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7VSB/2
Choix d'un dossier sur l'énergie

 

 

Sara Jaballah & Mandine Knoepfel7vsb2 22.10.2007

DOSSIER : LES EOLIENNES


TABLE DES MATIÈRES :

1. Introduction

2. Le fonctionnement d’une éolienne

· 2.1) Les éléments qui constituent l’éolienne

· 2.2) Le montage d’une éolienne

· 2.3) Schéma, pièces et explication des pièces (en image) d’une éolienne

3. L’évolution des éoliennes

· 3.1) Historique de l’éolien

· 3.2) L’éolien d’aujourd’hui

4. A quoi sert une éolienne ?

· 4.1) Avantages

· 4.2) Inconvénients

5. Critères de placement des éoliennes

6. Conclusion

7. Conclusion personnelle

8. Sources, références

 



Éoliennes au Texas, États-Unis.



1. Introduction

 

Dans cet exposé, nous avons choisi de vous présenter les éoliennes car c’est un sujet que nous aimerions mieux connaître et que c’est une énergie renouvelable, il faut donc s’y intéresser.

 




2. Fonctionnement d’une éolienne :

 


Le but de l’éolienne est d’utiliser et de transformer l’énergie cinétique (énergie produite par le vent) en énergie mécanique dans le but de produire de l’électricité. Il existe deux types d’éoliennes, les éoliennes à axe horizontal et celles à axe vertical, mais celles aux axes verticaux sont beaucoup plus courantes.

Pour exploiter la force du vent, l’éolienne possède une «hélice». Le vent pousse sur des «pales» qui sont montées surun «tronc» qui est relié à des systèmes mécaniques qui vont servir par la suite à pomper l’eau, moudre du grain ou produire de l’électricité. En généralcette «hélice» est constituée de 2 ou 3 pales qui tournent autour d’un axe horizontal (ou vertical). Dans les éoliennes destinées à la production d’électricité, l’hélice fait tourner un générateur électrique parl’intermédiaire d’un multiplicateur de vitesse.

 

2.1 Les éléments qui constituent l’éolienne

Voici un simple aperçu des éléments :

Une tour cylindrique en acier

Sa hauteur est comprise entre 60 et 100mètres, à l’intérieur de laquelle se trouvent l’échelle d’accès et les câbles électriques de raccordement au réseau.

Une nacelle

Elle est située en haut de la tour et elle comporte toute l’installation de production d’électricité : le multiplicateur, le (ou les) générateur(s), les systèmes de frein et d’orientation de l’éolienne et tous les équipements automatisés d’asservissement de l’ensemble des fonctions de l’éolienne.

Un rotor

Il est constitué de trois pales en matériaux composites d’une longueur de 30 à 45 mètres.

 

 

 

2.2. Le montage d’une éolienne :

Le montage est une étape assez courte (1 à 2 semaines).

Voici l’ordre de procédure :

En premier, il faut aménager le terrain et la plate forme d’une surface d’environ 1000 m² située au pied de l’éolienne, elle sert à son montage. Ensuite, il faut construire la fondation, qui est en béton à une profondeur de 2,5 à 3 m pour un volume total de 250 m³ minimum. Suit le raccordement au réseau électrique, il est entièrement enterré jusqu’à lasource la plus proche. Et enfin, le montage de l’éolienne, tous les éléments sont amenés sur place par une quinzaine de camions semi-remorques. On utilise une grue d’une capacité de levage de 500 tonnes pour mettre en placel es différents parties de la tour, la nacelle et les trois pales du rotor.

 

 

 

 

 

2.3 Schéma, pièces et explication des pièces (en images) d’une éolienne :

 

Schéma d’une éolienne de typeaérogénérateur. (Axe vertical)

 

 

 

Explication des différentes pièces :

-Les pales, le moyeu et le rotor : captent l’énergie produite par le vent et la transforment en énergie mécanique de rotation.

