Énergie éolienne


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Figure 1. Un parc éolien au Texas.[1]

L'énergie éolienne est la production d'électricité à partir du vent. L’énergie éolienne récolte le flux d’énergie primaire de l'atmosphère généré par le réchauffement inégal de la surface terrestre par le soleil. Par conséquent, l'énergie éolienne est un moyen indirect d'exploiter l'énergie solaire. L'énergie du vent est convertie en énergie électrique par les éoliennes.[2]

Ressource éolienne

Plusieurs facteurs différents influencent la ressource éolienne potentielle dans une région. Les trois facteurs principaux qui influencent la puissance de sortie sont: la vitesse du vent, la densité de l'air et le rayon de la pale de turbine.[3] Les éoliennes doivent se trouver régulièrement dans des zones avec beaucoup de vent, ce qui est plus important que d'avoir de grands vents occasionnels.

Vitesse du vent

Figure 2. La courbe de puissance arbitraire d'une éolienne de 1 MW par rapport à la vitesse du vent. Remarquez la vitesse de coupure.[4]

La vitesse du vent détermine en grande partie la quantité d'électricité produite par une éolienne. Les vitesses du vent plus élevées génèrent plus d'électricité parce que les vents plus forts permettent aux pales de tourner plus vite.[3] La rotation plus rapide se traduit en plus de puissance mécanique et plus de puissance électrique du générateur. La relation entre la vitesse du vent et la puissance d'une éolienne typique est illustrée dans la figure 2.

Les turbines sont conçues pour fonctionner dans un spectre spécifique de vitesses du vent. Les limites du spectre s'appellent la vitesse d'enclenchement et la vitesse de coupure.[5] La vitesse d'enclenchement est le point auquel une éolienne est capable de générer de l'énergie. Entre la vitesse d'enclenchement et la vitesse nominale, où la puissance maximale est atteinte, la puissance de sortie augmentera cubiquement avec la vitesse du vent. Par exemple, si la vitesse du vent double, la puissance électrique augmentera de 8 fois. Cette relation cubique est ce qui fait de la vitesse du vent un facteur si important pour l'énergie éolienne. Cette dépendance cubique se coupe à la vitesse nominale du vent. Cela explique la partie relativement plate de la courbe de la figure 2. Donc, la dépendance cubique se produit pendant les vitesses inférieures à 15 m/s (54 km/h).

La vitesse de coupure est le point auquel l'éolienne doit être arrêtée pour éviter d'endommager l'équipement. Les vitesses d'enclenchement et de coupure sont liées à la conception et à la taille de l'éolienne et sont choisies avant la construction.[6]

Densité de l'air

La puissance de sortie est liée à la densité de l'air local, qui est une fonction de l'altitude, de la pression et de la température. L'air dense exerce plus de pression sur les rotors, ce qui se traduit en une puissance de sortie plus élevée.[7]

Conception de l'éolienne

Les éoliennes sont conçues pour maximiser le rayon des pales du rotor afin de maximiser la puissance de sortie. Des pales plus larges permettent à l'éolienne de capter davantage d'énergie cinétique du vent en déplaçant plus d'air à travers les rotors.[8] Cependant, les pales plus larges nécessitent plus d'espace et de plus grandes vitesses du vent pour fonctionner. En règle générale, les éoliennes sont espacées d'une distance de quatre fois le diamètre du rotor par rapport l'une à l'autre.[6] Cette distance est nécessaire pour éviter les interférences entre les éoliennes, ce qui diminue la puissance de sortie. [5] L'espacement relatif entre les éoliennes est visible dans la figure 1.

Graphique interactif

L'énergie éolienne s'est développée assez rapidement dans de nombreuses régions; explorez les données ci-dessous pour voir l'augmentation dans la quantité d'énergie éolienne dans différents pays. [9]

En savoir plus

Références

  1. Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg#/media/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg
  2. Wind Energy Development. (August 18, 2015). Wind Energy Basics [Online], Available: http://windeis.anl.gov/guide/basics/
  3. 3,0 et 3,1 European Wind Energy Association. (2013, Nov. 4). How a Wind Turbine Works [Online]. Available: http://www.ewea.org/wind-energy-basics/how-a-wind-turbine-works/
  4. Adapted from: R. Wolfson, Energy, Environment and Climate, 2nd ed. New York: Norton, 2012. and WindPowerProgram, [Online], Available: http://www.wind-power-program.com/popups/powercurve.htm
  5. 5,0 et 5,1 D. Wood, private communication, Oct. 2013.
  6. 6,0 et 6,1 Energy Research Unit (n.d.). (2013, Nov. 4). Energy Research Unit Meteorological Data [Online]. Available: http://www.elm.eru.rl.ac.uk/ins4.html
  7. WindTurbines.net (2013, Nov. 4). Factors Affecting Wind Turbine Efficiency [Online]. Available: http://www.slideshare.net/windturbinesnet/factors-affecting-wind-turbine-efficiency-7146602
  8. Orenda. (2013, Nov. 4). Does Wind Turbine Blade Length Really Matter? [Online]. Available: http://orendaenergy.com/does-wind-turbine-blade-length-really-matter/
  9. BP Worldwide. (2014, July 1). Statistical Review of World Energy 2017 [Online]. Available: https://calculators.io/statistical-review-of-world-energy/

Auteurs et rédacteurs

Ethan Boechler, Allison Campbell, Jonathan Elbaz, Jordan Hanania, Braden Heffernan, James Jenden, Ellen Lloyd, Anna Pletnyova, Luisa Vargas Suarez, Jason Donev
Dernière mise à jour : 28 septembre, 2021
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