Comment choisir une éolienne et comment l’installer ?

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La conception d’une éolienne varie en fonction du site où elle sera implantée, du budget alloué à sa construction, des matériaux disponibles et de nombreux autres facteurs. La conception idéale permet à l’éolienne de capter le plus d’énergie possible du vent.

Les trois types d’éoliennes

Selon un rapport de l’université de l’Illinois à Ubana-Champlaign, il existe trois principaux types d’éoliennes en usage aujourd’hui, toutes bien sûr utilisant une énergie renouvelable qu’est le vent. Elles ont chacune une conception différente et présentent des avantages et des inconvénients différents. Toutefois, ces trois types d’éoliennes ont quelques points communs.

  • Elles sont élevées sur un haut poteau ou « tour ». Cela leur permet d’atteindre des courants de vent qui se déplacent à des vitesses plus élevées.
  • Elles sont équipées d’un dispositif de rotation, comme des pales, pour capter l’énergie du vent.
  • Elles sont équipées de générateurs électriques qui convertissent l’énergie cinétique du vent en énergie électrique.
  • La plupart sont fabriqués en acier.
Eolienne HAWT

Une éolienne de type HAWT, le modèle domestique le plus répandu.

Les éoliennes à axe horizontal

La plupart des éoliennes que vous voyez dans les parcs éoliens et les installations individuelles sont des éoliennes à axe horizontal (HAWT). Ces turbines ressemblent à des ventilateurs géants et sont généralement dotées de trois pales. Les pales font tourner un arbre de rotor, qui est attaché à un générateur électrique. Le générateur convertit l’énergie du vent en électricité.

Les HAWT ont des caractéristiques de conception uniques.

  • Le générateur électrique est situé au sommet de la tour, et il est généralement accompagné d’une boîte de vitesses. La boîte de vitesses augmente la vitesse du générateur. L’emplacement de ces éléments mécaniques peut rendre ce type de turbine difficile à entretenir.
  • Ces turbines sont dotées d’un dispositif permettant de faire tourner les pales dans le vent. Dans les modèles de technologie plus récente ou plus ancienne, il peut s’agir d’une simple girouette de vent arrière. Dans les modèles modernes, il s’agit probablement d’un ordinateur.
  • Les tours de ces turbines sont généralement deux ou trois fois plus longues que les pales et atteignent souvent jusqu’à 90 m de haut. Les tours sont fabriquées en acier tubulaire et peuvent être transportées de l’usine de fabrication au site en plusieurs morceaux.
  • Les HAWT les plus efficaces fonctionnent à des vitesses variables, ce qui leur permet de collecter plus d’énergie les jours particulièrement venteux.
  • Les pales sont effilées et sont généralement de couleur gris clair. Elles mesurent souvent jusqu’à 30 mètres de long. Les pales peuvent être inclinées dans le vent ou hors du vent pour arrêter la rotation et aider à protéger la turbine pendant les tempêtes.
  • La plupart des HAWT sont également équipées d’un système de freinage pour arrêter la rotation si la force du vent devient trop importante.
  • En général, les camions transportent les composants des HAWT sur le site où ils seront utilisés. Les travailleurs assemblent ensuite la turbine sur le site. Dans certains cas, notamment dans les régions montagneuses ou en Europe, la hauteur de la turbine est limitée par les routes que le camion doit emprunter avec les longues pales.

Les éoliennes à axe vertical de la conception de Darrieus

Dans une éolienne à axe vertical (VAWT) Darrieus, deux ou plusieurs pales en acier se courbent à partir du bas et se rejoignent en haut de l’arbre central. Elles portent le nom de Georges Darrieus, un inventeur français. Elles ressemblent à une partie d’une hélice ou d’un batteur à œufs. Selon de nombreux spécialistes, cette conception est moins efficace qu’un HAWT.

La VAWT Darrieus présente les caractéristiques de conception qui suivent.

