L’énergie éolienne provient de la force du vent.

Le vent est utilisé de nombreuses manières, par exemple : pour naviguer (voiliers), pour voler (cerfs-volants, parapentes), pour actionner des mécanismes (moulins, pompes à eau) et aussi pour produire de l’électricité.

Explications

Le fonctionnement d’une éolienne

Grâce à l’éolienne, l’énergie cinétique du vent est transformée en énergie mécanique, pour être ensuite transformée à nouveau en énergie électrique.

Image : Mathieu Clabaut / Wikipédia http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Schema_eolienne.svg

 

Une éolienne se compose de plusieurs parties, principalement :

Le mât, qui permet d’élever le rotor et les pales à une hauteur où les vents sont les plus adéquats et ne rencontrent pas d’obstacle.

Placée au sommet du mât, la nacelle abrite les mécanismes qui permettent de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique.

Tout système de rotation comporte un rotor (l’axe qui tourne) fixé dans une sorte de cerceau appelé le moyeu. Composé généralement de trois pales, le rotor d’une éolienne tourne sous l’effet du vent. Le rotor permet de transformer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique.

Le rotor est relié à un multiplicateur qui multiplie jusqu’à 75 fois la puissance de la vitesse de rotation des pales. Il fonctionne avec un système d’engrenages, un peu comme les plateaux d’un vélo. Grâce à des rouages, la puissance liée à la lenteur des pales est multipliée.

Le générateur (aussi appelé convertisseur) utilise cette rotation pour faire tourner des aimants qui vont alors produire de l'énergie électrique.
 
À noter que, dans les éoliennes, il y a encore le frein qui permet de contrôler la vitesse de rotation. On freine notamment pour éviter tout risque en cas de vent violent ou pour assurer le respect de certaines normes destinées à protéger l’environnement. Il y a également un système d’orientation qui fait pivoter la nacelle pour que les pales soient bien situées face au vent.

En cas de tempête

Les éoliennes sont arrêtées lorsque la vitesse du vent dépasse 90 km/h en raison des risques de dégâts sur la machine. La nacelle et les pales sont alors orientées de manière à ne plus avoir de prise au vent. Il existe même des éoliennes rabattables, qui peuvent être « couchées » en cas de cyclone ou d’ouragan.

Les variations importantes de la force du vent sont l’un des éléments les plus difficiles à gérer. Cela nécessite l’utilisation de matériaux solides et résistants, d’un côté, et occasionne une production d’énergie très variable de l’autre. On considère qu’une éolienne fonctionne en moyenne entre 1500 et 2000 heures par an.

Carte d'identité

L’énergie éolienne est celle qui, à ce jour, bénéficie des techniques les plus abouties et permet un rendement. Une éolienne peut récupérer jusqu’à 59% de l’énergie du vent !

Cela dit, le vent soufflant de manière intermittente, la production représente environ 20% de son temps de fonctionnement. Les éoliennes ont une durée de vie limitée: en général, elles sont démontées après 20 à 30 ans de fonctionnement.

La Suisse compte une trentaine d’éoliennes d’importance qui produisent au total un peu plus de 108 millions de kilowattheures (kWh). On estime que, d’ici 2030, l’énergie éolienne indigène pourrait fournir 600 millions de kWhm, soit plus de 5 fois plus qu'aujourd'hui! En Europe, la production des éoliennes couvre 10% de la consommation électrique.

Le saviez-vous ?

En Suisse, le nombre d’éoliennes reste plutôt limité. Cependant, dans le domaine de l’éolien, notre pays possède un record: c'est en Valais que se situe le parc éolien le plus haut d'Europe. Ces quatre éoliennes se trouvent à 2'465 mètres d'altitude, au col du Nufenen, près du lac de Gries. À noter aussi qu'avec un total de 16 éoliennes, la centrale de Mont-Crosin et Mont-Soleil (JU) est la plus grande installation éolienne de Suisse.

Activité

Voici une expérience qui permettra aux élèves d’observer l’énergie éolienne grâce aux mobiles thermiques. 

  1. Découpez des spirales et des hélices dans une feuille métallique.
  2. Suspendez-les avec un fil au-dessus d’une bougie ou d’un radiateur.
  3. Spirales et hélices se mettent à tourner grâce aux transferts d’énergie !

 


Que se passe-t-il ?

La source de chaleur échauffe l’air qui entoure la spirale ou l’hélice. Cet air devient moins dense et donc moins lourd que l’air - plus frais - du reste de la pièce. Cet air chaud monte, et, spirales et hélices se retrouvent dans un courant ascendant qui les met en mouvement. C’est de cette façon que se forment les vents !

En Allemagne, les crèches de Noël traditionnelles utilisent le même principe : la chaleur des bougies permet d’actionner les pales d’un moulin horizontal qui fait alors tourner la crèche : https://fr.wikipedia.org/wiki/Pyramide_de_No%C3%ABl

Pour en savoir plus

Les éoliennes d’Hélène
, Sébastien Chebret, Eyrolles Jeunesse, 2013.

Suisse éole
www.suisse-eole.ch
Site de l’association pour la promotion de l’énergie éolienne en Suisse.