Eolienne horizontale ou verticale ?
EL’éolienne horizontale est le modèle le plus répandu. Elle capte le vent (de face ou de dos selon le modèle) grâce à des pales assemblées en hélice. Celles-ci tournent autour d’un mât placé horizontalement par rapport au sol. Le générateur, actionné par la rotation de l’hélice, et situé en haut de l’éolienne. C’est la plus utilisée par les particuliers car son rendement est plus important.
L’éolienne verticale
Les pales de l’éolienne verticale tournent autour d’une tige positionnée verticalement, comme son nom l’indique. Elle peut capter des vents plus faibles ce qui lui permet d’être plus fréquemment exploitée. Elle demande moins d’espace qu’une éolienne horizontale. Elle s’adapte donc mieux aux bâtiments. Elle peut fonctionner quel que soit le sens du vent. Par contre, elle produit moins d’électricité que l’éolienne horizontale.
Quel modèle choisir ?
Comment choisir entre ces deux types ? Le critère de la production d’énergie ne doit pas être le seul à jouer dans votre décision. Le choix d’une éolienne domestique se fait également en fonction de l’emplacement de votre habitation, de l’installation électrique et par conséquent, de l’utilisation que vous souhaitez faire de votre éolienne domestique. Sachez en tout cas qu’il est important de connaître la force moyenne des vents de votre région et d’adapter l’achat de votre éolienne domestique à ces caractéristiques. Vérifiez également le nombre de KW d’électricité produite en une heure ! Cela vous permettra d’avoir une idée de ce qu’il sera possible d’attendre de votre éolienne domestique.
Montant investissement
Le budget à prévoir pour l’installation d’une éolienne n’est également pas négligeable, malgré le crédit d’impôts proposé aux particuliers, l’investissement coute entre 15 et 25 000€ et s’amortit en une dizaine d’années. Une étude préalable est nécessaire afin de vérifier si le site est bien exposé au vent. De plus, l’installation d’un tel dispositif nécessite une notice d’impact (bruit, paysage…), et le respect du code de l’environnement et du patrimoine.
Vent idéal pour le fonctionnement d’une éolienne pour particulier
Il faut tenir compte de nombreux paramètres pour savoir si le terrain est adapté et si la production d’électricité sera rentable (zone venteuse ou non, hauteur de l’axe de l’éolienne, longueur des pales, obstacles locaux…). Il est préférable bien sûr d’installer une éolienne pour particulier dans une région venteuse. Cependant, des vents trop forts peuvent détruire l’éolienne, il est donc important qu’elle soit équipée d’un frein ou d’une palette qui bloque la machine. Des vents faibles produisent peu d’énergie. C’est pourquoi, le vent moyen régulier est idéal pour faire fonctionner une éolienne
Étude du site éolien
Obstacles aux vents : La vitesse du vent est capitale, il faut donc faire attention à ce qu’aucun obstacle ne dévie le vent de l’éolienne. En effet, un obstacle tel qu’un immeuble voisin ou un arbre va dévier les flux d’air et diminuer fortement la vitesse des vents tout en créant des turbulences qui peuvent réduire considérablement la durée de vie d’une éolienne. Pour ces raisons, il faut éviter de placer une éolienne à moins d’un kilomètre de distance d’un obstacle en aval de la direction des vents dominants.
La production d’électricité d’une éolienne est fortement variable au cours du temps, en fonction de la puissance du vent. En effet, une éolienne est capable d’atteindre sa puissance maximale (appelée aussi puissance nominale) si les vitesses du vent sont optimales. Si la vitesse est trop lente, le vent ne va pas pouvoir faire tourner les pales assez vite. Si la vitesse est au contraire trop rapide, le vent va entrainer les pales trop vite. Il faudra dans ce cas intervenir pour réduire la vitesse de rotation et ainsi éviter des perturbations aérodynamiques qui risqueraient d’endommager les pales.
Sa puissance s’exprime en kilowatts ou en mégawatts (1 mégawatt = 1000 kilowatts) et son rendement en nombre de kilowatts fournis par l’éolienne sur une heure particulière (kWh).
Le calcul de la puissance d’une éolienne
La puissance en kilowatts peut se calculer avec cette formule : 1/2 * Rho * S * V (Rho étant la masse volumique de l’air, S la surface du cercle de rayon égal à la longueur d’une pâle, et V la vitesse du vent en mètre par seconde).
Plusieurs éléments viennent déterminer la puissance de sortie (c’est-à-dire le nombre de kilowatts – h produits) – donc le rendement – d’une éolienne :
- La vitesse du vent : une éolienne a besoin d’un vent minimum pour que les pales se mettent à tourner, et elle s’arrêtera si les vents dépassent 90 km/h
- La zone d’implantation : les éoliennes, et notamment lorsqu’il s’agit de parc éolien, vont se situer dans des régions venteuses
- Les tailles de l’éolienne et la hauteur des mâts
- Le diamètre du rotor : il correspond au double du rayon formé par les pales
- La masse volumique de l’air : elle varie selon la température, la pression et l’humidité de l’air
- Le nombre de pales : trois (le plus souvent) ou deux
- L’inclinaison des pales : horizontale ou verticale
- Le rendement mécanique de la turbine éolienne vers l’axe des aérogénérateurs : il s’agit de la performance qui permet de transformer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique
- Le rendement électrique des aérogénérateurs : ou performance qui permet de transformer l’énergie mécanique en électricité
- La limite de Betz : si le vent sort à la même vitesse que celle à laquelle il rentre pour faire tourner les hélices, la puissance collectée est nulle.
Comment calculer le rendement d’une éolienne ?
Le rendement correspond au rapport de l’énergie utilisable produite par une machine par rapport à l’énergie qui lui a été fournie. Le rendement d’une éolienne correspond donc à la quantité d’énergie qu’elle va effectivement produire et qui est consommable.
Les meilleurs rendements tournent autour de 65 %. Cependant, certaines éoliennes n’arrivent qu’à atteindre un rendement compris entre 30 et 50%, à cause de pertes mécaniques de la conversion d’énergie du rotor vers la génératrice, ou de pertes électriques de l’aérogénérateur.
Le rendement d’une énergie verticale ?
L’éolienne verticale se présente sous différents modèles :
- L’éolienne Darrieus : idéale pour les zones en bord de mer ou les plateaux très venteux car elle résiste bien aux vents violents
- L’éolienne Savonius : à l’instar du modèle précédent, cette éolienne est capable de fonctionner même avec des vents très faibles
- L’éolienne à voilures tournantes : elle offre le plus haut rendement par rapport aux autres modèles car ses pales s’adaptent et s’orientent selon le sens du vent
Même si ces modèles vont atteindre des puissances très différentes, elles n’excèdent rarement 1 mégawatt par an.
Rendement d’une énergie domestique
Cette mini-éolienne à usage domestique peut être verticale ou horizontale. Sa puissance minimale est de 100 watts(soit 0,1 kilowatt), et sa puissance maximale de 20 kilowatts.
Ainsi, si sa puissance est de 5 kilowatts, son rendement annuel sera compris entre 5 000 et 20 000 kWh.
Eolienne horizontale ou verticale Eolienne horizontale ou verticale Eolienne horizontale ou verticale