L’énergie éolienne

La raréfaction progressive des énergies fossiles réoriente les efforts scientifiques vers l’exploitation des énergies renouvelables. Le vent est l’une des plus anciennes sources d’énergies exploitées par l’homme. Des moulins à vent, aux grands parcs éoliens actuels, l’énergie éolienne a connu à travers l’histoire diverses utilisations par l’intermédiaire de technologies variées. L’énergie éolienne, une énergie renouvelable que notre civilisation moderne apprend à redécouvrir.

Qu’est ce que l’énergie éolienne?

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Étymologiquement, éolienne vient de la racine grecque Eol, nom du dieu du vent. L‘énergie éolienne est l’énergie tirée de la force de portée du vent pour produire un mouvement mécanique à des fins de transport (voilier), de travail moteur (pompage d’eau, transformation du blé en farine,…), de production électrique (aérogénérateur). L’exploitataion de l’énergie éolienne se fait essentiellement à partir d’une éolienne.

Les caractéristiques du vent sont déterminantes pour la performance d’une éolienne. Ainsi avant toute installation d’une éolienne, il est primordial d’effectuer une étude de vent (en faisant appel à un installateur professionnel ou un bureau d’études de vent). La vitesse du vent sera le facteur principal du rendement et de la puissance d’une éolienne. La puissance est a peu près proportionnelle au cube de la vitesse du vent. Les éoliennes modernes fonctionnent en général sur une plage de vent allant de 3 à 25m/s, soit 11 à 90km/h.

L’énergie éolienne avant le XIXème siècle

Déjà dans la seconde moitié du 1er millénaire (vers 600 après JC), on retrouve les premières exploitations de l’énergie éolienne en Orient, avec les moulins à vent qui servaient à la moulure des grains et au pompage de l’eau.

Vers l’an 1000, les moulins à vent se sont propagés en Europe. Avec des ailes tournant sur un axe horizontal, ils servaient à écraser les grains pour fabriquer entre autres de la farine et à pomper l’eau. Dès lors, les moulins à vent firent partie intégrante du paysage de la civilisation de l’époque.

Moulin à vent

Moulin à vent

L’énergie éolienne dans l’ère moderne

Les moulins “américains”

Selon les historiens, la fin du XIXème siècle constitue le début de l‘ère moderne des éoliennes. Les petites éoliennes multipales se vulgarisaient aux Etats-Unis. L’image de ces petites éoliennes s’ancreront dans la mémoire collective comme celles des moulins américains. Ces modèles seront importés en France à partir des années 1870. Parmi les modèles de cette époque : Aermotor, Eurêka, Halladay, Star. Des modèles proprement français sont ensuite apparus (Schabaver, Bompard, Araou) en s’inspirant des éoliennes américaines. Ci-dessous, quelques noms d’inventeurs et chercheurs qui ont contribué au développement technologique de l’éolienne à cette époque :

  • Amédée Durand : éolienne 6 pales en bois et toile, avec un rotor placé en aval du mât (1836)
  • Edmund Leigh : système dédié d’orientation automatique  face au vent pour les rotors placés en amont (1745)
  • Andrew Meikle (1772) et William Cubbit (1807) : système d’effacement automatique des pales en cas de vent fort.

L’énergie éolienne pour produire de l’électricité

L’idée d’exploiter le vent pour produire de l’électricité fait déjà son chemin à cette époque. Le projet le plus marquant fut celui de Charles Brush avec son moulin en bois qui alimentait sa résidence en électricité (1888). Une installation qui fonctionnera durant 20ans!!

Éolienne aux Etats-Unis

Éolienne aux Etats-Unis

L’utilisation de l’énergie éolienne pour produire de l’énergie électrique ouvre la voie aux éoliennes dites aérogénérateurs. Les éoliennes profitèrent des progrès scientifiques dans les domaines de la mécanique et l’aérodynamique pour des conceptions plus modernes. Citons les contributions des personnages suivants :

  • Poul La Cour : électricien, météorologue, physicien, ses travaux portaient sur l’aérodynamisme du rotor.
  • Louis Constantin : appliqua les développements faits sur les hélices d’avion aux éoliennes.
  • Georges Darrieus : considéré comme le père de l’éolienne moderne. Il fit plusieurs recherches sur les éoliennes à axe horizontale avant de déposer un brevet sur les éoliennes à axe verticale.

A partir de 1920, se posaient les problématiques qui prévalent jusqu’à aujourd’hui dans la conception des éoliennes :

  • nombre de pales
  • vitesse de rotation
  • puissance de l’éolienne
  • système d’orientation
  • aérodynamisme
  • conception de la nacelle abritant le système de production

Après la seconde guerre mondiale, les premières grandes éoliennes de production d’électricité apparurent en France, aux Etats-Unis, au Danemark, en URSS, avec des prototypes qui pouvaient atteindre une puissance de 1000kW.  Quelques acteurs historiques de cette nouvelle aventure :

  • EDF et BEST-Romani : EDF appuya Lucien Romani pour le développement de prototypes d’éoliennes, dont un modèle installé à Nogent-le-Roi (800kW) en 1958.
  • Neyrpic : prototype de 132kW à Saint-Rémy-des-Landes (1957), 1000kW (commande EDF) en 1961
  • Les éoliennes de Hütter : depuis 1935, avec des éoliennes de 100 à 300kW de puissance

L’énergie éolienne après le choc pétrolier

Les années 1970 amorcent un tournant pour l’énergie éolienne dans le monde. Si en France, les pouvoirs publics délaissent le développement de l’éolienne au profit du nucléaire, en Europe du Nord et aux Etats-Unis, la production indépendante d’électricité est encouragée par les autorités. Au Danemark et aux Pays-Bas, les machines upwind font leur apparition : Bonus, Danwin, Micon, Kuriant, Vestas,… Ce sont des éoliennes tripales qui préfiguraient les modèles de grandes éoliennes d’aujourd’hui. Vers 1980, les Etats-Unis se mettent également dans la course avec l’installation de 17000 machines en Californie.

Aérowatt est sans doute l’industriel français le plus actif de l’époque. Aérowatt est parmi les promoteurs des petites éoliennes. La firme développe des gammes de produits d’une puissance située entre 0,6 et 3,6kW. Les premiers modèles étaient destinés à des applications autonomes dans les diverses expéditions françaises. En 1989, Aérowatt devient VERGNET.

L’énergie éolienne aujourd’hui

La prise de conscience collective sur les questions écologiques a redynamisé la filière de l’énergie éolienne. Le marché s’est structuré et les éoliennes pour particulier se démocratisent. Les grands pays les plus pollueurs de la planète sont aussi les pays en tête en termes de puissance installée.

Production éolienne  par pays en 2011
Pays Puissance cumulée en MW
Chine 62733 MW
Etats-Unis 46919 MW
Allemagne 29060 MW
Espagne 21674 MW
Inde 15800 MW
Italie 6737 MW
France 6684 MW

Aujourd’hui, l’éolienne se diversifie dans ces applications avec des solutions de plus en plus facilement intégrables au niveau des utilisations particulières :

La dernière innovation en matière d’éolienne est le développement d’éoliennes souterraines et les éoliennes hybrides.

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