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Source : Techno Sciences
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Éolienne - Définition
Au début de l’année 2009, on estimait à près de 121 gigawatts la puissance totale installée de l’ensemble des éoliennes à travers le monde. Le pays possédant la plus grande puissance éolienne installée était les États-Unis (25 388 MW début 2009) suivi de l’Allemagne (23 903), l’Espagne (16 740), la Chine (12 200), l’Inde (9 645) et, loin derrière, l’Italie (3 736) et la France (3 387). La Belgique arrivait en 22e position (384 MW).
En puissance éolienne installée par tête, le Danemark arrivait en tête (600 watts par habitant), suivi de l’Espagne (425 W), l’Allemagne (292), l’Irlande (284) et le Portugal (283), devançant largement les Pays-Bas (140), l’Autriche (124), la Nouvelle-Zélande (117) et la Suède (114). Les États-Unis arrivaient en 12e position (89 W/hab), la France en 18e position (56 W/hab), la Belgique en 20e (38 W/hab) et la Chine à la 33e place (9,5 W/hab) ).
Le développement de l’énergie éolienne est extrêmement rapide dans certains pays. La puissance installée mondiale a augmenté de 28,5 % entre 2008 et 2009, avec des taux de croissance supérieurs à 100 % dans cinq pays (Tunisie: + 170 % ; Chine : + 107 %).
Les critères de choix d'une implantation éolienne dépendent de la taille, puissance et du nombre d'unités. Ils nécessitent la présence d'un vent régulier (cf. atlas éolien) et diverses conditions telles que : présence d'un réseau électrique pour recueillir le courant, absence de zones d'exclusion (dont périmètre de monuments historiques, sites classés…), terrain approprié, etc.
Le vent
L'efficacité d'une éolienne dépend notamment de son emplacement. En effet, la puissance fournie augmente avec le cube de la vitesse du vent, raison pour laquelle les sites sont d'abord choisis en fonction de la vitesse et de la fréquence des vents présents. Un site avec des vents d'environ 30 km/h de moyenne sera environ huit fois plus productif qu'un autre site avec des vents de 15 km/h de moyenne. Une éolienne fonctionne d'autant mieux que les vents sont réguliers et fréquents.
Un autre critère important pour le choix du site est la constance de la vitesse et de la direction du vent, autrement dit la turbulence du vent. En effet, en règle générale, les éoliennes sont utilisables quand la vitesse du vent est supérieure à une valeur comprise entre 10 et 20 km/h, sans toutefois atteindre des valeurs excessives qui conduiraient à la destruction de l'éolienne ou à la nécessité de la « débrayer » (pales en drapeau) pour en limiter l'usure. La vitesse du vent doit donc être comprise le plus souvent possible entre ces deux valeurs pour un fonctionnement optimal de l'éolienne. De même, l'axe de rotation de l'éolienne doit rester la majeure partie du temps parallèle à la direction du vent. Même avec un système d'orientation de la nacelle performant, il est donc préférable d'avoir une direction de vent la plus stable possible pour obtenir un rendement optimal (alizés par exemple).
Certains sites proches de grands obstacles sont ainsi à proscrire car le vent y est trop turbulent (arbres, bâtiments, escarpements complexes, etc.).
De manière empirique, on trouve les sites propices à l'installation d'éoliennes en observant les arbres et la végétation. Les sites sont intéressants s'ils sont constamment courbés par les vents. Les implantations industrielles utilisent des cartes de la vitesse des vents des atlas éoliens (là où ils existent) ou des données accumulées par une station météorologique proche.
En France, un projet est considéré économiquement rentable si la vitesse moyenne annuelle du site est supérieure à 6 ou 7 m/s, soit 21 à 25 km/h. Cette rentabilité dépend de nombreux autres facteurs, dont les plus importants sont le coût de connexion au réseau et le coût des fondations (déterminant dans le cas d'un projet offshore) et les coûts de rachat de l'électricité.
