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Une série d'éoliennesTu en as sûrement déjà vue à la campagne, dans des champs. Elles sont faites de grandes hélice qui tournent lentement.

 
 
 

Un vieux moulin à vent au Canada

Un vieux moulin à vent au Canada

L’Homme utilise les éoliennes depuis l’antiquité. A l’époque le vent était transformé en énergie mécanique qui servait à réduire le blé en farine par exemple. Les moulins sont donc des sortes d’éoliennes.

 
 
 

Mais à quoi servent les éoliennes aujourd’hui ?

Ce sont des producteurs d’électricité. Elles « transforment » la force du vent en électricité.

Voyons d’un peu plus près de quoi est composée une éolienne pour comprendre de quelle façon elle transforme du vent en électricité :

Une éolienne comprend:

  1. Un mat, qui sert à tenir l’hélice en hauteur.
  2. Une hélice composée de plusieurs palles (souvent 3) qui vont « capter » le vent et tourner grâce à lui.
  3. Derrière l’hélice, il y a un multiplicateur, qui va augmenter le nombre de tour : lorsque l’hélice fera un tour, l’axe du multiplicateur en fera 10. De cette façon on peut produire plus d’électricité avec moins de vent.
  4. Un frein qui va ralentir l’hélice en cas de forte tempête pour éviter qu’elle ne se décroche et s’envole.
  5. Un générateur, qui va transformer la force tournante de l’axe de l’hélice en électricité.
  6. Une nacelle, qui est un gros bloc qui contient le multiplicateur et le générateur.
Schéma d'une éolienne

Schéma d’une éolienne

Schéma de la nacelle d'une éolienne

Schéma de la nacelle d’une éolienne

 

Un champ d'éoliennes

Il n’y a plus qu’à relier ce système à une maison en passant par des câbles électriques et elle est alimentée en énergie!

Certains groupes d’éoliennes peuvent même alimenter en électricité un village tout entier.

 
 

Eoliennes offshoreOn les trouve souvent dans des grandes prairies car il faut beaucoup de vent pour les faire tourner, mais aussi en plein milieu de la mer, où les vents sont très forts.

L’éolienne est donc un moyen très écologique de produire de l’énergie pour chauffer sa maison, alimenter son ordinateur ou avoir de l’eau chaude sous la douche!

Approfondissons un peu.

Nacelle d'une éolienneTu es curieux, les informations ci-dessus ne te suffisent pas? Alors continuons.

Les éoliennes sont également munies, en plus des éléments cités plus haut, d’autres parties telles qu’une girouette, un anémomètre, un transformateur, etc… Voyons-les plus en détail.

La girouette :
Fixé sur la nacelle, cet appareil mesure la direction du vent et, par l’intermédiaire d’un moteur électrique, va faire tourner l’éolienne pour que l’hélice se trouve exactement face au vent et ainsi optimiser son rendement.

Le moyeu :
C’est la partie centrale sur laquelle sont fixées les 3 palles de l’éolienne. Le moyeu est une partie centrale mobile (qui tourne) et qui est directement reliée à l’axe.

L’axe :
C’est une sorte de barre cylindrique qui relie l’hélice au générateur. Lorsque l’hélice tourne, cela fait tourner l’axe qui passe par le multiplicateur pour augmenter sa vitesse et qui fait lui même tourner l’axe de l’alternateur pour produire de l’électricité.

Anémomètre

Anémomètre

L’anémomètre :
C’est un petit appareil qui permet de mesurer la vitesse (ou la pression) du vent. Il en existe de différentes sortes, le plus commun étant l’anémomètre à coupelles (voir la photo ci-contre). Le vent s’engouffre dans les coupelles, le fait tourner et un programme électronique calcule la vitesse du vent qui est directement en relation avec la vitesse de rotation des coupelles. Par exemple, si l’axe portant les coupelles effectue un tour en une seconde, cela correspond à un vent de 3.6 km/h. Ce type d’appareil peut mesurer des vents allant jusqu’à 200km/h.

Sur une éolienne, ce dispositif permet d’activer des freins lorsque les vents dépassent une certaine vitesse afin de bloquer les palles. En cas de vents violents, elles risqueraient de se détériorer en tournant trop vite.

Une éolienne tourne au maximum à 30 tours/min, c’est à dire que les pâles effectuent au maximum 30 tours d’axe en une minute.

Au pied de l’éolienne se trouve un transformateur :
A la sortie du générateur, l’électricité produite est de 690 Volts environ. Cependant, pour alimenter les lignes à haute tension, la tension doit être de 20 000 Volts. C’est le rôle du transformateur : transformer l’électricité de 690 Volts en électricité de 20 000 Volts.

Sens de rotation d’une éolienne

L’hélice de l’éolienne fait tourner l’axe d’un générateur. Un générateur peut techniquement tourner dans les deux sens pour produire de l’électricité, cependant, cela dépend du système de refroidissement du générateur. En effet un générateur produit de la chaleur en plus de l’électricité. Cette chaleur est réduite par différents systèmes dits de « refroidissement » pour ne pas qu’il se détériore, propres à chaque fabricant de générateur. En fonction du système de refroidissement utilisé, certains générateurs (et par extension certaines éoliennes) ne pourront tourner que dans un sens, d’autres dans les deux.

Tu liras parfois qu’une éolienne contient un alternateur. C’est un terme impropre dans ce cas qui désigne ce que j’ai appelé plus haut le générateur (ou la génératrice).

Un alternateur sert à transformer une énergie mécanique (la rotation de son axe, qui tourne grâce à l’hélice) en énergie électrique.

A propos de l'auteur : Aloïs

Âgé d’une trentaine d’années, passionné d’informatique et de science, Aloïs est un des co-fondateur de ScienceJunior.fr. Il vit en France, à Nancy.