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Les éoliennes utilisent la force du vent pour la transformer en électricité ou en force mécanique. L'énergie du vent captée par les pales avec un rotor est transformée par un générateur en électricité.
Composition d'un aérogénérateur
Une éolienne produisant de l'électricité est composée
- d'une fondation en béton ;
- d'une armoire de couplage au réseau électrique d'un mât vertical ;
- d'une nacelle située en haut du mât qui comporte : des pales portées par un rotor et un générateur d'électricité.
Composition d'une éolienne de pompage
les éoliennes de pompages ont le même fonctionnement sauf qu'au lieu d'un générateur le mouvement mécanique de rotation est transformé en force mécanique pour actionner un piston ou une vis de pompage.
- Les pompes à piston : le mouvement de rotation de l'éolienne est transformé en mouvement vertical grâce à une manivelle ou une bielle.
- Les pompes à vis : le mouvement de rotation de l'éolienne est utilisé pour faire tourner une vis sans fin qui remonte l'eau.
Fonctionnement d'une éolienne : détails
Le vent fait tourner les pales. Cette énergie mécanique est transmise au générateur par le rotor. Le générateur transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.
Vent
Les éoliennes sont conçues pour fonctionner à différentes vitesses de vent.
- Les éoliennes fonctionnent généralement pour des vitesses de vent de 10 à 90 km/h
- Elle comporte un frein de sécurité.
- Elles peuvent être équipées d'un moteur électrique qui oriente la nacelle face au vent (pour une meilleure production).
- Sur des éoliennes plus petites, l'orientation face au vent est obtenue grâce à une girouette.
Bon à savoir : les hélices des éoliennes à deux ou trois pales tournent assez lentement (entre 15 et 20 tours par minute), Les éoliennes de plus petites tailles et les éoliennes à nombre de pales élevées tournent beaucoup plus vite.
Dispositif électrique
Pour transformer l'énergie mécanique du vent en énergie électrique, les aérogénérateurs sont équipés :
- d'un multiplicateur pour passer de la vitesse lente des pales à une vitesse suffisante pour que le générateur produise de l'électricité ;
- d'un générateur ;
- d'un système de régulation électrique qui permet de réguler la production (vents variables).
Fonctionnement détaillé d'un aérogénérateur
L'éolienne fonctionne suivant le schéma suivant :
- Le vent fait tourner l'hélice.
- Les pales transfèrent cette puissance au rotor,le moyeu du rotor est fixé à l'arbre lent de l'éolienne.
- Un multiplicateur permet de passer de l'arbre lent à un arbre rapide (vitesse de rotation forte).
- Cet arbre rapide entraîne une génératrice électrique (souvent asynchrone en éolien).
- L'énergie électrique est alors transférée vers le réseau à l'aide d'un transformateur (en courant alternatif) puis stockée dans des batteries (en courant continu).
Génératrice électrique
Une génératrice électrique permet de produire de l'énergie électrique à partir d'énergie mécanique :
- Cette machine est constituée d'un rotor (partie mobile) et d'un stator (fixe) le tout composant l'alternateur.
- Comme son nom l'indique l'alternateur produit du courant alternatif.
- Le générateur peut être synchrone ou asynchrone.
- Les éoliennes sont souvent équipées de générateurs asynchrones car ceux-ci supportent mieux les variations de vitesses du vent.
Plage de fonctionnement
Chaque éolienne possède sa plage de fonctionnement qui se caractérise par :
- la vitesse de vent minimale pour démarrer la production (à partir de 5 km/h) ;
- la vitesse de vent maximale pour atteindre un plateau de production (5/50 km/h) ;
- la vitesse maximale de vent admise avant une coupure de sécurité (généralement à partir de 90 km/h.
Pour aller plus loin :
- Pour tout savoir sur les éoliennes, téléchargez gratuitement notre guide pratique complet.
- Comment fonctionne un groupe électrogène ? Toutes les infos sur notre page.
- Qu'est-ce qu'une énergie renouvelable ? Rendez-vous sur notre page pour en savoir plus.