Louis MartinManuella Bezerra

2nde

L’énergie

éolienne

Sommaire- IntroductionI- Méchanisation de l’énergie1) Fonctionnement de l’éolienne2) Composition de l’éolienne3) Types d’éoliennes

II- Distribution de l’énergie1) Distribution du grand éolien2) Fabrication de l’éoliennea) Conditions pour la production de l’énergieb) Rentabilité et coûts3) Atouts et inconvéniants4) L’énergie éolienne utilisée autrepart

- Conclusion-Glossaire-Bibliographie

IntroductionL’énergie éolienne est l’énergie produite par le vent. L’éolienne est une machine qui transforme l’action du vent dans ses hélices en électricité. Cette énergie est de plus en plus envisagée pour les besoins des particuliers, et elle peut être utilisée mécanique (moulin à vent, pompage d’eau et véhicules tel que des navires et mongolfières) ou électriquement (aérogénérateur aussi appelé éolienne). En 1887 l’américain Charles F. Brush fabrique la première éolienne automatique de 12 kW de puissance.

Pendant le XXe siècle l’énergie éolienne s’est développée et devient commune dans le monde entier, étant une nouvelle énergie renovelable et de moins en moins coûteuse grâce aux avancées de la technologie.

Journal américain datant de 1887, il annonce l’invention de la première éolienne

Photographie de l’éolienne de Brush. Elle avaitune puissance de 12 kW et était suffisante pour

alimenter énergiquement sa maison.

I- Méchanistion de l’énergie1) Fonctionnement de l’éolienne

Le but d’une éolienne est très simple, il s’agit de transformer l’énergie cinétique produite par le vent en énergie mécanique dans le but de produire de

l’électricité.

Schémas d’ensemble d’une éolienneSchéma de l’intérieur d’une éolienne

2) Composition de l’éolienne

-Les pales, le moyeu et le rotor : captent l’énergie produite par le vent et la transforme en énergie mécanique de rotation.

-Le frein : Permet à l’éolienne de fonctionner en cas de vitesses des vents trop importante maximum de 90 KM/H soit environ 30 tours/minute qui pourrait l’endommager ou la rendre incontrôlable en réduisant la vitesse de rotation du premier rotor.

-Le multiplicateur : Augmente la vitesse de rotation d’un second rotor 30 tours/minute maximum avec un système d’engrenages au delà de  1000 tours/minute pour la génératrice électrique.

-La génératrice : Transforme l’énergie mécanique de rotation du second rotor en énergie électrique à la manière d’une dynamo de vélo.

-Le système de régulation électrique : Ralenti le rotor du générateur en cas de surrégime.

Le système d’orientation : Place la nacelle et donc les pales face au vent.Le mat : Place l’éolienne a une certaine distance du sol, selon la configuration du terrain et

les vents de ce lieux.Armoire de couplage au réseau électrique : Rend compatible l’énergie produite avec

celle du réseau ce qui consiste à transformer la tension qui est aux alentours de 690 V à une grande tension et la réinjecte dans celui-ci.

Face au vent, les pales sont mobiles. La vitesse des pales est augmentée par le multiplicateur. Le générateur reprend le principe de la dynamo en transformant

l'énergie de la rotation produit par le vent en électricité. L'orientation de l’éolienne, guidée par 4 moteurs, est guidée par la girouette alors que les anémomètres

mesurent la vitesse du vent. Le courant produit est transmis dans un convertisseur qui adapte l'énergie produite par l'éolienne à celle du réseau électrique. Le courant

est transformé en électricité haute tension dans le transformateur avant d'être envoyée.

Comment fonctionne une éolienne?

3) Types d’éoliennes

Éolienne ‘’ on-shore’’ populaire à trois pales en axe horizontal, aussi

appellée ‘’aérogénérateur’’

Éolienne ‘’off-shore’’ d’axe horizontal

Éolienne type ‘’Savonius’’, d’axe vertical

Éolienne hélicoïdale, d’axe vertical

Éolienne à voilure tournante, d’axe vertical

Éolienne à pompage d’eau, d’axe horizontal Éolienne hélicoïdale ‘’Windside’’, d’axe vertical

Éolienne type ‘’Darrieus’’, d’axe vertical

II- Distribution de l’énergie1) Distribution du gran éolien

Schéma de la distribution de l’énergie éolienne. L’énergie cinétique se transforme en énergie méchanique, puis elle est distribuée par le générateur en énergie électrique. Elle peut être ensuite stokée, convertie à 220/230 volts pour le consommateur ou

envoyée au réseau EDF qui distribue l’énergie au reste de la France.

