6. Depuis l’antiquité, on a été considéré queDepuis l’antiquité, on a été considéré que lala matièrematière étaitétait
constituée deconstituée de 4 éléments fondamentaux4 éléments fondamentaux:: lla terre, le feu, l’eau et lea terre, le feu, l’eau et le
vent.vent. Ainsi, lAinsi, le vente vent, longtemps vénéré,, longtemps vénéré, est une sourceest une source d’énergied’énergie
renouvelable. On appelle énergie “renouvelable” celle quirenouvelable. On appelle énergie “renouvelable” celle qui
contrairement aux énergie fossiles ( par exemple, le charbon et lecontrairement aux énergie fossiles ( par exemple, le charbon et le
pétrole ),pétrole ), estest pratiquement inépuisable. Comme nous le savonspratiquement inépuisable. Comme nous le savons
l’énergie éolienne provient du vent. Mais d’où vientl’énergie éolienne provient du vent. Mais d’où vient lele vent ?vent ?
C’est une question que bien des gens se posent. Tout d’abord, leC’est une question que bien des gens se posent. Tout d’abord, le
vent est causé par le soleil.vent est causé par le soleil. En effet, lEn effet, la différence de températurea différence de température
est provoquée parest provoquée par lesles différentedifférentess ppreressionssionss atmosphériqueatmosphériquess..
Introduction
7. Le vent est causé par le mouvement de l’airLe vent est causé par le mouvement de l’air..
Ainsi,Ainsi, lorsque l’air se réchauffe, il se dilate et sa pressionlorsque l’air se réchauffe, il se dilate et sa pression
diminue.diminue. Inversement,Inversement, lorsque la température baisse, l’airlorsque la température baisse, l’air
augmenteaugmente dede densité et augmente sa pression. Tout ceci, est dû àdensité et augmente sa pression. Tout ceci, est dû à
une chaîne de variations de pressionune chaîne de variations de pression. Enfin, lorsque. Enfin, lorsque l’air sel’air se
déplace, il y a formation du vent.déplace, il y a formation du vent.
8. Effet des températures sur la direction des vents ( jour/nuit)Effet des températures sur la direction des vents ( jour/nuit)
9. Il y a bien longtemps que les hommes ont imaginé des moyensIl y a bien longtemps que les hommes ont imaginé des moyens
pour exploiter les vents. On a trouvé, chez les Perses, des roues àpour exploiter les vents. On a trouvé, chez les Perses, des roues à
aubes que le vent faisait tourner. Mais c’est vers le XIIe siècle,aubes que le vent faisait tourner. Mais c’est vers le XIIe siècle,
qu’apparaissentqu’apparaissent,, en Europe, les premiersen Europe, les premiers
moulins à vent, dmoulins à vent, d’’étranges machinesétranges machines
tournantes qui servaient à moudre le grain.tournantes qui servaient à moudre le grain.
Les premiers aérogénérateurLes premiers aérogénérateurss ont vu leont vu le
jour en 1850, mais l’idée dejour en 1850, mais l’idée de cet appareilcet appareil
date de 1802date de 1802. C’est en cette année que. C’est en cette année que
LordLord Kelvin, unKelvin, un physicien anglaisphysicien anglais associaassocia
uneune génératrice d’électricité à un moteurgénératrice d’électricité à un moteur
éolien.éolien.
3600 avant J.C3600 avant J.C
10. Au XIV siècleAu XIV siècle
1890189019201920
Vers 1845, c’est un inventeur français, qui mit au point une aileVers 1845, c’est un inventeur français, qui mit au point une aile
constituée de planches mobileconstituée de planches mobiless rétractables. Nos hélices modernesrétractables. Nos hélices modernes
ne constituent qu’une modeste améliorationne constituent qu’une modeste amélioration dede cesces mécanismes.Lamécanismes.La
production d’électricité d’origine éolienne ne date que de 1891.production d’électricité d’origine éolienne ne date que de 1891.