-Le frein : il permet à l’éolienne de fonctionner même en cas de vents trop forts (maximum de 90 KMS/Hsoit environ 30 tours/minutes) qui pourraient l’endommager ou la rendre incontrôlable. En diminuant la vitesse de rotation du premier rotor.

 

-Le multiplicateur : il augmente la vitesse de rotation d’un deuxième rotor (30tours/minute maximum) avec un système d’engrenage supérieur à 1000 tours/minute pour la génératrice.

-Le système de régulationélectrique : il ralentit le rotor du générateur en cas de surrégime.

-Le système d’orientation : ce système permet à la nacelle et donc aux pales de se placer face au vent.

-Le mat : il place l’éolienne à une certaine distance du sol, cela dépend de la configuration de terrain etdes vents de ce lieu.

-Armoire de couplage au réseauélectrique :il rend compatible l’énergie qui est produite avec celle du réseau, cela consiste à transformer la tension qui est aux alentours de 690 V à une tension et la réinjecte dans le réseau.

La production d’énergie est due au vent, ets’il est «inactif» les éoliennes ne peuvent pas fonctionner. A partir de 50km/h, les aérogénérateurs atteignent leur maximum et au dessus de 90 km/h ilssont arrêtés car ils peuvent devenir incontrôlables. Une distance de 200 à 400mètres est obligatoire entre deux éoliennes. Les aérogénérateurs sont autonomes, le fonctionnement est supervisé par un système qui permet de gérer la rapidité du rotor ou l’arrêt de l’éolienne en cas de vents trop importants etc...

 

 

3. L’évolution des éoliennes :

 

Depuis l’antiquité les moulins à vents transforment l’énergie éolienne en énergie mécanique, les premières qui produisaient degrandes quantités d’énergie sont arrivées au début du 20ème siècle.Ce marché est en nette augmentation depuis quelques années, car elle ne demande pas beaucoup d’effort et l’installation n’est pas très longue. Certes, il enfaut les moyens, mais après, on fait de nettes économies d’énergie. C’est doncune énergie à encourager.

 

 

3.1. Historique de l’éolien

Voici l’évolution chronologiquement :

Moyen âge : les Perses sont les premiers à utiliser des éoliennes très simples à axes verticaux pour irriguer leurs cultures et aider le meulage du grain. Ce type d’éolienne va se disperser dans tout le monde arabe ensuite, et dans l’occident suite aux croisades.

16ème siècle : Les éoliennes sont utilisées pour pomper de l’eau et couper du bois.

1890 : Le danois Paul La Cour invente la première éolienne qui a pour but de produire de l’électricité.

Début de 20ème siècle : Premières éoliennes produisant de grandes quantités d’électricité.

1920 : Création d’une éolienne Darrieus à axe vertical.

1957 : Eolien de Gedser produisant une puissance de 200 KW.

1973 : Les pays fournisseurs de pétrole diminue leurs exportations, de nombreux pays se lancent dans le marché éolien.

1990 et après : De nouveaux modèles d’éoliennes apparaissent et le développement de cette énergie n’arrête pas d’augmenter.

 

 

 

3.2. L’éolien d’aujourd’hui

Actuellement, l’éolien s’est développé dans plus de 70 pays du monde avec l’installation

En 2006 de 15 197 MW, portant la puissance totale installée à74 223 MW (59 901 MW en 2005). Le marché éolien représente 18milliards d’euros en 2006, en croissance de 32% par rapport à 2005. Les pays chefs sont l’Allemagne (20 621 MW), l’Espagne (11 615 MW), les Etats-Unis (11 603 MW), l’Inde (6 270 MW) et le Danemark (3 136MW). 13 pays dans le monde ont eu en fin 2006 plus de 1 000 MW installés.