2) Fabrication de l’éoliennea) Conditions pour la production d’énergie

L’énergie éolienne dépend de:

-La vitesse du vent, sa régularité, fréquence et direction. Pour qu’elle fournisse de l’énergie il faut un vent d’une vitesse minimale de 14,5 km/h. Une trop grande vitesse du vent peut aussi endommager l’éolienne (90 km/h) dans ces cas les pales freinent

-La densité de l’air (qui change avec l’altitude)

-Une grande puissance de l’éolienne

-La taille de l’éolienne, dont la surface balayée par ses pales

b) Rentabilité et coûtsLa construction d'une éolienne coûte 1 million d'euros

par mégawatt installé, plus l’éolienne est puissante, plus elle est chère. L'électricité produite par les éoliennes est

vendue à 0,073 Euros/kWh au début, puis 0,032 Euros/kWh ensuite. Ce surcoût devrait disparaître d'ici quelques années, avec la plus grande rentabilité de l’éolienne. L'électricité est d'abord envoyée dans le

réseau électrique, puis à un consommateur. L’éolienne off-shore est plus rentable mais plus chère à installer puisqu’elle nécessite de résistance aux vagues, à la

corrosion, cables sous-marins liés aux réseaux électriques.

Schéma d’un parc éolien off-shore

Quelques chiffres...Il suffirait de 1 800 éoliennes

off-shore pour produire 15 % de la totalité de l'électricité

consommée par la France.

La puissance électrique produite en France grace aux énergies renouvelables (en MW):- Panneaux solaires : 106 MW- Éoliennes : 3400 MW- Barrages Hydrauliques : 24000 MW

La production d'électricité éolienne était de 11,0 millions de MWh (11,9 TWh) et 2,5% de

la consommation électrique France en 2011.

Il y a environ 4 058 éoliennes installées en France.

Graphique de la puissance moyenne des éoliennes installées et de la population alimentée en électricité selon les années (de 1999 à 2011)

D’après ce graphique on voit que depuis le début de la répansion de l’éolienne grace aux nouvelles technologies le rendement augmente. Une éolienne alimentait 100 habitants en 1999 alors qu’en 2011, avec une puissance de 2,5 MW elle peut alimenter 2600 habitants.De plus, le mouvement de l’éolienne dévie le vent avant qu’il atteigne la zone balayée par les pales. Il pourra donc récupérer maximum 59% de la ‘’vraie’’ énergie du vent. Il est placé à des endroits où le vent a une vitesse optimale, comme dans les zones maritimes, montages, cols de montagnes, vallées.

3) Atouts et inconvéniantsAtouts:

- C’est une énergie renouvelable envisageable

- Elle n’utilise pas d’eau douce

- Elle n’utilise pas de carburant ni de gaz à effet de serre d’aucun type

- Elle ne nécessite pas de pesticides, n’induit pas de pollution

- Elle ne produit pas de déchets toxiques ou radioactifs car elle est faite principalement de plastique et de métal

- Elle est facilement démontable et ses matériaux sont réutilisables apres son temps d’utilisation, qui est de 20 ans.

Inconvéniants:- Le vent n’est exploitable que 20% du temps en moyenne, et seul 59% de cette énergie sera effectivement transformée en électricité.- La vitesse du vent doit être exclusivement entre 14,5 km/h et 90 km/h pour qu’il soit rentable.-Elle dépend du paysage, de la météo et de l’environnement.- Les parcs éoliens peuvent faire des ‘’taches’’ dans le paysage naturel et une dégradation visuelle, et leur base en béton reste après le démontage de l’éolienne.- Par vent faible le vrombissement de l’éolienne (c’est à dire les vibrations sonores) est un polluant sonore, donc ne permet pas les habitations à moins de 250 m.- L’énergie éolienne ne fournit pas à elle seule la totalité de la production puisque le vent est une ressource ‘’aléatoire’’ qui ne peut pas être ni controlée ni prévue. Elle doit être envisagée avec d’autres énergies renouvelables pour remplir les besoins d’une population.- Impact de l’écosytème par le bruit des éoliennes et des interférences des générateurs.

Parc éolien de Tehachapi Pass, au sud de la californie. C’est un exemple de dégradation du paysage puisque un nombre trop grand d’éoliennes ont été installées.