11. JeJe suissuis un physicienun physicien
britanbritannnique trèsique très
renommé. Je suis né àrenommé. Je suis né à
Belfast en 1824 et mortBelfast en 1824 et mort
en 1907 à Netherhallen 1907 à Netherhall
William Thomson KelvinWilliam Thomson Kelvin
12. J’ai associé une génératriceJ’ai associé une génératrice
d’électricité à un moteur éolien.d’électricité à un moteur éolien.
Donc c’est grâce à moi, que lesDonc c’est grâce à moi, que les
éoliennes modernes peuvent produireéoliennes modernes peuvent produire
de l’électricité. J’ai aussi imaginé lede l’électricité. J’ai aussi imaginé le
gagallvanomètre à aimant mobile et desvanomètre à aimant mobile et des
câbles électriques améliorés.câbles électriques améliorés. J’aiJ’ai mismis
au point un dispositif mécaniqueau point un dispositif mécanique
d’intégration des équationd’intégration des équationss
différentielles et l’échelle dedifférentielles et l’échelle de
température absolue. J’ai travaillétempérature absolue. J’ai travaillé
avec Joule et également étudié lesavec Joule et également étudié les
marées terrestres.marées terrestres.
13. Tour/Mât
La tour supporte l’éolienne et fait donc partie intégrante du systèmeLa tour supporte l’éolienne et fait donc partie intégrante du système
éolien. Elle doit être conçue pour supporter le système et il fautéolien. Elle doit être conçue pour supporter le système et il faut
s’assurer qu’elle est capable de le faire. Elles’assurer qu’elle est capable de le faire. Elle
doit résister aux coups de foudre, aux ventsdoit résister aux coups de foudre, aux vents
violents, à la grêle et à la formation de glace.violents, à la grêle et à la formation de glace.
Il existe différents types de tours. Une petiteIl existe différents types de tours. Une petite
éolienne va être installée à 18 mètres deéolienne va être installée à 18 mètres de
hauteur tandis qu’une grande éoliennehauteur tandis qu’une grande éolienne
s’élèvera à plus de 30 mètres.s’élèvera à plus de 30 mètres.
14. Les pales
Les pales ( hélices ) sont une partie très importanteLes pales ( hélices ) sont une partie très importante
des éoliennes. Plusieurs éléments caractérisent cesdes éoliennes. Plusieurs éléments caractérisent ces
pales: la longueur, la largeur, le profil, etc.pales: la longueur, la largeur, le profil, etc. EllesElles
doivent être légèresdoivent être légères,, solides et durablessolides et durables pour résisterpour résister
à l’action des éléments ( forts vents, pluie, neige,à l’action des éléments ( forts vents, pluie, neige,
etc.) . On les contruit habituellement en matériauxetc.) . On les contruit habituellement en matériaux
composites à base de fibre de verre, en plastiquecomposites à base de fibre de verre, en plastique
renforcé ou en bois. C’est le diamètre des pales quirenforcé ou en bois. C’est le diamètre des pales qui
détermine la quantité d’électricité produite par ledétermine la quantité d’électricité produite par le
système. L’éolienne compte habituellement deux ousystème. L’éolienne compte habituellement deux ou
trois pales.trois pales.
15. Rotor
Le rotor est une des parties les plus visibleLe rotor est une des parties les plus visibless du système éolien. Ildu système éolien. Il
est formé de plusieurs pales qui ont une forme particulière.est formé de plusieurs pales qui ont une forme particulière.
Lorsque le vent fait tourner les pales, celles-ci font tourner le rotorLorsque le vent fait tourner les pales, celles-ci font tourner le rotor
qui faitqui fait, à son tour,, à son tour, tourner le mécanisme d’entraînement et letourner le mécanisme d’entraînement et le
générateur.générateur.
