Les énergies renouvelables
Partie II - Les énergies renouvelables La production du vent
La conception d’une éolienne.
Une éolienne est constituée de deux parties. Le mat et l’hélice. Le mât permet de placer les pales à une hauteur ou le vent est plus productif.
- Le mât peut être réalisé en béton ou en acier. Les pylônes en acier sont les plus répandus pour les éoliennes de forte puissance.
- L’hélice est montée sur le rotor de l’alternateur. Elle est le plus souvent constituée de trois pales. Les pales sont caractérisées par :
- leur longueur : détermine la puissance fournie par l’éolienne. Plus les pales sont longues plus la vitesse de rotation est réduite
- La largeur : détermine le couple au démarrage. Mais diminue la vitesse de rotation maximum
- Les matériaux : ils sont choisis pour être légers, résistants à la fatigue mécanique à l’érosion et à la corrosion.
- Nombre de pales : Plus il y a de pales plus l’éolienne est compliquée à fabriquer et à mettre en œuvre. Dans la catégorie des éoliennes de forte puissance, l’éolienne à trois pales a le plus fort rendement.
- S’ajoutent au mât et à l’hélice, une nacelle placée au sommet du mât pour abriter tout les composants électriques convertissant l’énergie mécanique fournie par le vent en énergie électrique envoyée sur le réseau de distribution d’énergie.
- Un multiplicateur de vitesse permettant de multiplier la vitesse de l’arbre hélice afin d’augmenter la vitesse de l’arbre générateur.
- Un générateur électrique : La rotation de l'arbre entraîne un aimant dans une bobine produisant ainsi le courant.
- Une cabine placée à la base du mât dans laquelle on injecte l’énergie produite sur le réseau de distribution existant
- Et enfin un frein permettant de diminuer les contraintes soumises à la machine en cas de tempête en ralentissant sa vitesse de rotation.
Le schéma ci-contre présente les différents éléments composant
une éolienne
Le principe de fonctionnement
Lorsque le vent atteint des vitesses aux alentours de 20 Km/h, l’hélice de l’éolienne est entraînée en rotation. La vitesse de rotation de l’arbre de l’hélice est multipliée par le multiplicateur. La sortie du multiplicateur est reliée au générateur électrique qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. Il fournit une tension triphasée qui est acheminée dans la base du mât ou elle va être adaptée au réseau de distribution.
- Afin de capter au mieux l’énergie du vent, l’éolienne doit être orientée. Une petite girouette est placée à proximité ou sur l’éolienne et commande son orientation en fonction de la direction du vent.
- Une fois l’orientation de l’éolienne optimisée, il est nécessaire de convertir le mouvement de rotation en énergie électrique. Ce travail est réalisé par une génératrice triphasée. Une génératrice fonctionne comme un moteur mais dans l’autre sens. C'est-à-dire que une force fait tourner l’arbre moteur et on récupère de l’énergie électrique. Sur les éoliennes de grande puissance, la sortie des génératrices est un courant alternatif triphasé de 690v. Ensuite cette énergie est convertie en alternatif triphasé 20 000 à 30 000 volts pour être connectée au réseau de distribution. Il existe deux types de génératrices différentes : la génératrice synchrone et la génératrice asynchrone. Cette dernière présentes plus d’avantages que la synchrone.