4) L’énergie éolienne utilisée autrepart- En 2009, les Néerlandais ont réalisé une éolienne dont l'énergie est utilisée pour condenser la vapeur d'eau présente dans l'air ambiant. Le premier modèle a condensé 500 litres d'eau douce en 24 heures.

- En 2010, l'institut allemand Fraunhofe a réussi à mettre au point un processus de production de méthane à partir de la production en excès des éoliennes. L'électricité est utilisée pour faire une électrolyse d'eau, produisant de l'oxygène (rejeté) et de l'hydrogène. Cet hydrogène est recombiné à du CO2 pour produire du méthane, qui est réutilisé dans le circuit de distribution public de gaz naturel. On peut donc toujours utiliser toute la production de l’éolienne avec ce processus.

ConclusionD’après l’allemand Hermann Scheer, les énergies renouvelables, en 2050, couvriront 100% de nos besoins. Cependant l’agence internationale de l’énergie (AIE) considère qu’en 2030 la part des énergies renouvelables sera strictement identique à celle d’aujourd’hui, c’est à dire seulement 15%.

Une seule éolienne de 2 MW suffit à fournir l'électricité nécessaire à 2000 personnes, chauffage compris. Or la planète a besoin de freiner sa consommation d’énergie pour que les énergies prennent place effectivement. De plus, elle dépend aussi du prix du pétrole. Plus il sera élevé, plus les énergies renouvelables se développeront et se répandront. Avant 2100, 80% de nos besoins seront couverts grâce aux énergies renouvelables et principalement à l’énergie photovoltaïque. Elle serait en accord avec l’énergie du soleil car on peut produire de l'électricité grâce aux éoliennes lorsqu'il y a du vent et grâce aux panneaux solaires lorsque le soleil brille. En général, le vent souffle quand il n'y a pas de soleil et vice-versa. Le développement rapide des industries éoliennes devrait diminuer le nombre d’éoliennes, car chacun d’elles auront une plus grande puissance.

C’est donc une énergie propre, durable et renouvelable mais intermittente, peu rentable et son installation très coûteuse.

Glossaire:- Aérogénérateur: Appareil produisant du courant électrique à partir de l'énergie du vent. C’est un synonyme d’éolienne.- Pale: une des branches d’une éolienne qui tourne selon le vent.- MW: Milions de watts ou mégawatts. C’est l’unité de la puissance électrique transférée par unité de temps. - Électrolyse: Dissociation de certaines substances chimiques par le passage d'un courant électrique.- Parc éolien: Regroupement d’éoliennes produisant de l’électricité. On retrouve les parcs éoliens dans des régions où les vents sont réguliers et dominants.Bibliographie

Sites visités:- http://fr.wikipedia.org/wiki/éolienne- http://fr.wikipedia.org/wiki/énergie_éolienne- http://www.cndp.fr/tdc/tous-les-numeros/linnovation-technologique/sequences-pedagogiques/eoliennes-et-energie-propre.html- http://eolienne.f4jr.org/pales- http://eolienne.feltol.free.fr/eolp1.html- http://www.portail-eolien.com/dossiers/grand-public/69-les-differents-types-deoliennes- http://www.les-energies-renouvelables.eu/fr/avantages-et-inconvenients-de-lenergie-eolienne.html- http://www.energieeolienne.fr/- http://www.planetoscope.com/eolienne/804-production-d-electricite-eolienne-en-france.html- http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-eolienne

Images:- http://www.planetoscope.com/eolienne/804-production-d-electricite-eolienne-en-france.html- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brush-windmill.jpg- http://eolienne.f4jr.org/histoire_energie_eolienne-http://eolienne.feltol.free.fr/eolp1.html- http://ecaussinnesecolo.files.wordpress.com/2011/10/ser_3.jpg- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Sprog%C3%B8_Vindm%C3%B8lle_Park.jpg- http://www.aed-energies.fr/eolienne_aed_energies_renouvelables.html- http://blog.bmykey.com/immobilier/l%E2%80%99eolienne-verticale-urbaine-arrive/2008/408/- http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Eolienne2Etages_Wiki.jpg- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windaltamont-cr.jpg- http://www.linternaute.com/television/magazine/photo/vu-du-ciel-voyager-utile/image/eoles-253030.jpg

Documents exploités: - http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=kWKQ9P6xYpw -Sciences et Vie Junior série 64-TDC ‘’l’énergie éolienne’’ p32, 33, 34