17. C’est la surface balayée pas les hélices qui compte. Ainsi deux grandesC’est la surface balayée pas les hélices qui compte. Ainsi deux grandes
pales feront tout à fait aussi bien que trois palespales feront tout à fait aussi bien que trois pales.. Il faut tout d’abordIl faut tout d’abord
lever bien haut l’éolienne pour qu’elle puisse profiter au maximum deslever bien haut l’éolienne pour qu’elle puisse profiter au maximum des
vents. Ceci nécessite une tour toujours élevée par rapport à la taille devents. Ceci nécessite une tour toujours élevée par rapport à la taille de
l’éolienne.l’éolienne.
Le système à pales tournantes convertiLe système à pales tournantes convertitt l’énergie cinétique du vent ( sal’énergie cinétique du vent ( sa
vitesse) en énergie mécanique disponible sur un axe. La rotation de cetvitesse) en énergie mécanique disponible sur un axe. La rotation de cet
axe anime une génératrice qui produit de l’électricité à son tour. Leaxe anime une génératrice qui produit de l’électricité à son tour. Le
principe de l’éolienne se résume donc en un système ( un rotor-principe de l’éolienne se résume donc en un système ( un rotor-
génératrice) qui, à partir d’une énergie extrêmement variable ( le vent),génératrice) qui, à partir d’une énergie extrêmement variable ( le vent),
devra produire une énergie électrique présentant des caractérisquesdevra produire une énergie électrique présentant des caractérisques
constantes.constantes.
18. Lorsqu’il se met àLorsqu’il se met à
souffler, le ventsouffler, le vent
exerce un système deexerce un système de
forces sur leforces sur less héliceshélices
qui ,qui ,
alors, se metalors, se mettenttent à touà tourrner.ner.
19. Les éoliennes peuvent êtres installées soit individuellementLes éoliennes peuvent êtres installées soit individuellement
ou en grand nombre. Situées dans un endroit très bienou en grand nombre. Situées dans un endroit très bien
exposé aux vents, près d’une ligne à haute tension, ellesexposé aux vents, près d’une ligne à haute tension, elles
deviennent alors une véritable centrale éolienne électrique.deviennent alors une véritable centrale éolienne électrique.
C’est ce qu’on appelle un parc d’éoliennes.C’est ce qu’on appelle un parc d’éoliennes.
En merEn mer
Sur la terre fermeSur la terre ferme
20. Générateur/alternateur
Les générateurLes générateurss
et les alternateurset les alternateurs
produisent deproduisent de
l’électricité grâce àl’électricité grâce à
la rotation des palesla rotation des pales
de l’éolienne.de l’éolienne. Les générateuLes générateursrs produiproduisensent du courant continut du courant continu (( c.cc.c )) etet
l’alternateur, du courant alternatif (l’alternateur, du courant alternatif ( c.ac.a ). La plupart des éoliennes). La plupart des éoliennes
utilisées pour alimenter des chargeurs de batteries utilisent desutilisées pour alimenter des chargeurs de batteries utilisent des
alternateurs, et le courant alternatif qu’ils produisentalternateurs, et le courant alternatif qu’ils produisent estest converti enconverti en
courantcourant continu pour charger lescontinu pour charger les batteries.batteries.
21. Batteries
Voici la batterieVoici la batterie
Le courant continu ( c.c )Le courant continu ( c.c ) se déplacese déplace dans unedans une seuleseule direction. Ledirection. Le
courant alternatif ( c.a )courant alternatif ( c.a ), quant à lui, suit, quant à lui, suit une direction, puisune direction, puis changechange
plusieurs dizaines de fois par secondeplusieurs dizaines de fois par seconde..
