Energie éolienne de l'Antiquité à l'ère moderne

Mais l’idée d’exploiter l’énergie éolienne n’est pas nouvelle. Elle remonte à l’Antiquité. Avant l’ère des machines à vapeur et des moteurs thermiques, plus de cent-mille installations actionnées par la force du vent étaient en service dans toute l’Europe. A la différence près qu’à l’époque, leur vocation n’était pas de produire de l’électricité, mais de fournir de l’énergie mécanique aux moulins et aux pompes.

Au début du 20e siècle, on trouvait déjà les premiers prototypes destinés à convertir l’énergie éolienne en courant électrique. Et depuis que notre actualité est dominée par les problèmes environnementaux, l’épuisement des sources d’énergie fossiles et la dépendance à l’égard de quelques fournisseurs de gaz et de pétrole, cette forme de production d’énergie connaît une importance croissante. De plus, de remarquables progrès ont été accomplis dans les techniques d’exploitation de l’énergie éolienne au cours des 30 dernières années – la puissance moyenne d’une éolienne étant passée de quelque 30 kilowatts à 4 bons mégawatts.

Fonctionnement

Une éolienne utilise l’énergie cinétique du vent pour produire de l’électricité. Généralement, elle se compose d’un rotor (lui-même composé de pales et d’un moyeu), d’un arbre du rotor, d’un multiplicateur et d’un générateur. Les pales du rotor transmettent leur énergie via l’arbre du rotor au multiplicateur. Celui-ci multiplie le mouvement rotatif en un nombre de tours qui est optimal pour le générateur, permettant à ce dernier de convertir la rotation de l’arbre du rotor en courant électrique.

Le multiplicateur, le générateur et les autres composants électriques sont logés dans un grand bâti aérodynamique en tête de mât. Ce bâti, également appelé nacelle, peut pivoter à 360 degrés afin d’être toujours parfaitement aligné sur la direction du vent à l’instant présent.

À cet égard, la quantité d’énergie qu’une éolienne est en mesure d’extraire du vent dépend de plusieurs facteurs: la vitesse du vent, la densité de l’air, la surface balayée par le rotor et le rendement de tous les composants mécaniques et électriques. Sachant que la vitesse du vent est le facteur exerçant la plus grande influence sur la production de courant.

Toujours plus haut

C’est aussi la raison pour laquelle les mâts des éoliennes ne cessent de «prendre de la hauteur». Dans ces couches atmosphériques, le vent atteint des vitesses nettement plus élevées que juste à la surface du sol. Aussi la hauteur des mâts des éoliennes a-t-elle massivement progressé au cours des 30 dernières années, passant de quelque 50 mètres à plus de 150 mètres.

La surface balayée par le rotor détermine alors la quantité d’énergie pouvant être extraite du vent. Elle augmente avec le carré du diamètre du rotor, si bien que le doublement de ce dernier permettra de récolter quatre fois plus d’énergie. De nos jours, les diamètres des rotors des installations modernes sur terre ferme s’élèvent à une centaine de mètres.

Dans les installations offshore, les diamètres sont encore plus grands. Néanmoins, la longueur des rotors ne peut pas augmenter indéfiniment, car les extrémités des pales sont soumises à d’énormes contraintes du fait des forces centrifuges. Aujourd’hui, les vitesses peuvent déjà atteindre plus de 300 kilomètres par heure aux extrémités du rotor.

Avantages et inconvénients

Avantages:

• Production d’électricité sans émissions de CO₂
• Moins d’impact sur l’environnement que lors de l’extraction du charbon, du pétrole et du gaz
• Les agents énergétiques ne doivent pas être transportés à grands frais
• Les éoliennes sont robustes et peuvent être utilisées partout dans le monde

Inconvénients:

• La projection d’ombre, les bruits de fonctionnement et l’aspect visuel peuvent déranger certains riverains
• Coûts du transport et de la construction des installations
• Mise en danger des oiseaux en cas de collisions avec les pales du rotor
• Pas de production d’électricité en continu, d’où la nécessité d’avoir recours à des solutions supplémentaires de stockage de l’électricité

L’éolien en Suisse

La Suisse a produit 146 millions de kWh d’électricité en 2020. La part de l’énergie éolienne dans la production totale d’électricité s’établissait à seulement 0,2 %, soit plus ou moins la consommation d’électricité de 40‘000 ménages. La Suisse se situe loin derrière d’autres pays européens, sachant toutefois que seulement 0,7 % de sa surface se prête à la production d’énergie éolienne – et que les installations offshore, en l’absence d’un accès à la mer, sont aussi exclues.

Le plus grand parc éolien actif se situe actuellement au Mont Crosin. On y trouve 16 éoliennes qui délivrent une puissance totale de 37 MW et une production annuelle de plus de 50.000 MWh.

Bilan

L’éolien peut grandement contribuer à nous faire sortir des énergies fossiles. Ce qui se traduit aussi dans ses progrès techniques fulgurants et son essor constant – hélas, la contribution suisse sera relativement limitée ici. Ceci démontre, une nouvelle fois, que seul un effort mondial permettra de maîtriser la transition énergétique – laquelle n’a que trop tardé.