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Jean MARTIN : Ingénieur de l’École nationale supérieure des arts et métiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’énergie éolienne est probablement la plus ancienne énergie utilisée par l’homme en dehors de son énergie musculaire. Ce fut, sans doute, d’abord une énergie captée par la voile pour la navigation, voilà quelques millénaires. Par la suite, sans date précise, quelque inventeur de génie, sédentaire, pense faire tourner indéfiniment la voile autour d’un axe fixe : le moulin était né. Les plus anciens connus, chinois ou perses, sont en effet constitués par des mâts verticaux entraînés par des voiles. C’est seulement plus tard que l’axe devient sensiblement horizontal, avec des ailes, pour prendre la disposition bien connue des moulins à vent.
L’énergie éolienne joue un rôle économique important jusqu’au début du XIX e siècle. Ensuite, ce rôle diminue par suite de l’accroissement rapide de l’utilisation des énergies fossiles.
Les éoliennes subsistent pourtant surtout dans des pays de vastes steppes (ex-URSS, Argentine, etc.) ou le long de façades maritimes (Baléares, Crète, Portugal, etc.) ; toutes sont de modèles fabriqués depuis longtemps.
Toutefois au XX e siècle, s’appuyant sur les progrès de l’aérodynamique, certaines tentatives de réalisation de nouvelles machines sont faites. Aux États-Unis, en ex-URSS, en Angleterre et en France par Électricité de France autour de 1960, des éoliennes puissantes, jusqu’à 1 000 kW environ, sont essayées. Malgré des résultats encourageants, c’est de nouveau l’abandon, le pétrole bon marché se substituant à toutes les autres formes d’énergie. L’augmentation brutale du prix du pétrole relance l’énergie éolienne. La crainte de n’utiliser qu’une seule énergie, dont l’approvisionnement peut être aléatoire, les idées écologiques orientent certains pays vers cette forme inépuisable et nationale !
Des progrès importants dans l’aérodynamique, l’arrivée de nouveaux matériaux vont permettre d’exploiter ce gisement mondial estimé à 4 TWh à partir de nouvelles machines fiables et diminuer le prix de l’énergie produite, qui ne devient plus marginale dans certains pays comme le Danemark ou certaines contrées comme la Californie.
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Navigation éolienne6. Développement des machines éoliennes
Les anciens moulins à vent, bien que de dimensions souvent impressionnantes, n’avaient que de faibles puissances, en moyenne quelques kilowatts, les plus importantes ne dépassaient guère 10 à 15 kW.
Les machines que l’on voit encore actuellement, dans l’immense majorité utilisées pour pomper de l’eau (alimentation du bétail, irrigation, assèchement du marais) et le plus souvent de type roue américaine (tableau 2) ont des puissances de quelques kilowatts, en moyenne 1 à 5 kW.
Après une désaffection presque générale à partir de 1960 pour les éoliennes, un regain d’intérêt très net s’est manifesté depuis quelques années en de nombreux pays, suscitant recherches et essais. Les éoliennes à axe vertical ont pratiquement été redécouvertes et leurs études théoriques ont été entreprises. On assiste même à un début de fabrication en série de machines de petite et moyenne puissances (de quelques watts à une cinquantaine de kilowatts) ce qui contribue de façon importante à baisser leur prix de revient et donc celui de l’énergie produite.
D’abord essentiellement destinées à une production d’énergie très individualisées, les éoliennes vont à partir de 1975 contribuer à la production électrique nationale dans un certain nombre de pays. Les puissances installées vont croître avec la mise au point de machines de plus en plus puissantes regroupées en ferme éolienne.
La puissance éolienne mondiale est actuellement de 3 700 MW, les États-Unis possédant la part la plus importante : 1 700 MW. D’autres pays européens vont aussi développer cette énergie, pour certains, bien exposés du point de vue du vent, comme le Danemark avec 540 MW installés et une production qui représente 3 % de son énergie totale. L’Allemagne avec 630 MW, les Pays-Bas avec 162 MW (où le développement est rapide), la Grande-Bretagne avec 170 MW sont aussi dans le peloton de tête.
Toutes ces productions sont essentiellement réalisées à partir d’éoliennes rapides à axe horizontal bipale et surtout tripale de puissance comprise entre 100 et 1 000 kW.
Si la France a été pionnière dans la...
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