Certains sites bien spécifiques augmentent la vitesse du vent et sont donc plus propices à une installation éolienne :
D'autres critères sont pris en compte pour le choix du site.
Dans une installation éolienne, il est préférable de placer la génératrice sur un mât à une hauteur de plus de 10 m jusqu'à environ 100 m, de façon à capter des vents plus forts et moins perturbés par la « rugosité » du sol. Dans les zones où le relief est très complexe, il est possible de doubler la quantité d'énergie produite en déplaçant l'installation de seulement quelques dizaines de mètres. Des mesures in situ et des modélises mathématiques permettent d'optimiser le positionnement d'éoliennes.
Pour ces zones, des éoliennes spéciales ont été conçues : elles sont haubanées pour pouvoir être couchées au sol en 45 minutes et sont de plus allégées. Elles peuvent aussi résister aux tremblements de terre les plus courants. Elles ne nécessitent pas de fondations aussi profondes que les autres et se transportent en pièces détachées. Par exemple, 7 éoliennes de 275 kW unitaires rendent Terre-de-Bas excédentaire en électricité, lui permettant d'en fournir à la Guadeloupe. De 1990 à 2007, 20 MW de puissance éolienne ont ainsi pu être installés en Guadeloupe. Toutes peuvent être couchées au sol et arrimées, comme ce fut le cas lors des passages des ouragans Ivan et José.
Mi-2007, il y avait environ 500 de ces éoliennes installées dans le monde, pour une puissance totale de 80 MW. La puissance des aérogénérateurs qui les équipent est passée de 30 kW à 275 kW en 10 ans.
À la condition qu'elles soient implantées assez loin de la côte, les éoliennes en pleine mer (offshore) entraînent moins d'impact sur le paysage terrestre. L'installation d'éoliennes en mer est beaucoup plus coûteuse qu'à terre : les mâts doivent être étudiés pour résister à la force des vagues et du courant, la protection contre la corrosion (particulièrement importante du fait des embruns) doit être renforcée, l'implantation en mer nécessite des engins spécialisés, le raccordement électrique implique des câbles sous-marins coûteux et fragiles, et la moindre opération de maintenance peut nécessiter de gros moyens. En revanche, une éolienne offshore peut fournir jusqu'à 5 MW (à comparer aux éoliennes terrestres limitées à 3 MW dans des sites bien ventés).
Dans les zones où la mer est peu profonde (par exemple au Danemark), il est assez simple de les installer, et elles ont un bon rendement. L'ensemble des éoliennes (en pleine mer ou terrestres) du Danemark produit, début 2006, 23 % de l'électricité nécessaire au pays. Ce pays est un leader et précurseur dans la construction et l'utilisation de l'énergie éolienne, avec un projet lancé dans les années 1970. Aujourd'hui de grands parcs offshore sont en construction au large de l'Angleterre dans la baie de la Tamise, ainsi qu'en Écosse pour une puissance d'environ 4 000 MW au total.
La France ne possède pas de parcs offshore, mais quelques sociétés ont des projets en cours : Parc éolien de la Côte d'Albâtre, Parc éolien de la baie de Seine.
En environnement urbain, où il est difficile d'obtenir de puissants flux d'air, de plus petits équipements peuvent être utilisés pour faire tourner des systèmes basse tension. Des éoliennes sur un toit fonctionnant dans un système d'énergie distribuée permettent d'alléger les problèmes d'acheminement de l'énergie et de pallier les pannes de courant. De petites installations telles que des routeurs wi-fi peuvent être alimentées par une éolienne qui recharge une petite batterie. En ville, on pourra envisager l'implantation d'éoliennes à axe vertical ou hélicoïdales, qui ont un rendement inférieur mais qui produisent de l'électricité même par vent faible.
Il est aussi possible d'installer des éoliennes sur le toit des tours comme dans le quartier de la Défense près de Paris.
