fem

1
1. Exemples
2. Un peu de mécanique
3. Puissance
4. Les 2 types de technologie
5. Constat des installations
6. Impacts sur lenvironnement
7. Aspects économiques
2
1. Exemples
3
1. Exemples
1.1 Cabrespine
4
1. Exemples
1.1 Cabrespine
Généralités Nom du champ Haut Cabardès -
Cabrespine Pays France Département / Zone
Aude (11) Région Languedoc-Roussillon Développeu
r Eole-Res Exploitant Eole-Res Partie 1
Commune Cabrespine Mise en service
20/06/01 8 machine Bonus B62/1300 (coefficient
aérodynamique 0,3, diamètre de 62 m) Partie 2
Tranche Extension Commune Pradelles-Cabardès,
Cabrespine Mise en service 20/06/05 8 machine
Siemens SWT-1.3-62 (coefficient aérodynamique
0,3, diamètre de 62 m) Puissance installée et
capacité de production Puissance nominale
totale installée MW Production annuelle
48 GW.h Population alimentée par ce parc
habitants
5
1. Exemples
1.2 Donzère
Eoliennes de Donzère Diamètre du rotor 43
mètres, Puissance nominale 600 kW dans un vent
de 13,5 m/s. 5 éoliennes.
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1. Exemples
1.2 Donzère
Eolienne de Donzère Diamètre du rotor 43
mètres, Puissance nominale 600 kW dans un vent
de 13,5 m/s. 5 éoliennes.
7
2. Un peu de mécanique
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2. Un peu de mécanique
2.1 Historique
Depuis toujours, la puissance mécanique du vent a
été utilisée
Moulin crétois 5ème siècle av. JC
18ème siècle 20 000 moulins en France !
Pompage des  Polder aux Pays-Bas(19éme -20ème
siècle)
Rappelons que lénergie éolienne est due, comme
beaucoup dautres, au soleil.
9
2. Un peu de mécanique
2.2 Du vent à lélectricité
Afin de capter lénergie contenue dans le vent,
il faut
Une éolienne est un convertisseur dénergie
cinétique (vent) en énergie mécanique, puis
éventuellement en énergie électrique (via une
génératrice). Donc, le synoptique de puissance
est le suivant
Rotor
Rendements
0 lt ? lt 59
Nacelle
Meilleur des cas ? 48 Plus généralement
5 lt ? lt 16
0 lt ? lt 90
Tour
0 lt ? lt 90
10
2. Un peu de mécanique
2.3 Les deux technologies mécaniques
Eoliennes à axe verticale
Eoliennes à axe horizontal
La seule éolienne à axe vertical qui ait jamais
été fabriquée commercialement est l'éolienne de
Darrieus. Elle est normalement construite avec
deux ou trois pales.
1 pales Effort mécanique trop important. 2
pales Bon rendement mais efforts mécaniques
important. 3 pales Bon rendement de 3 pales
Quand une éolienne puissante possède plus de 3
pales, celles-ci sont perturbées par l'air
déplacé par la pale précédente. Le rendement s'en
trouve réduit. De plus, le nombre de pale
augmente le prix
Encore méconnues, les éoliennes à axe vertical de
type Darrieus apparaissent pourtant plus adaptées
que leurs sœurs tripales dans certains secteurs
comme lintégration au bâtiment, les zones
extrêmes (observatoires, refuges ...)
11
2. Un peu de mécanique
2.3 Les deux technologies mécaniques
Eoliennes à axe verticale
Avantages ? Elle vous permet de placer la
génératrice, le multiplicateur, etc. à terre, et
vous n'avez pas besoin de munir la machine d'une
tour. ? Un mécanisme d'orientation n'est pas
nécessaire pour orienter le rotor dans la
direction du vent. Inconvénients ? Les vents
sont assez faibles à proximité de la surface du
sol. Le prix d'omettre une tour est donc des
vents très faibles sur la partie inférieure du
rotor. ? L'efficacité globale des éoliennes à
axe vertical n'est pas impressionnante. ? Pour
faire tenir l'éolienne, on utilise souvent des
haubans ce qui est peu pratique dans des zones
agricoles exploitées intensivement. ? Pour
remplacer le palier principal du rotor, il faut
enlever tout le rotor. Ceci vaut tant pour les
éoliennes à axe vertical que pour celles à axe
horizontal, mais dans le cas des premières, cela
implique un véritable démontage de l'éolienne
entière.
Le Parc Éole 1 est un projet expérimental de
centrale électrique éolienne à axe vertical, se
trouvant à Cap-Chat, en Gaspésie, au Québec
(4MW). Ce projet constitue la plus grande
centrale électrique éolienne à axe vertical
jamais construite. Cependant, ce parc ne fut
jamais en fonctionnement suffisamment longtemps
pour passer du mode expérimental au statut de
centrale électrique moderne.
Transformateur
12
3. Puissance
13
3. Puissance
3.1 Puissance du vent
3.2 Formule de BETZ
La puissance réellement récupérable est
inférieure, puisque l'air ne sarrête pas
totalement. Albert Betz a démontré que la
puissance maximale récupérable est
Le rendement maximal théorique d'une éolienne est
ainsi fixé à 16/27 , soit environ 59,3 . Ce
chiffre ne prend pas en compte les pertes
d'énergie occasionnées lors de la conversion de
l'énergie mécanique du vent en énergie
électrique. La plupart du temps, on remplace le
16/27 par le rendement donné par le constructeur.
Ce rendement est appelé coefficient aérodynamique
0 lt coefficient aérodynamique lt 0,4
Transformateur
14
3. Puissance
3.3 Exercice
PELEC (avec un rendement de génératrice de 85)
Vitesse vent (km/h)
Vitesse vent (m/s)
PMECA (avec un coef aérodynamique 0,25)
Vitesse vent (mph)
Diamètre (m)
PVENT
10
36
10
72
30
36
30
72
60
36
60
72
80
36
80
72
Transformateur
15
3. Puissance
3.4 Puissance / Capacité
Les éoliennes sont caractérisées par leur
capacité de puissance électrique. Ainsi une
éolienne de capacité 2 MW signifie qu'elle est
capable de fournir une puissance électrique de 2
millions de Watt au maximum. Il est très rare que
cette puissance soit atteinte car elle correspond
le plus souvent à des vitesses de vent de 25 m/s
(soit 90 km/h). La production réelle d'énergie
électrique est fonction de la distribution
statistique de la vitesse du vent du site. Le
facteur de capacité est le rapport entre la
puissance électrique moyenne (calculée sur un an)
produite par l'éolienne et sa puissance
électrique maximale (capacité en W). Ainsi une
éolienne de capacité 2 MW, produira le plus
souvent une puissance moyenne de 600 kW. Facteur