 

 

 

 

 


4. À quoi sert une éolienne :

 


L’énergie éolienne est très utilisée pour alimenter en énergie électrique des endroits assez isolés et dont les besoins énergétiques sont réduits, ou pour pomper l’eau sans dépenser trop d’argent et de façon plus silencieuse qu’en utilisant un moteur thermique. Les éoliennes sont aussi utilisées car le vent est source d’énergie inépuisable, contrairement aux énergies fossiles (comme le pétrole, le charbon ou encore le gaz naturel).C’est une source d’énergie gratuite et abondante, l’énergie éolienne est une énergie propre car elle ne produit pas de pollution des sols, pas de pollution de l’eau et pas de pollution de l’air.

 

 

 

 

4.1 Avantages

Les avantages de l’éolienne sont :

Elle est une énergie propre. Elle ne produit aucune pollution et les impacts sur l’environnement sont faibles car la centrale éolienne est placée loin des habitations. Donc elle ne pollue pas l’environnement. L’éolienne produit beaucoup d’énergie à la fois ; une éolienne de 2 MW peut produire l’équivalent de la consommation de 800 foyers (sans compter le chauffage) et elle permet d’éviter le renvoi annuel de 2 000 tonnes de dioxyde de carbone CO2 dans l’atmosphère ! Une éolienne peut «vivre» une vingtaine d’années. En fin de «vie», l’éolienne est démontée et ses principaux composants sont recyclés. La fondation en béton est démolie et l’ensemble est revégétalisé afin de retrouver son aspect initial.

 

 

4.2 Inconvénients :

Les inconvénients de l’éolienne sont :

Elle est fragile. Elle fait du bruit, qui est émis par les turbines de l’éolienne. Ces bruits peuvent être classés dans deux catégories différentes ; premièrement, il y a le bruit produit par l’air qui passe dans l’hélice et qui est un sifflement rythmique. Deuxièmement, il y a le bruit produit par la rotation des éléments mécaniques, qui lui est un grincement aigu. Mais le bruit ne reste quand même pas un très gros inconvénient car les éoliennes ne sont (normalement) pas placées trop près de zone d’habitations.

 

 

 

5. Critères de placement des éoliennes :

 


Pour choisir l’emplacement de l’éolienne, il y a plusieurs critères à respecter. En voici un court aperçu :

Il faut bien sûr que le vent soit favorable donc les sites sont choisisen fonction de la vitesse et la fréquence des vents. On regarde aussi la vitesse et la direction du vent. Il existe certains sites bien spécifiques qui augmentent la vitesse de l’éolienne tels que :

-Les cols entre deux montagnes ou entre deux bâtiments, le vent est souvent plus fort. La mer et le lac sont aussi des emplacements de choix ;il n’y a aucun obstacle au vent donc les vents ont une vitesse plus importante.

-Le sol doit être suffisamment résistant pour supporter les fondations.

-La connexion au réseau électrique.

Voila un aperçu de ces critères.

 

 

Éoliennes en pleine mer, près de Copenhague. Malgré la faible force du vent à cet endroit, elles produisent une énergie significative 97 % du temps.

6. Conclusion :

 

Pour tirer une conclusion de tout ça, les éoliennes sont un bon moyen de produire de l’énergie. Mais ce moyen n’est pas encore assez encouragé, il faut installer plus de parcs éoliens et aider au développement des éoliennes car, même si ce moyen est bien utilisé, on peut encore plus en tirer profit.

 

 

7. Conclusion personnelle

 

Nous avons bien aimé travailler sur ce sujet car nous connaissions les éoliennes mais pas aussi bien que nous les connaissons maintenant. C’était donc agréable de travailler sur un sujet qui nous plaisait. Nous avons remarqué que les éoliennes produisent beaucoup d’énergie mais qu’il faut encore aider leur développement. Ce n’est pas encore un moyen très utilisé et il faut remédier à ça en aidant le développement.

 

 

 Éolienne à axe vertical


8. Sources, Références :


Les sources sont les suivantes :

-http://www.wikipédia.org

-http://www.notre-planete.info

-http://basetpe.free.fr

-http://www.donzere.fr/entrepri/eolienne.htm

- et différents sciences et vie

Images :

-google

-sciences et vie