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Auteur(s)
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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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Données économiques. Intérêt4. Organes de stockage
L’énergie éolienne étant très variable dans le temps, si elle n’est pas utilisée au fil du vent (débit sur un réseau), il est nécessaire de prévoir des possibilités d’accumulation pour l’adapter à une utilisation régulière, ce qui est souvent le cas.
Il est donc utile de déterminer l’évolution dans le temps de la quantité d’énergie produite et de la comparer aux besoins. Le premier problème est celui de déterminer la capacité de ce stockage. Pour cela, on représente les variations de puissance de l’éolienne en puissance intégrée en fonction du temps (figure 19). La courbe est sans cesse croissante. Si la puissance demandée est constante, elle sera représentée par une droite. La différence entre les ordonnées de la courbe de l’éolienne et de la droite de puissance demandée représente la part de la capacité de stockage. On en déduit donc la courbe donnant l’évolution dans le temps de la puissance fournie ou absorbée par le stockage
. L’aire hachurée représente les quantités d’énergie fournies ou absorbées Qt :
La capacité de stockage sera au moins égale au maximum de cette courbe Qt .
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Il existe différentes possibilités de stockage
Pour la production d’électricité, le système de loin le plus utilisé est celui par batteries d’accumulateurs. Celles au plomb, bien que lourdes et encombrantes, s’accommodent bien des fluctuations propres au vent. Les autres types sont mal adaptés. Toutefois, ce type de stockage ne convient que pour de petites puissances de quelques kilowatts tout au plus.
Pour les stockages importants, on peut faire appel au pompage de l’eau entre deux réservoirs et une turbine si le terrain fournit une possibilité intéressante en dénivelé. Le simple pompage de l’eau dans un réservoir est aussi la solution pour stocker de l’eau dans le cas, par exemple, de distribution d’eau alimentaire.
Le stockage thermique commence aussi à...
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