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Les éoliennes convertissent l'énergie éolienne en électricité pour la distribution. La modélisation aérogénérateur est utilisée pour déterminer la hauteur optimale de la tour, les systèmes de contrôle, le nombre de pales et la forme des pales de la structure.
Estimation de prix
  • Éolienne de moins de 100kw : entre 3000 et 8000 euros le kw de capacité
  • Éolienne commerciale : de 1,3 millions à 2,2 millions d'euros par Mw de capacité nominale installée
  • Prix d'installation d'une éolienne de 10kw : de 80 000 à 100 000 euros ou plus

Comment fonctionne une éolienne ?

Les éoliennes se composent en général de trois pales fixées par un moyeu formant le rotor et implantées au bout d’un mât vertical. Un moteur électrique fait orienter le rotor qu’il se mette toujours face au vent. Le vent permet de faire tourner les pales qui vont changer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. La vitesse de rotation des pales provient de leur taille, les pales de grande taille tournent plus lentement que celles de petite taille. L’énergie mécanique est convertie en énergie électrique par un générateur qui loge dans une nacelle fixant l'ensemble de l'unité.

La plupart des générateurs ont besoin de tourner à grande vitesse pour produire de l’électricité  : de 1 000 à 2 000 tours par minute. L'énergie électrique produite par le générateur est d'environ 690 volts. Elle ne peut pas être utilisée directement, mais grâce au convertisseur, elle est traitée et sa tension est augmentée à 20 000 volts. L’électricité est ensuite transmise dans le réseau électrique  et peut être distribuée aux utilisateurs.

Quels sont les différents modèles d'éoliennes ?

Il existe de nombreuses variantes d'éoliennes : avec des objectifs, des avantages et des usages différents. D'une manière générale, les éoliennes peuvent être divisées en deux variétés principales : les éoliennes à axe horizontal et les éoliennes à axe vertical.

Les éoliennes à axe horizontal

Êoliennes à axe horizontal
Ce sont les turbines de type moulin à vent les plus traditionnelles qui ressemblent vaguement à une grande hélice au bout d'un grand poteau ou d'une tour. Les pales de la turbine tournent suivant un axe horizontal. Elles doivent être poussées suffisamment loin de la base pour que les vents violents ne les replient pas dans le mât. Ce type d'éolienne est généralement incliné vers l'avant, face au vent.

Les éoliennes à axe horizontal disposent d’un emplacement qui doit faire face au vent. Cela permet également d'éviter les problèmes de turbulence du mât. On en trouve fréquemment sur les propriétés rurales. Sur ces lieux, la construction d'une grande tour ou d'un mât suscitera rarement des objections de la part des voisins. La plupart des parcs éoliens utilisent ces types de tours, car la tension sur l'axe horizontal est beaucoup plus faible, ce qui signifie moins de problèmes de maintenance au fil du temps.

Les éoliennes à axe vertical

Êoliennes verticales
Les éoliennes à axe vertical sont plus utilisées dans les zones basses et urbaines où la direction du vent varie régulièrement. Les lames d’une éolienne à axe vertical tournent comme un carrousel suivant un axe vertical, entraînant la manivelle pour produire de l'énergie. Le principal avantage des éoliennes à axe vertical est qu'elles n'ont pas besoin d'être confrontées au vent, car les pales tourneront quelle que soit la direction du vent. Cela les rend idéales pour les zones où la direction du vent est moins prévisible.

Les systèmes verticaux sont moins efficaces à cause du couple supplémentaire sur l'axe, car ils nécessitent généralement un entretien plus poussé que les systèmes horizontaux. Même si ces types de turbines ont besoin de plus d’entretien, ils sont plus faciles à entretenir. En effet, le carter du rotor n'a pas besoin d'être hissé en l'air, il est donc beaucoup plus facile à accéder.
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Quels sont les autres types d’éoliennes ?

Éolienne Darrieus

Êoliennes Darrieus
Les éoliennes Darrieus s'apparentent grossièrement à des fouets avec de fines pales incurvées créant une configuration en forme de cage.

Éolienne Giromill

Êoliennes Giromill
Les éoliennes Giromill sont comme les Darrieus, mais elles sont dotées de lames droites à la place des lames courbées.

Êolienne Savonius

Êoliennes Savonius
Cette éolienne Savonius utilise des pelles au lieu de pales et repose sur la traînée plutôt que sur le vent. Les pelles tournent parce que le vent a moins de résistance d'un côté de la pelle que de l'autre. Cela se traduit par une efficacité moindre. Mais elle peut être utilisée dans les domaines où le coût et la fiabilité sont un facteur plus important à prendre en compte. Ces types de turbines sont souvent utilisés pour la ventilation des caravanes et des bus.

Twisted Savonius

Êolienne Twisted Savonius
L’éolienne Twisted Savonius a la forme des écopes en lames robustes qui se tordent autour de l'axe. Son efficacité peut être améliorée en réduisant la perte d'énergie en traînée. La Twisted Savonius est souvent utilisée dans la production d'énergie éolienne urbaine où le changement de direction peut être un problème pour une éolienne horizontale fixe.

Combien coûtent les éoliennes ?

Éoliennes domestiques ou agricoles

Les éoliennes de moins de 100 kilowatts coûtent entre 3 000 euros et 8 000 euros le kilowatt de capacité. Les prix d’installation d’une éolienne de 10 kilowatts vont de 80 000 euros à 100 000 euros ou plus. Les éoliennes permettent d'importantes économies d'échelle. Les plus petites éoliennes agricoles ou domestiques sont généralement moins chères. Par contre, elles sont plus chères par kilowatt de capacité de production d'énergie. Souvent, les régimes fiscaux et les taxes offrent des systèmes qui permettent de diminuer considérablement le coût d'un projet éolien .
Éolienne

Éoliennes commerciales

Les prix d'une éolienne commerciale varient d'environ 1,3 million d’euros à 2,2 millions d’euros par MW de capacité nominale installée. La plupart des turbines à l'échelle commerciale installées aujourd'hui ont une taille de 2 MW et coûtent environ 3 à 4 millions d’euros installés.

Les coûts totaux d'installation d'une éolienne commerciale varient considérablement en fonction de nombreux facteurs :
  • Le nombre de turbines commandées
  • Le coût de financement
  • La date à laquelle le contrat d'achat de l’éolienne a été signé
  • Les contrats de construction
  • L'emplacement du projet et d'autres facteurs.
D'autres éléments peuvent aussi influencer le prix des éoliennes. Cela comprend :
  • L’évaluation des ressources éoliennes
  • Les dépenses d'analyse du site
  • Les frais de construction
  • Les études de permis et d'interconnexion
  • Les mises à niveau du système d'utilité, les transformateurs, l'équipement de protection et de mesure
  • L’assurance, opérations, garantie, entretien et réparation
  • Les frais juridiques et de consultation
  • Les systèmes fiscaux et taxes.

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Sofiane BOUMEJA
Guide écrit par :
Sofiane BOUMEJA
Spécialiste electricité & électronique chez Hellopro
Après une dizaine d'années en tant qu'électricien, j'ai rejoint des équipes d'EDF pour travailler sur la gestion du réseau national. Je metségalement à profit mes connaissances à travers la rédaction d'articles sur les bonnes pratiques d'installation, l'équipement électrique, les réseaux et l'électronique.