Le diamètre d'un rotor d'éolienne standard atteint 70 mètres la vitesse en bout de pale est donc extrêmement importante, de l'ordre de 300 km/h.
Les pales d'une éolienne se mettent à tourner dès que le vent atteint une vitesse de 3,5 m/s, soit entre 2 et 3 Beaufort. Cela s'appelle le 'cut-in wind speed'. Le 'cut-out wind speed', le moment auquel l'éolienne s'arrête, se situe aux alentours de 30 m/s (10 à 11 Beaufort ou 108 km/h).
La production d'électricité
Pour pouvoir démarrer, une éolienne nécessite une vitesse de vent minimale d'environ 15 km/h. Pour des questions de sécurité, l'éolienne s'arrête automatiquement de fonctionner lorsque le vent dépasse 90 km/h.
L'éolienne, une centrale électrique miniature
Pour démarrer, une éolienne a besoin d'une vitesse de vent minimale, de l'ordre de 10-15 kilomètres/heure. Mais l'éolienne a aussi une limite supérieure : 90 kilomètres/heure, parfois plus sur certains modèles récents.
En effet, la vitesse en bout de pale est de : vitesse de rotation fois deux pi fois rayon de l'hélice. Pour un hélice de 2 mètres de diamètre tournant à 2400 tours/minute (40 tours/seconde), la vitesse en bout de pale est de : 40*2* π *1 = 251.2 m/s, soit : 904.32 km/h !
Rappel: L'éolienne à parcouru 314.2 mètres et nous connaissons la vitesse de rotation (14 tr/minutes). Vitesse: 314.2 mètres * 14 tours = 4398.8 mètres/minute. En une heure, la pale à parcouru: Vitesse: 314.2 mètres * 14 tours * 60 = 263928 mètres/heure.
Les éoliennes à axe horizontal, d'une hauteur allant de 25 à 180 mètres, ont une puissance qui peut aller de 100 Kw à 7,5 MW. La plupart des éoliennes aujourd'hui installées ont une puissance allant de 1 à 3 MW et sont rassemblées en fermes d'éoliennes avec une puissance allant de 6 à 210 MW.
Il est constitué d'un mât de 80 mètres de hauteur et d'un rotor de 80 mètres de diamètre dont la masse atteint 250 tonnes. Chacune des trois pales mesure 45 mètres de long et pèse sept tonnes. Le poids du moyeu est de 20 tonnes tandis que celui de la nacelle est de 90 tonnes.
Rigides ou déformables selon la technologie retenue, elles peuvent mesurer de 23 à 45 mètres de long, voire 60 mètres et plus.
Une durée de vie entre 15 et 30 ans
« Il faut compter 15 à 25 ans pour un aérogénérateur terrestre, et 20 à 30 ans pour une éolienne maritime.
L'éolienne géante porte bien son nom, car elle peut atteindre 150 m de hauteur pour un diamètre au sol d'une vingtaine de mètres. Pour une éolienne domestique, il faut prévoir un budget minimal de 10 000 € qui peut vite grimper jusqu'à 55 000 si on compte la pose et les fournitures.
Tout simplement car la puissance du vent est parfois trop faible ou trop forte et que les éoliennes ne peuvent pas tourner ! Le vent est variable, il n'est pas toujours distribué de façon continue et les installations sont sensibles et doivent parfois se protéger face à un vent trop violent…
Le nombre de trois pales est donc le meilleur compromis entre fiabilité technique, rendement, coût et nuisance sonore réduite.
Caractéristiques d'une éolienne terrestre:
Puissance : entre 1,8 et 3 MW. Diamètre du rotor : entre 80 et 110 m. Hauteur du mât : 80 à 100 m. Hauteur totale : entre 120 et 155 m.
Baptisée MySE 16.0-242, cette éolienne géante mesure 264 mètres de haut, structure comprise. Son rotor, d'un diamètre exceptionnel de 242 mètres, est équipé de trois pales de 118 mètres de long capables de balayer une zone de 46 000 m2, soit l'équivalent de six terrains de football !
Puissance éolienne : quelques valeurs
Micro éoliennes : diamètre de rotor de 0,5 à 2 m : de 100 W à 1 kW. Petites éoliennes : diamètre de rotor de 2 à 12 m : de 1 kW à 36 kW. Moyennes éoliennes : diamètre de 12 à 35 m entre 36 et 350 kW. Grandes éoliennes : diamètre de rotor de 35 à 125 m : 350 kW à 5 MW.
Le modèle d'éolienne le plus répandu en France à ce jour est constituée d'un mât de 80 mètres de hauteur et d'un rotor de 80 mètres de diamètre, dont la masse atteint environ 250 tonnes.
En fait, le rotor principal a trop d'inertie. On ne pourra donc jouer que sur son pas. Sa vitesse de rotation est pour la vitesse angulaire de 360 t/min environ et pour la vitesse circonférentielle inférieure ou égale à M 0,8 environ.
Un investissement
Rien que pour les composants, les prix varient énormément : Il faut compter autour de 10 000 € pour une éolienne domestique de 1 kW. Le prix d'une éolienne domestique de 10 kW est d'environ 50 000 €. Les travaux de raccordement au réseau EDF peuvent coûter entre 1 000 € et 3 000 €.
Les matériaux composites utilisés pour la fabrication des pales sont des mélanges de fibre de verre, de fibre de carbone, de résines polyester ou de résines d'époxy.
L'éolienne offshore fonctionne de la même manière qu'une éolienne terrestre, à la grande différence qu'elle est implantée en mer de façon à mieux utiliser l'énergie du vent actionnant ses pales. Les premiers modèles de turbine offshore étaient des éoliennes terrestres posées en mer.
Principaux producteurs
En 2018, La Chine est le premier producteur d'électricité à partir de l'éolien avec 365,8 TWh (plus de 28 % de la production mondiale), les Etats-Unis occupent la deuxième place (303,4 TWh soit 24 %) et l'Allemagne, la troisième place (126 TWh soit 9 %).
En Europe, en 2018, les énergies renouvelables sont à l'origine de 95 % des nouvelles capacités de production électriques; Dont près de deux tiers pour le seul éolien. Au Danemark, l'éolien fournit 4 1 % de l'électricité; 28 % en Irlande ; 24 % en Espagne ; 2 1 % Allemagne ; 5,5 % en France…
Nombre d'heures pleines de fonctionnement
La puissance débitée par une éolienne dépend de la vitesse du vent. Par conséquent, la majorité du temps, l'éolienne ne fonctionne pas à puissance nominale (PN), le vent n'étant généralement pas suffisant pour garantir cela. C'est un des arguments des détracteurs des éoliennes.