de puissance 30. La capacité est donc la
puissance électrique maximale que peut fournir
l'éolienne sur le réseau.
Transformateur
16
4. Les 2 types de technologie électriques
17
4. Les 2 types de technologie électriques
4.1 Eoliennes à GAS
Vent
Frein à disque
Pâles
Unité Centrale (micro-contrôleur)
Machine asynchrone
Moteur de positionnement
Transformateur élévateur
Capteur de direction de vent
Capteur de vitesse de vent
Réseau EDF
18
4. Les 2 types de technologie électriques
4.1 Eoliennes à GAS
Exemple Les éoliennes VASTAS Génératrices
asynchrones triphasées à 4 pôles (1500 tr/min)
avec multiplicateur x 100 (15 tr/min)
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4. Les 2 types de technologie électriques
4.1 Eoliennes à GAS
20
4. Les 2 types de technologie électriques
4.1 Eoliennes à GAS
21
4. Les 2 types de technologie électriques
4.2 Eoliennes à GS
Vent
Mesure tension / fréquence
Pâles
Contrôle
Machine synchrone
Transformateur
Redresseur
Onduleur
Réseau EDF
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4. Les 2 types de technologie électriques
4.2 Eoliennes à GS
Exemple Les éoliennes Enercon Génératrices
synchrones avec redresseur à thyristors et diodes
(nacelle) et onduleur IGBT (pied de mât)
23
5. Constat des installations
24
5. Constat des installations
5.1 Chiffres clef
Chiffres clef Une centrale nucléaire a une
capacité de 900 à 1450MW (Mégawatts Millions de
Watts).La France possède aujourd'hui 58
réacteurs nucléaires.Une centrale thermique a
une capacité de 100 à 700MW. Une centrale
hydraulique jusqu'à 500MW. Puissance consommée
en France Environ 600 TWh/an. Éolien Une
éolienne a une capacité comprise entre 0,5 et 3
MW. La France possède 2467 éoliennes dune
capacité totale de 3500 MW. En France, la
production délectricité éolienne est de 5
TWh/an. Coût L'installation d'un mégawatt
éolien nécessite un investissement d'un million
d'euros environ.
25
5. Constat des installations
5.2 Dans le monde
Croissance annuelle moyenne sur 12 ans 30 !
1,3 de la consommation électrique mondiale En
Europe 3,7 de la consommation électrique
26
5. Constat des installations
5.2 Dans le monde
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5. Constat des installations
5.3 En France
1 de la consommation totale.
28
5. Constat des installations
5.4 Potentiel éolien en Europe
1000 MW installé aujourdhui Moyenne de
production 1 MW ? 3500 à 4000 MWh Bloqué par le
cadre juridique
4
29
5. Constat des installations
5.5 Le marché mondial
le danois Vestas avec 34,1 l'espagnol Gamesa
avec 18,1 l'allemand Enercon avec 15,8
l'américain GE Wind avec 11,3 .
6
30
6. Impacts sur lenvironnement
31
6. Impacts sur lenvironnement
6.1 Cadre juridique
? gt 12 m de haut gt permis de construire
(préfet) ? Étude dimpact obligatoire (notice si
lt 2,5MW) ? Autorisation dexploiter (lt Ministère
de lIndustrie) ? Accès au réseau réglementé
(RTE-EDF)
6.2 Le bruit
32
6. Impacts sur lenvironnement
6.2 Le bruit
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6. Impacts sur lenvironnement
6.3 Les oiseaux
Faux problème !!!
34
6. Impacts sur lenvironnement
6.4 Les paysages
35
6. Impacts sur lenvironnement
6.5 Les accidents éoliens
Sur l'ensemble des parcs éoliens dans le monde,
les incidents observés sur des éoliennes sont peu
fréquents et peu dangereux. Les conséquences
matérielles de tous les accidents éoliens sont
restées faibles et aucun blessé (même léger) n'a
jamais été signalé. 9 décembre 2000 à Burgos
(Espagne) par vent fort, les pales d'une
éolienne se décrochent et s'envolent à environ un
kilomètre, en abîmant le mât et la génératrice.
Hormis la destruction de l'éolienne, aucun autre
dégât n'est provoqué. 28 décembre 2002 à Névian
(Aude) une éolienne s'effondre, le système de
freinage du rotor n'aurait pas fonctionné. 5
novembre 2003 à Sallèles-Limousis (Aude) trois
éoliennes du parc éolien de Sallèles-Limousis
subissent des dégâts. 2 janvier 2004 à
Boulogne-sur-Mer (Pas-de-Calais) le mât de 80
tonnes d'une éolienne s'écrase au sol, ne faisant
aucun blessé. Une pale est tombée sur la plage,
les deux autres ont dérivé sur huit
kilomètres. 20 mars 2004 à Dunkerque (Nord) une
éolienne est abattue par le vent, sans faire
d'autres dégâts. 22 juin 2004 premier incident
à Pleyber-Christ (Finistère) une pale se brise
par vent fort. 8 juillet 2004 second incident à
Pleyber-Christ une autre pale se brise par vent
fort. 9 juin 2004 entre Kiel et Hambourg, dans le
Schleswig-Holstein (Allemagne) incendie, la
foudre met le feu à une éolienne, l'incendie est
rapidement maîtrisé. 23 février 2005 au Japon
trois éoliennes ont eu les pales brisées par le
vent. 6 mai 2005 à Weatherford, Oklahoma
(États-Unis) rupture du mât à la moitié de sa
hauteur, cause encore indéterminée. 22 décembre
2005 à Montjoyer-Rochefort (Drôme) les pales
d'une éolienne se brisent par vent fort, car le
dispositif de freinage n'aurait pas
fonctionné. 14 janvier 2006 à St Clether,
Cornouailles (Royaume-Uni) une éolienne
s'écrase au sol. 7 octobre 2006 troisième
incident à Pleyber-Christ (Finistère) une
éolienne perd une pale. 4 décembre 2006 une
éolienne s'est effondrée sur une zone
industrielle à Bondues (Nord). 2 mars 2007 à
Clitourps (Manche) un morceau de pale de 4
mètres de long projeté à plus de 200 mètres.
36
7. Aspects économiques
37
7. Aspects économiques
7.1 Coût dune installation
Investissement environ 1 000 /kW, dont
38
7. Aspects économiques
7.2 Coût en production
Comparaison éolien et autres sources de
production
39
7. Aspects économiques
7.3 Evaluation du potentiel dun dun site
Connaitre son site
- Campagne de mesure du vent
- Estimation de la distribution des vitesses de
vent (distribution de Weibull)
40
7. Aspects économiques
7.3 Evaluation du potentiel dun dun site
Connaitre sa machine
- Courbe de production en fonction de la vitesse
du vent
41
7. Aspects économiques
7.3 Evaluation du potentiel dun dun site
Calculer lénergie récupérable
X

