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1 - CONTEXTE ACTUEL

2 - CARACTÉRISATION DES DIFFÉRENTS TYPES D'ÉOLIENNES ET DE LEURS UTILISATIONS

3 - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

4 - CONCEPTION DU ROTOR

5 - PALES

6 - IMPLANTATION SUR SITE

7 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

| Réf : BM4640 v2

Implantation sur site
Éoliennes

Auteur(s) : Marc RAPIN, Philippe LECONTE

Date de publication : 10 avr. 2009

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RÉSUMÉ

L'intérêt premier d'une éolienne se situe dans la récupération de l'énergie cinétique présente dans le vent. Ce dispositif, qui a su évoluer considérablement depuis ses premières utilisations très anciennes, fait appel à des compétences dans des domaines variés, comme l’aérodynamique, la mécanique, les matériaux, la météorologie. Cet article s’attache à exposer le contexte actuel des différents types d’éoliennes (à axe vertical et à axe horizontal), à travers les aspects et les caractéristiques liés à leur utilisation. Leur principe de fonctionnement, et notamment la conception du rotor (indispensable à la récupération d’énergie), les pâles mais encore leur implantation sur site sont des paramètres importants, également abordés dans cet article.

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Auteur(s)

  • Marc RAPIN : Diplômé de l'ENSAM - Expert Éolien - Ingénieur d'études au Département Aéroélasticité et Dynamique des Structures de l'Onera, The French Aerospace Lab

  • Philippe LECONTE : Diplômé de l'ENSAM et de l'École Supérieure des Techniques Aérospatiales - Chef du Service « Bureaux d'Études Centraux » de la Direction des Grands Moyens Techniques de l'Onera, The French Aerospace Lab

INTRODUCTION

Les éoliennes représentent une forme très ancienne d'exploitation du vent. Toutefois, le vingtième siècle et, en particulier, les années 1970-2000, ont vu se développer les éoliennes actuelles avec une importante évolution à la fois de leur utilisation de par le monde et de leur conception. On est ainsi passé de la petite machine isolée pour le pompage de l'eau aux grands parcs d'aérogénérateurs multimégawatts connectés sur le réseau.

Les progrès technologiques et scientifiques réalisés dans différents domaines de l'ingénieur, dont l'aérodynamique, les structures, les matériaux, l'électrotechnique, la météorologie et le contrôle, ont permis d'améliorer l'efficacité et la fiabilité de ces machines. Les éoliennes à axe horizontal se sont progressivement imposées et représentent la quasi-totalité du marché actuel.

Cet article permet de donner une vision globale des aspects liés à l'éolien, d'appréhender, sans être exhaustif, les thématiques impliquées et ses spécificités. Il s'attache en particulier à décrire le potentiel de conversion d'énergie que l'on peut obtenir grâce au rotor d'une éolienne, dont les principes s'apparentent ou sont issus de ceux des hélices et rotors d'hélicoptère.

Le lecteur se reportera utilement à l'article de ce traité sur les hélices aériennes et à celui du traité Génie éléctrique sur les aérogénérateurs électriques pour les aspects électrotechniques.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-bm4640


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6. Implantation sur site

6.1 Caractérisation du vent

Que ce soit pour valider les différents modèles de vent développés (§ 3.1), pour fournir une aide à la décision dans l'implantation de machines sur un site donné ou pour évaluer le potentiel d'énergie utilisable, il est nécessaire de procéder à une caractérisation du vent.

Les premières données exploitables proviennent des mesures satellites qui fournissent en continu différentes informations pour de nombreux types de prévisions météorologiques ou climatologiques. Pour l'Europe, ce rôle est assuré par le satellite Envisat de l'Agence spatiale européenne (ESA) dont un des dix instruments embarqués, le « Radar Altimeter » RA-2, fournit en particulier les mesures de vitesse des vents. Ces mesures sont cependant représentatives des mouvements de l'atmosphère à une échelle verticale assez grande. À une échelle spatiale plus réduite, on trouve bien sûr les moyens mis en œuvre par Météo France avec ses stations au sol ou aéroportées, principalement composées de radars profileurs de vent par ondes radio ou électromagnétiques. Toutes les données valables, obtenues sur le long terme, sont combinées pour établir une première cartographie des vents en intensité et direction. Il est ainsi possible d'établir de véritables atlas éoliens [17]* plus ou moins détaillés pour des régions ou des pays au potentiel intéressant (figure 37). Pour la France, différentes cartes ont été établies par l'ADEME [16]* et les régions.

À ce niveau de prévision, des disparités plus ou moins importantes peuvent néanmoins apparaître...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - GWEC -   Global Wind 2007 Report,  -  avr. 2008.

  • (2) - RTE -   Bilan prévisionnel de l'équilibre offre-demande d'électricité en France.  -  Édition (2007).

  • (3) - LE GOURIERES (D.) -   Énergie éolienne, théorie, conception et calcul pratique des intallations.  -  Eyrolles (1982).

  • (4) - GIPE (P.) -   Wind Energy.  -  Comes of Age. Wiley (1995).

  • (5) - RAPIN (M.), DEGOBERT (P.)  -   Éoliennes, compréhension et développement (titre provisoire).  -  Dunod (2009).

  • (6) - HAU (E.) -   Wind Turbines.  -  Springer (2000).

  • (7) - EGGLESTON...

1 Outils logiciels

Logiciels : WASP, WindPRo, Wind Farm, GéoWind...

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2 Annuaire

  • Normalisation et certification

    Véritas, France

    Garrad et Hassan, Royaume-Uni

    Germanischer Lloyd, Allemagne

    IEC (International Electrotechnical Commission)

    MEASNET (Réseau Européen d'Instituts de Mesure)

  • Principaux constructeurs de grandes éoliennes

    VESTAS, Danemark

    ENERCON, Allemagne

    GAMESA, Espagne

    SIEMENS, Allemagne

    REpower-Suzlon, Allemagne-Inde

    GE Wind, États-Unis

  • Centres de recherche

    RISØ National Laboratory, Danemark

    ECN et Université de Delft, Pays-Bas

    DEWI, Allemagne

    NREL, États-Unis

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3 Données statistiques et économiques

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