Aujourd’hui, une éolienne produit environ 9000 MWh par an. C’est deux fois plus que les éoliennes de la génération précédente.

Les éoliennes terrestres, comme celles que l’on voit couramment dans nos campagnes, produisent entre 4000 et 4500 MWh par an dans des conditions normales de vent (l’équivalent de la consommation électrique de 1000 ménages français – source RTE, 2015).

La plupart de ces éoliennes, construites il y a une dizaine d’années à peine, ont une hauteur totale qui ne dépasse pas 150 mètres (bout de pale compris), un rotor de 80 mètres de diamètre environ et une génératrice de 2 MW.

La nouvelle génération de machines que l’on installe aujourd’hui n’a plus rien à voir avec la précédente : nettement plus performantes, elles sont équipées de rotors de 115 ou 120 mètres de diamètre et atteignent des hauteur de 180 ou 190 mètres. Ces moulins terrestres peuvent produire le double de leurs prédécesseurs, soit entre 7000 et 9000 MWh par an dans nos contrées où la force des vents est moyenne (type classe II).

Comment une telle augmentation de leur efficacité a-t-elle été rendue possible ?

Une évolution spectaculaire est toujours multifactorielle.

Dans la filière éolienne aussi, la recherche s’est portée activement sur l’ensemble des paramètres ayant un impact sur le productible : hauteur du mât, profil des pales, gestion informatisée des parcs, puissance de la génératrice, logiciels de calcul de la fatigue des composants, etc.

En matière de vent, il est un principe universel : plus on est haut, plus les vents sont forts, laminaires et constants.

Il était donc logique que l’on cherche à hisser les nacelles des éoliennes plus en hauteur. Pour ce faire, il a fallu concevoir des mâts plus résistants, et assembler des grues pouvant atteindre des hauteurs jusque-là inégalées.

Aujourd’hui, c’est chose faite. Sauf contrainte aéronautique particulière, les éoliennes qui composent les nouveaux parcs éoliens grimpent le plus souvent jusqu’à 180 voire 200 mètres de hauteur. L’Allemand Max Bögl Wind AG a récemment mis au point une éolienne de 247 mètres de hauteur totale avec un mât de 178 mètres.

Pour rendre possible les défis techniques que ces hauteurs vertigineuses impliquent, les mâts sont constitués d’une combinaison de béton et d’acier,  ce qui leur procure à la fois la robustesse du béton et la souplesse de l’acier pour supporter des rafales plus fortes.

A puissance de rotor égale, un gain en hauteur de 30 mètres permet déjà de réaliser un surcroît de production de 10 à 15%.

Si l’on ajoute à cela des génératrices plus performantes, atteignant maintenant 3,6 MW ou 4,2 MW de puissance installée pour tirer profit des vents plus forts en hauteur, on arrive à un gain total de productivité de 20 à 25%.

Une préoccupation constante : le maintien de la qualité de vie des riverains

Mais gain en production ne doit pas signifier perte de confort pour les riverains.

Entre autres innovations, l’ajout de « serrations », sortes de dents de scie ou de peignes posés sur les bords de fuite des pales, ont permis une réduction sensible du niveau de bruit (entre 1 et 3 dB), contribuant ainsi sensiblement au maintien de la qualité de vie des riverains.

Les peignes sont issus de la recherche en biomimétisme. Ils ont été conçus en s’inspirant des ailes de rapaces nocturnes, qui ont l’étonnante faculté de pouvoir s’abattre sur leur proie la nuit sans faire le moindre bruit.

Les peignes permettent de réduire les turbulences générées en bout de pale, ce qui entraîne ipso facto une réduction du bruit aérodynamique émis par les pales.

Brider pour produire plus

Les contraintes auxquelles une éolienne doit faire face sont nombreuses.

L’effet de parc, ou effet de sillage lié à l’espacement entre les éoliennes, constitue l’une d’elles.

Trop rapprochées, les éoliennes vont être gênées, et donc freinées, par les turbulences de la machine se trouvant en amont dans l’axe des vents. Trop distantes, l’espace disponible, déjà difficile à négocier, ne sera pas optimisé.

Des chercheurs ont dès lors mis au point un logiciel permettant de modéliser le bridage optimal des éoliennes, en fonction de la direction du vent, de sa vitesse et de sa constance. L’objectif étant de permettre aux machines en aval de ne pas être trop perturbées par les turbulences que celle en amont génère.

De tels logiciels permettent des gains en efficacité, certes peu spectaculaires, mais qui, additionnés aux autres innovations technologiques, ont permis aux éoliennes de la nouvelle génération de battre des records de production. C’est tout bénéfice pour l’environnement !

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