Comment fonctionne une éolienne ?

On en voit partout où que l’on aille (ou presque). Et pourtant, le fonctionnement de ces grandes hélices reste très obscur pour la plupart d’entre nous... L'heure est venue de souffler un vent d'explications. 😉 Voici ce qu'il faut savoir sur le fonctionnement d'une éolienne.

3 août 2020

Mise à jour le 17 novembre 2023 à 15:55

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Fonctionnement d'une éolienne : ses sous-ensembles

Une éolienne est composée de quatre sous ensemble regroupant plusieurs éléments :

Le rotor : en général composé de trois grandes pales (en matériaux composites) reliées par un moyeu (vous savez, cette espèce de « nez » situé au centre des trois pales que l’on retrouve systématiquement sur les éoliennes). Chaque pale possède une dimension allant de 25 à 60 mètres (pour un poids compris entre 6,5 tonnes et 35 tonnes en fonction de leur taille) et peut tourner à une vitesse allant de 5 à 25 tours par minute.
La nacelle : structure soutenue par le mât et qui abrite les différents éléments mécaniques, électriques ou électroniques nécessaires au bon fonctionnement de l’éolienne.
Le mât (ou tour) : composé du système de commande électrique et du transformateur. Souvent de forme conique, le mât mesure entre 50 et 130 mètres de haut avec un diamètre compris entre 4 et 7 mètres. Il possède également une ouverture à sa base (le mât est creux, un peu comme un phare) qui offre l’accès aux différents équipements de l’éolienne parmi lesquels se trouve le transformateur qui permet d’augmenter la tension de l’électricité produite dans le but de l’injecter sur le réseau électrique. Il soutient également la nacelle se trouvant à son extrémité.
La base : elle permet de maintenir la structure globale de l’éolienne. Elle est souvent circulaire et en béton armé (dans le cas des éoliennes terrestres).

Fonctionnement d’une éolienne : fonctionne-t-elle quand il n’y a pas ou peu de vent ?

Tout d’abord, il faut savoir que pour pouvoir démarrer, une éolienne a besoin d’une vitesse de vent minimale d’environ 10 à 15 km/h. Sa vitesse de vent optimale est de 50 km/h. Sachez également que, pour des raisons de sécurité, l’éolienne se coupe automatiquement si la vitesse du vent dépasse 90 km/h.

Vous l’avez donc compris, l’éolienne produit de l’électricité grâce au vent (jusque-là, rien de nouveau). Sous l’effet de l’impulsion de celui-ci, le rotor (le nez de l’éolienne) se met en marche et actionne les pales. Et ce n’est pas tout ! La vitesse du mouvement des pales est ensuite accélérée par un multiplicateur (situé à l’intérieur de la nacelle) avant de transmettre cette énergie mécanique à un générateur électrique (la vitesse normale des pales étant trop lente pour que le générateur puisse créer de l’électricité). Le générateur électrique peut donc convertir cette énergie mécanique en énergie électrique.

L’énergie mécanique devenue électrique, c’est au tour du transformateur (situé à l’intérieur du mât) d’élever la tension du courant électrique produit par notre fameux générateur afin qu’il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à moyenne tension du réseau électrique.

Voici un schéma explicatif des différents éléments composant une éolienne pour que vous puissiez y voir plus clair :

À savoir : grâce à un système automatique, la turbine est toujours capable de tourner en direction du vent, et ce, quelle que soit la direction de ce dernier. Cela permet d’optimiser au maximum la production d’énergie. Les éoliennes disposent également d’un système de protection contre la foudre via la lumière UV installée dans les pales du rotor.

Il est rare de croiser une éolienne à l’arrêt (et pourtant cela peut arriver) néanmoins elles ne chôment pas et tournent à plus de 80% du temps à des vitesses variables en fonction de la puissance des vents.

L'éolienne domestique

Tout d’abord, sachez qu’il existe deux types d’éoliennes domestiques possibles :

L’éolienne horizontale

Ce type d’éolienne est très semblable à celui que l’on croise le long des routes. Elle utilise le même procédé et les mêmes composantes que les éoliennes que l’on rencontre lors de nos voyages. Composée de 3 à 6 pales en hélice, elle ne peut cependant pas se tourner automatiquement vers le vent et doit, de préférence, être installée sur un terrain dégagé afin que rien ne l’empêche de capter les vents. Si ce n’était pas possible, il vous faudrait installer une éolienne de plus de 20 mètres de haut (sachez qu’au-delà de 12 mètres de hauteur, un permis de construire est indispensable). Bon nombre de personnes ont tendance à choisir un mât trop court en raison des contraintes qu’impose le permis de construire au péril de la rentabilité de leurs installations. Si vous ne pouvez pas installer votre éolienne sur un terrain dégagé, nous vous conseillons d’opter pour une autre source d’énergie renouvelable.

L’éolienne verticale

Celles-ci peuvent fonctionner par vents faibles à fort, peu importe la direction de ce dernier. Elles bénéficient également d’un design plus recherché et sont moins bruyantes à l’usage. Néanmoins, à puissance égale, l’éolienne verticale sera moins rentable que l’éolienne horizontale car sa taille ne lui permet pas de brasser autant d’air que sa collègue horizontale. Des recherches sont actuellement menées afin d’accroître son potentiel.

Installer une éolienne domestique

Vous voulez vous lancer dans un projet d’autoconsommation au travers des éoliennes ? Alors, pensez avant tout à effectuer une étude de faisabilité sur le gisement éolien sur le terrain qui va recevoir votre éolienne. Vous n’avez pas tout compris à cette phrase ? C’est normal. Concrètement, ça veut dire qu’il faut que vous étudiiez votre terrain pour savoir s’il est apte à recevoir une éolienne (si vous vous situez dans une forêt ce n’est peut-être pas idéal de penser à l’éolienne pour autoconsommer par exemple, car le vent ne parviendra pas à pleine puissance jusqu’à celle-ci. En revanche si vous vous trouvez dans une plaine bien dégagé c’est le Jackpot 😉). Pour cela, il vous faudra faire appel à un bureau d’étude ou à un installateur. Ce dernier peut même vous aider à choisir l’emplacement idéal de votre éolienne pour le meilleur rendement possible.

Ensuite, une fois que vous avez défini son emplacement, il vous faudra penser à l’installation. Pour une éolienne sur pignon, toit ou mât de moins de 12 mètres, il vous suffit simplement de passer à la mairie pour vérifier que votre projet est compatible avec les dispositions réglementaires de votre lieu d’habitation. Mettez-vous aussi d’accord avec le voisinage pour éviter tout problème par la suite (ce serait dommage de ne plus pouvoir profiter des barbecues d’été avec vos voisins suite à une dispute liée à votre éolienne quand même).

Comme pour une installation solaire photovoltaïque, il vous faudra décider si vous souhaitez être raccordé au réseau électrique ou non et si vous souhaitez ou non vendre le surplus produit par votre installation.