1 - CONTEXTE ACTUEL

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

• 2.1 - Évolution des éoliennes
  Figure 3 - Petite éolienne Rutland sur bateau (crédit : M. Rapin) Figure 4 - Centrale éolienne et photovoltaïque (source : Ademe 2000, crédit : Olivier Sébart) Figure 5 - Premier prototype de l’Haliade-150 6 MW (site du Carnet, 2012) (crédit : GE-Alstom)
• 2.2 - Machines à axe vertical
  Figure 6 - Effet du vent sur un corps creux Figure 7 - Rotor de Savonius Figure 8 - Exemple de combinaison de rotors à axe vertical pour l’éclairage publique (crédit : A. Placzek) Figure 9 - Principe de l’incidence variable Figure 10 - Prototype français tripale de machine Darrieus 5 kW (source : Centre national d’Essais éoliens de Lannion, 1985, crédit : Onera) Figure 11 - Différents types de rotor Darrieus
• 2.3 - Machines à axe horizontal
  Figure 12 - Configurations à axe horizontal Figure 13 - Flexion des pales en fonctionnement sur une machine GE 1.5S (site de Sortosville-en-Beaumont, 2006) (crédit : M. Rapin)
• 2.4 - Architecture d’une éolienne à axe horizontal
  Figure 14 - Schéma d’une nacelle avec multiplicateur Figure 15 - Coupe d’une nacelle sans multiplicateur d’une Siemens 3,2 MW (crédit : Siemens) Figure 16 - Mise en forme par roulage d’une plaque acier et assemblage par soudage de sections pour mât tubulaire chez FrancEole (site de Longvic, 2015) (crédit : M. Rapin) Figure 17 - Ferraillage et coulage du béton d’une fondation pour une éolienne Nordex 3,6 MW, parc éolien citoyen de la Grande Levée (49) (crédit : Eolys – parc éolien de la Grande Levée/Énergie Partagée) Figure 18 - Différents concepts de structures porteuses pour l’offshore (crédit : Rodrigues et al. [7]) Figure 19 - Montage d’une éolienne REpower 5M sur jacket, ancré par des fonds de 40 m, pour l’alimentation de la station pétrolière offshore Beatrice en Ecosse (crédit : Senvion)
• 2.5 - Potentiel des machines
  Figure 20 - Représentation du tube de courant Figure 21 - Classement des types d’éolienne

3 - CONCEPTION ET FONCTIONNEMENT DE LA PALE

• 3.1 - Modélisation du vent
  Figure 22 - Différentes approches du vent Tableau 1 - Classes des éoliennes définies par l’IEC 61400-1
• 3.2 - Aérodynamique de la pale
  Figure 23 - Caractérisation d’un profil en 2D Figure 24 - Fonction aéromoteur d’un élément de pale Figure 25 - Évolution du triangle des vitesses de long de la pale Figure 26 - Visualisation du vrillage pour une pale à l’arrêt d’Enercon E70-E4 (site de Saint-Quentin-la-Motte, 2016) (crédit : M. Rapin) Figure 27 - Implantation de quatre rangées de générateurs de vortex sur le pied de pale d’une Nordex N90 2,4 MW (site de Migny, 2009) (crédit : M. Rapin) Figure 28 - Création de tourbillon Figure 29 - Modèle de sillage en trois domaines
• 3.3 - Aéroélasticité de la pale
  Figure 30 - Modélisation d’une éolienne Figure 31 - Angles caractéristiques Figure 32 - Exemple de deux premiers modes encastrés Figure 33 - Premier mode de flexion Figure 34 - Mouvement de battement Figure 35 - Mouvement de traînée Figure 36 - Mouvement de torsion Figure 37 - Composantes de la vitesse Figure 38 - Mouvements de battement Figure 39 - Décrochage dynamique Tableau 2 - Effets de la vitesse
• 3.4 - Réalisation de la pale
  Figure 40 - Exemples de structures de pale Figure 41 - Moule de 52 m pour réalisation de la peau extrados (crédit : Siemens AG) Figure 42 - Fabrication en 2012 par Siemens (procédé IntegralBlade) de la pale Quantum de 75 m de l’éolienne offshore SWT6.0-154 (crédit : Siemens AG)

4 - CONCEPTION ET FONCTIONNEMENT DE L’ÉOLIENNE

• 4.1 - Le rotor
  Figure 43 - Courbes de puissance caractéristiques Figure 44 - Descente au sol de l’ensemble moyeu/bipale du prototype Vergnet HP 1 MW (site de Guigonville, 2011) (crédit : M. Rapin) Tableau 3 - Avantages et inconvénients des systèmes de régulation
• 4.2 - Efforts transmis par le rotor
  Figure 45 - Schématisation des forces et moments s’appliquant sur l’éolienne Figure 46 - Représentation des premiers modes de déformation du rotor en battement et traînée Figure 47 - Représentation des premiers modes de déformation du mât en flexion Figure 48 - Mouvements possibles avec une éolienne flottante Tableau 4 - Sollicitations vues par le moyeu

5 - IMPLANTATION SUR SITE

• 5.1 - Caractérisation du vent
  Figure 49 - Atlas européen (crédit : Danish Wind Industry Association) Figure 50 - Exemple de mât de mesure (Charmont-en-Beauce) (crédit : M. Rapin) Figure 51 - Principe du sodar Doppler Figure 52 - Système compact lidar WindCube™ de Leosphère, en opération à côté d’un mât de mesure classique pour un parc espagnol d’EHN (crédit : Leosphère)
• 5.2 - Prévision du vent et du productible
  Figure 53 - Exemple d’histogramme des PDF du vent pour un site Figure 54 - Évolution du coefficient de puissance en fonction de la vitesse du vent et du calage des pales Tableau 5 - Prévision du productible pour une éolienne hypothétique de puissance [...] Tableau 6 - Performance de l’éolienne hypothétique de puissance 1,65 MW
• 5.3 - Impacts divers
• 5.4 - Les différentes étapes de l’implantation
  Figure 55 - Les différentes étapes à réaliser avant la mise en service d’un parc éolien
• 5.5 - Implantation offshore
  Figure 56 - Bouée flottante SEAWATCH® de Fugro, équipée d’un lidar vent de portée 250 m (crédit : Fugro) Figure 57 - Topographie et bathymétrie des fonds marins sur la façade Manche – Mer du Nord (crédit : SHOM-Ifremer)

6 - CONCLUSION

7 - ANNEXE – DONNÉES STATISTIQUES ET ÉCONOMIQUES

8 - GLOSSAIRE

9 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES