Les éoliennes ont le vent en poupe. Ces machines qui transforment l’énergie propre et gratuite du vent en électricité poussent à rythme soutenu en France comme en Europe. Mais connaissez-vous vraiment leur fonctionnement ? Embarquez pour une visite guidée en compagnie d’un ingénieur spécialisé dans l’exploitation des éoliennes.

L’éolien est une source majeure d’électricité dans de nombreux pays. En Europe, cette énergie décarbonée a représenté 14,4 % du mix électrique en 2020. Un peu à la traîne, la France a produit 8 % de son électricité à partir des éoliennes la même année. Les projets de parcs éoliens sur terre comme en mer ne se comptent plus. Si tout le monde a déjà vu ces grands moulins à vent, qui connaît réellement ce qu’ils contiennent ?

Un parc éolien entièrement rénové

Révolution Énergétique a pu visiter les entrailles d’une éolienne située à Montjoyer (Drôme), idéalement placée dans la vallée du Rhône. La turbine fait partie d’un parc parmi les plus anciens de France. Érigé en 2004, il a été entièrement rénové en 2015 par son nouveau propriétaire : la Compagnie Nationale du Rhône (CNR). Les éoliennes ont conservé leur mât d’origine du fabricant Jeumont, seules les nacelles ont été remplacées par un modèle Goldwind plus récent et performant.

La turbine que nous visitons est assez modeste : plafonnée à 0,75 MW, sa puissance est nettement inférieure aux 3 MW atteints en moyenne aujourd’hui sur une éolienne terrestre en France. Elle est aussi 2 à 3 fois moins haute que les modèles récents, avec « seulement » 46 m à la nacelle. Malgré tout, une seule journée de fonctionnement à 50 % de sa capacité suffit pour générer 9 MWh d’électricité, soit la consommation d’environ 700 logements.

Le parc éolien de Montjoyer / Rochefort-en-Valdaine, détenu par la CNR / Photo : HL-RE

Une mini salle de contrôle au rez-de-chaussée

Nous pénétrons dans la machine accompagné de Stéphane Subrin, ingénieur exploitation de la CNR. Les premiers appareils sont visibles dès l’entrée : la base est équipée d’un « soft-start », un système qui permet de synchroniser l’éolienne au réseau public. On y retrouve également un transformateur, qui élève la tension de 690 V produite par le générateur à 20 000 V injectable sur le réseau, des « charges capacitives » destinées à compenser l’énergie réactive et un tableau de contrôle. Ce dernier comporte notamment un petit écran où l’on peut consulter l’état de l’éolienne et de sa production en temps réel.

L’ensemble est alimenté par des câbles qui courent le long du mât depuis la nacelle. On y accède au moyen d’une échelle, en étant bien entendu relié à une « ligne de vie » (système anti-chute). Cette petite éolienne n’est pas dotée d’un élévateur de personnes (une sorte d’ascenseur), comme on peut en retrouver dans les modèles récents.

A mi-hauteur, un palier permet de reprendre son souffle en contemplant la jonction entre les deux moitiés du mât. Les fûts en acier sont reliés par une multitude de boulons, qui sont entièrement contrôlés tous les 3 ans conformément à la réglementation.

L’éolienne Goldwind de 750 kW / Photo : HL-RE

La nacelle, cœur battant de l’éolienne

Au terme d’un petit quart d’heure d’ascension, nous parvenons à l’ultime palier situé à quelques mètres sous la nacelle. Cette zone permet d’observer la jonction entre le mât et la nacelle ainsi que le système d’orientation de l’éolienne. Pour se placer face au vent, la nacelle pivote sur une couronne à l’aide de petits moteurs. Une série de freins à plaquettes verrouillent ensuite la position.

Une ultime échelle permet d’accéder à la nacelle. Ce local perché au-dessus du vide abrite le cœur battant de l’éolienne. On y retrouve le rotor, l’arbre qui transmet la rotation des pales à une boite de vitesse à rapport unique. Sur ce modèle d’éolienne, la boite multiplie par 67 la vitesse de rotation fournie au générateur. Ainsi, lorsque la turbine effectue 15 tours/minute, le générateur fonctionne à 1 005 tours/minute. Ce gros cylindre peut délivrer 750 kW d’électricité lorsque l’éolienne est à pleine puissance.

Comment freine-t-on une éolienne ?

Un frein à disque hydraulique placé entre le générateur et la boite de vitesse permet de stopper la turbine en cas d’urgence. Au quotidien, le freinage est effectué plus en douceur en orientant l’extrémité des pales. Ce système n’est plus installé sur les éoliennes récentes, qui orientent leurs pales sur toute la longueur.

Ainsi, la turbine peut ralentir ou s’arrêter lorsque le vent souffle à plus de 90 km/h, selon les besoins du réseau public (équilibre de l’offre et de la demande) ou simplement le temps d’une opération de maintenance. À noter qu’une éolienne commence à produire de l’électricité à partir d’un vent de 10 à 15 km/h.

Guetter la foudre qui s’abat sur les pales

Sur le toit de la nacelle, une girouette et un anémomètre mesurent la vitesse et l’orientation du vent. Au même endroit, des sorties d’air permettent d’extraire la chaleur émise par la boite de vitesse. Le toit est également équipé d’un parafoudre, qui tente de dévier les éclairs des points sensibles. Toutefois, des impacts frappent régulièrement l’extrémité des pales, non sans risquer de la détériorer.

Des vérifications à distance (avec jumelles et appareil photo à téléobjectif) sont ainsi menées après chaque épisode orageux. Sur cette petite éolienne, les opérations de maintenance des pales sont réalisées depuis le sol, à l’aide d’une plateforme élévatrice sur camion. Les modèles récents, bien plus hauts, nécessitent l’intervention de techniciens depuis la nacelle.

Le toit de la nacelle. / Photo : HL-RE

Technicien de maintenance éolien, un métier d’avenir

Les métiers de la maintenance éolienne peinent d’ailleurs à recruter, explique l’ingénieur qui nous guide. Sans parvenir à justifier les raisons de ce déficit de personnel, il appelle à s’intéresser davantage à cette spécialité. Un secteur d’avenir, l’éolien connaissant une croissance notable en France : +8 % entre 2019 et 2020. Les objectifs nationaux sont également ambitieux : de 17,2 GW actuellement, la puissance éolienne installée devra s’élever à 40,9 GW, dont 6,2 GW en mer d’ici 2028 selon la programmation pluriannuelle de l’énergie.

N’hésitez pas à vous abonner à notre chaîne Youtube et à activer les notifications pour être informé à chaque nouvelle vidéo.