On utilise le courant alternatif dans les applicatOn utilise le courant alternatif dans les applicatiions domestiquesons domestiques
parce qu’on peut l’acheminer sur de longues distances sans pertesparce qu’on peut l’acheminer sur de longues distances sans pertes
importantes, contrairement à ce qui se passe avec le c.c. Une batterieimportantes, contrairement à ce qui se passe avec le c.c. Une batterie
génère du courant continu alors qu’une prise murale génère du c.a.génère du courant continu alors qu’une prise murale génère du c.a.
c.cc.c c.ac.a
22. La boîte d’engrenage
De nombreuse éoliennes, en particulier cellesDe nombreuse éoliennes, en particulier celles
d’une puissance supérieurd’une puissance supérieuree à 10 Kilowattà 10 Kilowatts (s (KWKW)),,
sont munies d’une boîte d’engrenages qui permetsont munies d’une boîte d’engrenages qui permet
d’adapter la vitesse de rotation du rotor à celle dud’adapter la vitesse de rotation du rotor à celle du
générateur. Mais dans la plupart des mini-générateur. Mais dans la plupart des mini-
systèmes, le générateur/alternateur tourne à lasystèmes, le générateur/alternateur tourne à la
même vitesse que le rotor, et l’utilisation d’unemême vitesse que le rotor, et l’utilisation d’une
boîte d’engrenages n’est pas essentiel.boîte d’engrenages n’est pas essentiel.
23. Freinage
C’est un élément essentiel de la survie d’uneC’est un élément essentiel de la survie d’une
éolienne.éolienne. Le système de freinage sert à arrêterLe système de freinage sert à arrêter
l’éolienne lorsque les vents sont trop forts, de sortel’éolienne lorsque les vents sont trop forts, de sorte
qu’elle ne puisse s’abîmer.qu’elle ne puisse s’abîmer.
24. La fondation
Avec ses 400 tonnes de ciment et de ferAvec ses 400 tonnes de ciment et de fer
d’armature, c’est un élément important d’uned’armature, c’est un élément important d’une
grande éolienne. La forme est ronde ou carréegrande éolienne. La forme est ronde ou carrée
mais peut aussi être en étoile pour réduiremais peut aussi être en étoile pour réduire
l’usage du ciment.l’usage du ciment.
FondationFondation
25. Nacelle
La nacelle est l’enveloppe qui protège le générateurLa nacelle est l’enveloppe qui protège le générateur
et les autres composantes contre l’action deset les autres composantes contre l’action des
éléments. Elle est amovible afin de permettreéléments. Elle est amovible afin de permettre
l’entretl’entretiien de l’éolienne.en de l’éolienne.
26. Il existe plusieurs types d’éoliennes qui sontIl existe plusieurs types d’éoliennes qui sont
regroupées en 2 catégories:regroupées en 2 catégories:
EAV: éolienne à axe verticalEAV: éolienne à axe vertical
EAH: éolienne à axe verticalEAH: éolienne à axe vertical
Dans tous les cas,Dans tous les cas, les éoliennes capturent l’énergieles éoliennes capturent l’énergie
du vent et la transformedu vent et la transforme soitsoit en énergie électriqueen énergie électrique
(aérogénérateur) ou(aérogénérateur) ou en énergieen énergie mécanique (éoliennemécanique (éolienne
de pompagede pompage,, de sciage, etc).de sciage, etc).
Nous allons, dans ce qui suit, voir quelques exemplesNous allons, dans ce qui suit, voir quelques exemples
concrets d’éoliennes.concrets d’éoliennes.
27. En premier lieu,En premier lieu, les éoliennes sont utilisées dansles éoliennes sont utilisées dans
l’irrigationl’irrigation depuis l’antiquitédepuis l’antiquité carcar elleselles permettentpermettent
de déplacer de l’eau à peu de frais. L’irrigationde déplacer de l’eau à peu de frais. L’irrigation
permet le déplacement de l’eau à partir d’un lacpermet le déplacement de l’eau à partir d’un lac
ou d’une rivière afin de la répandre de façonou d’une rivière afin de la répandre de façon
égale sur une étégale sur une éteendue de terre à cultiver.ndue de terre à cultiver.
28.
