales
Les éoliennes horizontales, qui ont un axe de rotation horizontal, sont les plus répandues et les plus puissantes. Elles sont principalement exploitées par des entreprises pour leurs besoins propres ou par des producteurs d’électricité qui cherchent à produire de l'énergie verte de ce type. Leur installation requiert un grand espace. Elles sont d’ailleurs souvent regroupées en unités de production auxquelles on a donné le nom de parcs éoliens. Elles se situent donc surtout en milieu rural, en bord de mer ou même carrément au large des côtes. Dans ce dernier cas, il s'agit alors de champs offshores.
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En Belgique, il existe plusieurs parcs éoliens, offshores comme onshores, et de nouvelles éoliennes ne cessent d'être installées. En termes d'avantages, les éoliennes permettent d'une façon générale de préserver l'environnement. En effet, elles ne génèrent pas d'émissions de CO2 et n'épuisent pas les ressources naturelles comme le charbon ou le gaz naturel.
Concernant les modèles à axe horizontal, ils ont notamment pour mérite d'offrir un bon rendement et de pouvoir s'orienter seuls vers la direction du vent afin de capter toute son énergie. Ils sont également adaptés aux zones ventées, mais sans turbulences, et ne s'entendent pas davantage que le souffle du vent dans les arbres. Par contre, ces éoliennes peuvent causer des nuisances visuelles si elles sont hautes et nécessitent un personnel qualifié pour être installées.
Les éoliennes verticales
Les éoliennes verticales disposent d'un axe de rotation vertical. Moins courantes que les horizontales, elles sont plus adaptées au milieu urbain et à un usage personnel. Quand vous en utilisez une pour votre maison, on parle d'éolien domestique. Le principal atout de ces installations est qu'elles n'ont pas besoin d'être installées en fonction de la direction du vent. Par conséquent, elles conviennent particulièrement aux endroits où le vent ne cesse de tourner. Cette particularité les rend également plus faciles à construire puisqu'elles ne doivent pas être munies d'un système d'orientation.
Autres avantages : elles fonctionnent avec des vents faibles, émettent peu de bruit et peuvent être placées là où les grandes structures sont interdites. Toutefois, si elles sont moins encombrantes que les éoliennes horizontales, elles sont aussi moins puissantes et génèrent un moins bon rendement. C'est pourquoi elles ne sont pas employées à grande échelle.
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À savoir que deux technologies d'éoliennes verticales ont été mises au point : le type Savonius et le type Darrieus. Ce dernier se distingue notamment du modèle Savonius par son rotor assorti d'ailettes et non de cylindres. Pouvant résister à des vents forts, le type Darrieus est toutefois plus compliqué à démarrer à cause du poids important de son rotor.
Le fonctionnement de la production d'énergie éolienne
Les éoliennes à axe horizontal sont composées de ces trois éléments : une tour, une nacelle et un rotor.
- La tour : grande structure d'acier ou de béton, elle est la pièce la plus imposante de l'éolienne et peut culminer jusqu'à plusieurs dizaines de mètres de hauteur. C'est elle qui supporte les principaux éléments de l'éolienne dont la nacelle ;
- La nacelle : elle est le moteur de l'éolienne. Elle abrite en son sein le générateur électrique qui permet de transformer l'énergie produite par le mouvement de l'hélice en électricité ;
- Le rotor : il est constitué du nez de l'éolienne et de l'hélice. Généralement, l'hélice dispose de trois pales placées au devant de la nacelle qui vont générer une énergie mécanique. Cette dernière est ensuite transformée en énergie électrique par la nacelle.
Le principe de fonctionnement d’une éolienne est assez simple. Le vent fait tourner les pales fixées au rotor dont la rotation entraîne un alternateur ou un générateur placé dans la nacelle. Le générateur va alors créer un courant électrique alternatif.
