éolienne, énergie.

éolienne, énergie. 1 PRÉSENTATION éolienne, énergie, énergie cinétique du vent, utilisée après conversion en énergie mécanique ou électrique. Cette énergie résulte de la force exercée par le vent sur les pales d'une hélice montée sur un arbre rotatif, lui-même relié soit à des systèmes mécaniques qui servent à moudre le grain ou à pomper l'eau, soit à un aérogénérateur qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique (voir électricité). Lorsque l'arbre est connecté à une charge, par exemple à une pompe, la machine est appelée roue éolienne ; lorsque celle-ci est utilisée pour produire de l'électricité, il s'agit d'une turbine éolienne ou d'un aérogénérateur. L'énergie éolienne est l'une des plus anciennes sources d'énergie connue. Par exemple, les Perses utilisaient des formes rudimentaires d'éoliennes à axe vertical dès 200 av. J.-C. Elles servaient à l'irrigation des terres cultivées et au meulage du grain. À l'origine, la roue supportant les pales était horizontale et reliée à un arbre vertical. Bien que peu efficace, ce type de roues se répandit en Chine et dans tout le Proche-Orient. Les roues éoliennes apparurent en France et en Angleterre au début du XIIe siècle, puis leur usage se généralisa dans toute l'Europe. 2 MOULINS À VENT Le moulin à vent connut un grand essor en Europe au cours du XIVe siècle, notamment aux Pays-Bas. Le dispositif se composait d'une tour de pierre surmontée d'un toit rotatif en bois qui supportait l'arbre ainsi que la partie supérieure du système d'engrenage du moulin. Les premiers moulins à vent avaient certaines caractéristiques communes. Du toit sortait un arbre horizontal, sur lequel étaient fixées des ailes composées de quatre à huit aubes. Les cadres en bois des ailes étaient soit recouverts de toile, soit munis de volets en bois. La puissance de l'arbre en rotation était transmise par un système d'engrenage et d'arbres à la meule située au pied de la construction. Outre le meulage du grain et l'irrigation des terres agricoles, les moulins à vent construits entre le XVe et le XIXe siècle étaient adaptés à un grand nombre de tâches, allant du pompage de l'eau de mer (dans les zones situées en dessous du niveau de la mer), au sciage du bois, en passant par la fabrication du papier et de l'huile ou encore le meulage de différents matériaux. Au XIXe siècle, les Hollandais, comme les Britanniques, avaient déjà construit plusieurs milliers de moulins à vent. L'aile en éventail constitua l'une des principales améliorations apportées aux moulins à vent. Inventée en 1745, elle se trouvait automatiquement placée sous le vent. En 1772 fut mise en service l'aile à ressort, qui se composait de volets en bois dont l'ouverture était commandée manuellement ou automatiquement. Sa vitesse de rotation était ainsi rendue indépendante de celle du vent. Parmi les améliorations, on peut également mentionner les freins à air, destinés à stopper la rotation des ailes. 3 TURBINES ÉOLIENNES On commença à utiliser des turbines éoliennes pour produire de l'électricité à la fin du XIXe siècle, au Danemark, où elles sont encore largement répandues. De petits générateurs à turbine éolienne fournirent l'électricité aux petites communautés rurales jusque dans les années 1930, alors que les lignes électriques commençaient à sillonner le pays. De grandes turbines éoliennes furent également construites à cette époque. Les éoliennes à axe vertical sont les plus anciennes, et leur principe de fonctionnement est le plus simple ; elles ont cependant un rendement inférieur aux éoliennes à axe horizontal, et on cessa pratiquement de les utiliser. Toutefois, dans les années 1970, un nouveau système d'éolienne à axe vertical, reprenant le principe inventé par l'ingénieur français Darrieus en 1925, fut mis au point aux États-Unis et au Canada. Ce dispositif est un moulin muni de pales semblables à la partie mobile d'un batteur à oeufs. Ce type d'éoliennes convient à la production de puissances inférieures à 50 kW. 4 POMPES À EAU Les pompes à eau éoliennes sont des moulins à vent tournant à faible vitesse. Leur utilisation est très répandue dans les zones rurales des États-Unis où elles sont essentiellement utilisées pour pomper l'eau du sous-sol. Elles sont munies d'un rotor d'un diamètre compris entre 2 et 5 m, doté de pales fixées sur un arbre horizontal. Le rotor est monté sur une tour suffisamment haute pour que les ailes aient une bonne prise au vent. La roue fait tourner des engrenages qui actionnent une pompe à piston. Lorsque la vitesse du vent est trop forte, des systèmes de sécurité stoppent automatiquement le rotor pour empêcher toute détérioration du mécanisme. 5 GÉNÉRATEURS On estime que, vers le milieu du XXIe siècle, près de 10 p. 100 de l'électricité mondiale pourrait être fournie par des générateurs éoliens, ou aérogénérateurs. Dans un aérogénérateur, un rotor convertit l'énergie cinétique du vent en énergie cinétique de rotation (pour l'arbre). Un train d'engrenages permet d'augmenter ou de réduire la vitesse. Un générateur convertit l'énergie de rotation de l'arbre en énergie électrique ( voir moteurs électriques et générateurs). Sur certaines machines à axe horizontal, le pas des ailes peut être en outre ajusté de manière à régler la vitesse pendant le fonctionnement, voire à couper totalement le système lorsque le vent atteint des vitesses trop élevées. D'autres machines utilisent le décrochage, un phénomène aérodynamique qui limite naturellement la puissance sous des vents forts. Les aérogénérateurs actuels commencent en général à tourner lorsque la vitesse du vent est d'environ 19 km/h, ils atteignent leur puissance de croisière pour des vitesses du vent comprises entre 40 et 50 km/h et s'arrêtent sous des vents soufflant à plus de 100 km/h. Les meilleurs sites pour implanter des aérogénérateurs sont ceux où la vitesse moyenne du vent est d'au moins 20 km/h. Voir aussi Électricité, production et distribution de l'. L'énergie éolienne, dont la production ne s'accompagne pas d'émission de gaz à effet de serre, est une solution intéressante pour remplacer les combustibles fossiles tels que le pétrole. Les aérogénérateurs les plus rentables pour une production électrique à grande échelle sont de taille moyenne (rotors mesurant entre 15 et 30 m de diamètre, avec des puissances comprises entre 100 et 400 kW). Ces aérogénérateurs sont parfois regroupés, notamment en Californie, où des groupes d'éoliennes peuvent produire jusqu'à 1 200 MW. Les coûts de production de ces aérogénérateurs sont largement compétitifs par rapport à d'autres générateurs. Le Danemark produit actuellement plus de 2 p. 100 de son électricité grâce à des turbines éoliennes. Celles-ci sont également utilisées pour accroître l'alimentation en électricité dans les communautés vivant sur des îles ou sur d'autres sites isolés. La France est l'un des rares pays européens à ne pas avoir développé de programme en matière d'énergie éolienne. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.