X 8760
42
7. Aspects économiques
7.4 Montage dun projet
? Mise en place de ZDE par les communes et
communautés de communes ? Repérage de site ?
Début concertation acteurs concernés ? Etude de
faisabilité mesure du vent, impacts paysagers et
acoustiques, rentabilité financière ? Etude
dimpact ? Dépôt à la mairie de la demande de
permis de construire ? Désignation par le TA dun
commissaire pour enquête publique ? Notification
du délai de permis de construire par la DDE ? Si
acceptation du permis Construction du parc
pendant 6 à 9 mois
Durée de montage minimale de 3 ans et environ 25
interlocuteurs consultés
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7. Aspects économiques
7.5 Exemple de réalisation en Allemagne
Région de Freiburg 10,8 MW
Roßkopf (7,2 MW) 4 éoliennes Enercon E-66/70 -
1,8 MW
Holzschlägermatte (3,6MW) 2 éoliennes Enercon
E-66/70 - 1,8 MW
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7. Aspects économiques
7.5 Exemple de réalisation en Allemagne

• Soutenu par la ville de Freiburg

• Propriété de 521 habitants réunis en coopérative
  (apport de 4,2 M)

• Investissement 13 M (1 200 /kW)

• Mise en service septembre 2003

• Production annuelle 16,8 GWh (1 722 kWh/kW)

• Coût du kWh sur 15 ans