INTRODUCTION
Depuis l'utilisation du moulin à vent, la technologie
des capteurs éoliens n'a cessé d'évoluer. C'est au
début des années quarante que de vrais prototypes
d'éoliennes à pales profilées ont été
utilisés avec succès pour générer de
l'électricité. Plusieurs technologies sont utilisées pour
capter l'énergie du vent.
L'énergie éolienne est une ressource d'origine
solaire, provient du déplacement des masse d'air qui est du
indirectement à l'ensoleillement de la terre. Par le
réchauffement de certaines zones de la planète et le
refroidissement d'autre une différence de pression est crée et la
masse d'air est en perpétuel déplacement. Environ 0,25% du
rayonnement solaire total est converti en énergie éolienne.
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Ce chapitre défini l'énergie éolienne et
présente les différents types d'éoliennes et les relations
théorique qui les gouvernent.
I.
LE VENT
I.1 Causes
Le vent est un sous-produit de l'énergie primaire
provenant du soleil. La terre et son atmosphère constituent une vaste
machine thermique dont la source chaude, constamment variable, est
l'hémisphère irradié par le soleil, et la source froide,
également variable, l'hémisphère obscur. Le fluide de
travail, l'air, passe chaque jour de l'un à l'autre. Ce cycle produit
une énergie mécanique qui est l'énergie cinétique
de l'air ou vent. Par suite du faible écart de température, de
l'ordre d'une dizaine de degrés, le rendement est peu
élevé. Néanmoins, étant donné la
quantité de chaleur, l'énergie éolienne, pour l'ensemble
du globe, est considérable. Elle se situe entre 2,5×1015
et 5×1015 kWh/an. Toutefois, une petite partie seulement est
vraiment récupérable.
I.2. Caractéristiques
La puissance du vent est sensiblement constante à
chaque instant pour l'ensemble du globe, en un lieu donné et sur une
période solaire, mais elle varie considérablement en tout lieu et
suivant les jours. La vitesse du vent est très variable.
I.2.1. Irrégularité spatiale
Le vent est, en moyenne, faible dans la zone polaire nord et
dans la zone intertropicale ; il est maximal vers #177; 55° de latitude.
Il est fort en mer. En Eurasie, il décroît d'ouest en est.
À ces évolutions à grande échelle, se superposent
de nombreuses irrégularités à échelle beaucoup plus
petite, parfois de quelques dizaines de kilomètres carrés.
La vitesse du vent est une fonction croissante avec la hauteur
au-dessus du sol et avec l'altitude (par rapport au niveau de la mer).
La loi de répartition de la vitesse suivant une
verticale dépend, d'une part, du relief local et, d'autre part, de la
rugosité de la région. Au sommet d'une colline arrondie, on a un
accroissement local de vitesse dont l'effet peut inverser le gradient de
vitesse habituel et faire que la vitesse au sol soit plus grande qu'à
une certaine hauteur.
La figure (I.1) traduit la répartition de la vitesse du
vent en fonction du relief rencontré et de l'altitude.
Figure I. 1:
Répartition de vitesse du vent en fonction du relief
rencontré et de l'altitude [1].
En terrain plat, on peut représenter la variation de
vitesse   en fonction de la hauteur h au-dessus du sol par la loi :
 
(I.1)
Avec   vitesse à la hauteur   de référence au-dessus du sol,   (coefficient de friction) est un facteur de puissance qui
dépend, de la rugosité de la surface.
= 0.16 pour terrains plats ou plan d'eau,
= 0.28 pour forêts et banlieues des villes,
= 0.40 pour villes.
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