29. Une éolienne à petiteUne éolienne à petitess ailes multiples capteailes multiples capte
mieux les vents faibles. On y adapte unemieux les vents faibles. On y adapte une
pompe à eau.pompe à eau. Des engrenages relient l’axe deDes engrenages relient l’axe de
l’éolienne à une tige verticalel’éolienne à une tige verticale quiqui actionne laactionne la
pompe à eau. Celle-ci comporte une longuepompe à eau. Celle-ci comporte une longue
spirale qui pénètre dans le sol et quispirale qui pénètre dans le sol et qui fait monterfait monter
de l’eau de la nappe souterraine.de l’eau de la nappe souterraine.
30. EElle fut inventlle fut inventéeée par un ingénieur françaispar un ingénieur français
nomménommé Georges Darrieus . La formeGeorges Darrieus . La forme
s’apparente a celle d’un batteur a oeuf às’apparente a celle d’un batteur a oeuf à
l’envers. Cel’envers. Ce type d’éolienne esttype d’éolienne est moinsmoins
exploitexploitéé pour plusieurs raisonpour plusieurs raisonss. Tout. Tout
d’abord, elle nécessite un système ded’abord, elle nécessite un système de
démarage (le système de démarrage estdémarage (le système de démarrage est
fait à partirfait à partir d’un moteur dd’un moteur diesel) car elleiesel) car elle
ne peutne peut démarrerdémarrer le système toute seulele système toute seule..
31. La forme des palesLa forme des pales a l’avantage de capter les vents d’oa l’avantage de capter les vents d’oùù qu’ilsqu’ils
viennent, sans nécessiter de mécanisme d’orientation.viennent, sans nécessiter de mécanisme d’orientation.
Une fois le dispositif de commande (6) réglé, laUne fois le dispositif de commande (6) réglé, la
génératrice (7), alimentée par le réseau pargénératrice (7), alimentée par le réseau par
l’entremise du transformateur de démarragel’entremise du transformateur de démarrage
(8) ,(8) , fait tourner l’axe central qui, à son tour,fait tourner l’axe central qui, à son tour,
comporte un engrenage (9). Lorsque les palescomporte un engrenage (9). Lorsque les pales
atteignentatteignent une certaine vitesse, l’énergie quiune certaine vitesse, l’énergie qui
leur est fournie ne provient plus de laleur est fournie ne provient plus de la
génératrice mais bien de la force du ventgénératrice mais bien de la force du vent..
32. La génératrice transforme alors cette énergie mécanique enLa génératrice transforme alors cette énergie mécanique en
énergie électrique. Quand le vent tombe, le dispositif deénergie électrique. Quand le vent tombe, le dispositif de
commande déconnecte la génératrice du réseau et le système decommande déconnecte la génératrice du réseau et le système de
freins à disques à commande hydraulique (11) entre en action.freins à disques à commande hydraulique (11) entre en action.
Les freins aérodynamiqueLes freins aérodynamiquess (12) installés sur les pales constituent(12) installés sur les pales constituent
le système de freinage de secours.le système de freinage de secours.
On peut retrouver deux sorteOn peut retrouver deux sortess d’éoliennes à axe vertical. Celle ded’éoliennes à axe vertical. Celle de
type Darrieus et de type Savonious. Elles ont touttype Darrieus et de type Savonious. Elles ont touteses les deux leles deux le
même principemême principe
33. Autres types d’éoliennes
Elles sont toutesElles sont toutes à axe verticalà axe vertical ouou à axe horizontalà axe horizontal
HorizontalHorizontal VerticalVertical
34. Plusieurs sortes d’énergies sontPlusieurs sortes d’énergies sont
utilisées dans le monde.utilisées dans le monde.
Quelques-unes sontQuelques-unes sont moinsmoins
dommageablesdommageables que d’autres. Parque d’autres. Par
exemple, grâce à l’énergieexemple, grâce à l’énergie
éolienne nous pouvons produireéolienne nous pouvons produire
de l’électride l’électricité pour l’usagecité pour l’usage
domestique.domestique.