  • L’un des avantages des éoliennes à axe vertical (VAWT) de Darrieus est qu’elles peuvent s’adapter à des vitesses et des directions de vent variables. Elles n’ont pas besoin d’être tournées dans le sens du vent, comme les éoliennes à axe horizontal. Cela les rend idéales pour les sites où les conditions météorologiques sont imprévisibles.
  • Généralement, la boîte de vitesse et le générateur électrique de ces turbines sont situés sur ou près du sol. Cela les rend beaucoup plus faciles à entretenir que les HAWT.
  • En raison de leur conception, ces turbines sont soumises à une plus grande force du vent que les HAWT. Cela signifie que les composants doivent être plus robustes et sont généralement plus chers. En outre, cette force diminue également la fiabilité de ces modèles.
  • Ce type de conception est idéal pour un toit, puisque l’éolienne est déjà surélevée et nécessite une tour plus courte.
  • De nombreuses anciennes VAWT Darrieus sont supportées par des haubans, mais les modèles plus récents peuvent avoir une structure de support en acier.
  • Ces turbines ont souvent besoin d’une source d’énergie séparée pour commencer à tourner.
  • Les VAWT Darrieus sont également fabriquées en pièces détachées, puis montées sur place par des techniciens.

Les éoliennes à axe vertical modèle Savonius

La éoliennes à axe vertical (VAWT) de Savonius présente les caractéristiques de conception suivantes.

  • Semblable à bien des égards à la VAWT Darrieus, la VAWT Savonius est dotée d’un arbre rotatif central, qui possède généralement plusieurs ailes. Inventée par le Finlandais Sigurd Johannes Savonius, la VAWT Savonius est plus fiable que la VAWT Darrieus.
  • Les VAWT de Savonius n’ont pas besoin d’être orientées dans le sens du vent, elles sont donc idéales pour les sites où la direction du vent est variable.
  • Contrairement à la VAWT Darrieus, la VAWT Savonius peut démarrer toute seule, elle ne nécessite donc pas de moteur de démarrage séparé.
  • Les VAWT de Savonius sont généralement construites en acier, mais les ailes peuvent être faites d’autres matériaux.
  • La plupart des VAWT de Savonius sont fabriquées en pièces détachées et ensuite assemblées sur place. Les modèles plus petits peuvent être entièrement construits en usine.

Les facteurs à prendre en compte avant le choix d’une éolienne

Si vous envisagez d’installer une éolienne sur un site, il est important de tenir compte de quelques facteurs pour choisir le meilleur design.

  • Quelle est la variabilité de la direction du vent ? Si le vent vient d’une direction la plupart du temps ou se déplace de temps en temps, une HAWT pourrait être le choix le plus efficace. Si le vent est imprévisible, un modèle VAWT peut être préférable.
  • Quel est le degré de vent sur le site ? Si le site est très venteux à basse altitude, une VAWT peut être parfaite, à condition que la vitesse du vent ne dépasse pas les recommandations du fabricant. Si le vent est constant, mais pas fort, une éolienne plus haute peut être capable de capter une plus grande partie de son énergie.
  • À quelle hauteur peut-on construire ? Plus vous montez en altitude, plus la puissance du vent augmente. Cependant, cela crée également une plus grande tension sur la tour et exige que celle-ci soit plus épaisse pour soutenir les pales contre la force du vent. Il peut y avoir des réglementations locales à prendre en compte.
  • Quel est votre budget ? Parce qu’elles nécessitent une technologie de changement de direction, les grandes HAWT peuvent être assez coûteuses. Les petites VAWT peuvent être mieux adaptées à des applications individuelles.

Des machines fascinantes et étonnantes

Que vous envisagiez de construire votre propre éolienne ou que vous souhaitiez simplement en savoir plus sur le fonctionnement de ces étonnantes machines, il peut être très intéressant de découvrir les différents types et modèles. Les sociétés d’éoliennes produisent constamment de nouvelles technologies, il y a donc toujours plus à rechercher sur ce sujet fascinant.