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Comment fonctionne une éolienne

Eolienne Eolienne

Bien que visible de très loin et sujet à de nombreux débats, peu de personnes savent vraiment comment une éolienne produit de l'énergie.

Une éolienne est composée de trois parties : le mât, la nacelle et le rotor.

 

Le mât


 

eolienne-stormblade-turbineGénéralement en métal, il supporte l'ensemble des équipements qui produisent l'électricité. Il est fixé sur une forte fondation dans le sol et une lourde semelle en béton pour qui assure stabilité et ancrage de l'éolienne. Le mât peut atteindre 80m de hauteur pour les éoliennes les plus puissantes. Celles-ci sont perchées aussi haut car le vent y souffle plus fort qu'au niveau du sol. La puissance fournie par une éolienne étant proportionnelle à la vitesse du vent, la recherche de celui-ci est primmordiale.

 

 

Le rotor


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Il est composé du nez et de l'hélice, appelées pales de l'éolienne. Celles-ci sont construites avec des techniques provenant de l'aéronautique. L'hélice est généralement composé de 3 pales. Elles sont faites de matériaux composites à la fois légers et rigides (polyester renforcé et fibre de verre et/ou fibre de carbone) pour permettre une bonne résistance. Leur longueur se situe entre 30 et 55 mètres, soit un diamètre du rotor de 60 à 110 mètres. Elles sont immenses car la puissance d'une éolienne est proportionelle à la surface balayée par ses pales, soit au carré du diamètre de son rotor. Le rotor permet de transformer l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique.

 

La nacelle


nacelle2Elle abrite les équipements qui produisent l'électricité à partir de la rotation de l'axe du rotor. L'électricité produite est transportée de la nacelle jusqu'au sol par des câbles électriques qui sont à l'intérieur du mât de l'éolienne. Les éoliennes sont également dotées d'un sytème de supervision et de contrôle très performant. Ce système est élaboré autour d'un calculateur qui permet :

- d'orienter le rotor perpendiculairement à la direction du vent;

- de modifier l'angle d'incidence des pales par rapport au vent.

 

Fonctionnement de l'éolienne


Sous l'effet du vent, le rotor tourne. Dans la nacelle, l'arbre principal entraîne un alternateur qui produit l'électricité. La vitesse de rotation du rotor (12 à 15 tour/minute) est augmenté par un multiplicateur de vitesse pour atteindre environ 1500 tours/minute. Cette vitesse est nécessaire au bon fonctionnement de l'alternateur. Des convertisseurs électroniques de puissance ajustent la fréquence du courant produit par l'éolienne au réseau électrique auquel il est raccordé (50 Hz en Europe). Ils permettent également au rotor de tourner à vitesse variable en fonction du vent. La tension de l'électricité produite par l'éolienne est de l'ordre de 600 à 1000 volts. Elle est ensuite élevée à travers un transformateur de puissance, situé dans la nacelle ou dans le mât, jusqu'à 20 ou 30 000 volts.

 

Pour démarrer, une éolienne à besoin d'une vitesse de vent minimale (10-15 km/h). Au delà de 90km/h, les turbines s'arêttent. Si les éoliennes fonctionnaient à cette vitesse, elles subiraient un effort important qui entraînerait une usure prématurée. Compte tenu du faible gain relatif au fonctionnement par vent fort, les ingénieurs préfèrent stopper le moteur. La puissance d'une éolienne nouvelle génération atteint 2 à 3 MW et des modèles de 5MW sont en phase de test.

 

sources "planete-energies.com"