Principe de base de l’éolien

Principe de base de l’éolien :

Les turbines éoliennes produisent de l’énergie en convertissant l’énergie du vent soufflant sur les pales du rotor en énergie mécanique de rotation. La structure de base des turbines éoliennes consiste aujourd’hui en un rotor qui capte l’énergie du vent et la transforme en une énergie mécanique, un système d’engrenage permet de démultiplier la vitesse de rotation du rotor de la machine électrique pour convertir l’énergie mécanique en énergie électrique.

Les éoliennes sont divisées en trois catégories selon leur puissance nominale :
• Eoliennes de petite puissance : inférieure à 40 kW
• Eoliennes de moyenne puissance : de 40 kW à quelques centaines de kW
• Eoliennes de forte puissance : supérieure à 1 MW

Types des turbines éoliennes :

Il existe différentes façons de classer les turbines éoliennes qui appartiennent principalement à deux groupes selon l’orientation de leur axe de rotation, celles à axe horizontal et celles à axe vertical.

Turbines éoliennes à axe horizontal (HAWT) :
Une turbine à axe de rotation horizontal demeure face au vent, comme les hélices des avions et des moulins à vent. Elle est fixée au sommet d’une tour, ce qui lui permet de capter une quantité plus importante d’énergie éolienne. La plupart des éoliennes installées sont à axe horizontal. Ce choix présente plusieurs avantages, comme la faible vitesse d’amorçage et un coefficient de puissance (rapport entre la puissance obtenue et la puissance de la masse d’air en mouvement) relativement élevé, le démarrage de façon autonome et le faible encombrement au niveau du sol. Toutefois, la boite de vitesses et la machine électrique doivent être installées en haut de la tour, ce qui pose des problèmes mécaniques et économiques. Selon son nombre de pales, une HAWT est dite mono-pale, bipale tripale ou multi-pale .

Parmi les avantages et inconvénients des Turbines éoliennes à axe horizontal, nous avons :

a. Avantages :
•Une très faible emprise au sol par rapport aux éoliennes à axe vertical.
•Cette structure capte le vent en hauteur, donc plus fort et plus régulier qu’au voisinage du sol.
•Le générateur et les appareils de commande sont dans la nacelle au sommet de la tour.

b. Inconvénients :
•Coût de construction très élevé.
•L’appareillage se trouve au sommet de la tour ce qui gêne l’intervention en cas d’incident.

Turbines Eoliennes à Axe Vertical (VAWT) :
L’axe de rotation d’une VAWT est vertical par rapport au sol et perpendiculaire à la direction du vent. Ce type de turbine peut recevoir le vent de n’importe quelle direction, ce qui rend inutile tout dispositif d’orientation. Le générateur et la boite d’engrenages sont disposés au niveau du sol, ce qui est plus simple et donc économique La maintenance du système est également simplifiée dans la mesure où elle se fait au sol. Ces turbines ne disposent pas de commande d’angle de pale comme certaines HAWT. L’inconvénient, pour certaines VAWT, est la nécessité d’un dispositif auxiliaire de démarrage [13].

De nos jours, ce type d’éolienne est plutôt marginal et son utilisation est beaucoup moins rependue. Elles présentent des avantages et des inconvénients que nous pouvons citer comme [14] et [05] :

a. Avantages:
•La conception verticale offre l’avantage de mettre le multiplicateur, la génératrice et les appareils de commande directement au sol.
•Son axe vertical possède une symétrie de révolution ce qui permet de fonctionner quel que soit la direction du vent sans avoir à orienter le rotor.
•Sa conception est simple, robuste et nécessite peu d’entretien.

b. Inconvénients :
•Elles sont moins performantes que celles à axe horizontal.
•La conception verticale de ce type d’éolienne impose qu’elle fonctionne avec un vent proche du sol, donc moins fort car freiné par le relief.