LL’énergie éolienne est’énergie éolienne est trèstrès
intéressante lorsqu’elle estintéressante lorsqu’elle est
utilisée dans les fermes ou dansutilisée dans les fermes ou dans
les régions éloignées.les régions éloignées.
L’énergie éolienne estL’énergie éolienne est
tellement “puissante”tellement “puissante”
qu’elle peutqu’elle peut être utiliséeêtre utilisée
pour l’pour l’éclairage, la radioéclairage, la radio
et mêmeet même pour lepour le
fonctionnement dfonctionnement deses
appareils ménagers.appareils ménagers.
35. Avantages:Avantages:
LL’énergie éolienne’énergie éolienne a beaucoup d’a beaucoup d’avantages.avantages. C’C’est une sourceest une source
d’énergied’énergie trèstrès économiqueéconomique. Les dispositifs mécaniques ne. Les dispositifs mécaniques ne
demandent pas trop d’entretiendemandent pas trop d’entretien etet sont très fiables. Depuis dessont très fiables. Depuis des
siècles, l’énergie éolienne asiècles, l’énergie éolienne a été utilisée dansété utilisée dans de multiplesde multiples
appplicationsappplications comme le moulin à vent qui sert à moudre le grain.comme le moulin à vent qui sert à moudre le grain.
En plus, elle ne pollue pas l’environnement,En plus, elle ne pollue pas l’environnement, et ne provoque paset ne provoque pas
l’effet de serre.l’effet de serre.
LesLes
etet
36. Inconvénients:Inconvénients:
Même si l’énergieMême si l’énergie
éolienne a plusieurséolienne a plusieurs
usages, elle peuusages, elle peutt avoiravoir
des côtés négatifs. Pardes côtés négatifs. Par
exemple, le bruit et lesexemple, le bruit et les
vibrations dans les solsvibrations dans les sols
peuvent devenirpeuvent devenir
désagréabledésagréabless pour lepour le
voisinage.voisinage.
De plus, si les vents sont tropDe plus, si les vents sont trop
violentsviolents , ils, ils peupeuvenvent endommagert endommager
les pales ( dans les éoliennesles pales ( dans les éoliennes
modernes, elles ont un système demodernes, elles ont un système de
freinage automatique).freinage automatique).
En outre, commeEn outre, comme le vent nele vent ne
souffle pas toujours,souffle pas toujours, lesles
éolienneséoliennes peuventpeuvent ne pasne pas produireproduire
assez d’électricité!assez d’électricité!
37. L’énergie éolienne a été et restera intimement liéeL’énergie éolienne a été et restera intimement liée
au développement de l’être humain. Elle procureau développement de l’être humain. Elle procure
de l’énergie propre, renouvelablede l’énergie propre, renouvelable et nonet non
dommageable pour l’environnement. Beaucoupdommageable pour l’environnement. Beaucoup
d’efforts sont mis actuellement par les chercheursd’efforts sont mis actuellement par les chercheurs
pour développer des éoliennes de plus en pluspour développer des éoliennes de plus en plus
efficaces.efficaces.
LL’énergie éolienne’énergie éolienne est certainement uneest certainement une sourcesource
d’énergied’énergie prometteuse pour leprometteuse pour le XXI ième siècle.XXI ième siècle.
38. Sites internet :
Les centrales éoliennes. (Page consultée le 09 Mai 2001). Les centrales éoliennes, [En ligne].
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Énergie éolienne. (Page consultée le 19 Avril 2001). Énergie éolienne, [En ligne]. Adresse URL
http://www.inti.be/ecotopie/eole.html
Livres :
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ltée, 1991, 183 pages
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éoliennes et solaire, Québec,Éditions Gammma- Éditions du trécarré, 1992, 32pages
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Énergie éolienne, fonctionnement, contraintes et perspectives sur l’avenirÉnergie éolienne, fonctionnement, contraintes et perspectives sur l’avenir.. (( PPage consultéage consultéee lele
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