Eolienne : comment choisir

Se lancer dans la production d’électricité est un projet pertinent et citoyen. Il permet de réaliser des économies sur la consommation énergétique et contribue à la préservation de l’environnement. L’éolien est une source d’énergie renouvelable. Il s’inscrit parfaitement dans la démarche écologique impulsée par les pouvoirs publics et bénéficie à ce titre d’aides financières pour sa mise en œuvre.

Une énergie renouvelable

Les énergies renouvelables sont réputées naturelles, propres et inépuisables. Cependant, dans le cas des éoliennes, la présence du vent est indispensable. Avant de se lancer, il faut s’assurer d’être situé dans une zone où les vents sont fréquents et possèdent une vitesse moyenne suffisante.

L'étude du vent 

En cas de doute, il existe plusieurs façons de savoir si l’investissement est justifié ou pas. Premièrement, réalisée par des bureaux agréés, onéreuse mais fiable, l’étude du vent permet d’établir une moyenne sur l’année, par projection à partir de trois mois de mesures, voire idéalement sur toute une année.

Ensuite, des études réalisées par des techniciens certifiés, à l’aide de la cartographie météorologique ou encore sur des données obtenues par le recoupement des observations de plusieurs organismes : les services d’urbanisme ou de gestion de risques des municipalités, les agences nationales comme l’Ademe, et bien sûr, les services météorologiques.

On peut également se renseigner sur la présence dans le passé de moulins à vent, ou tout simplement sur la présence ou non d’installations d’énergie éolienne dans la zone où l’on souhaite mettre en place cet équipement.

A noter que l’éolien est particulièrement adapté à la campagne, en effet la faible densité de bâtiments favorise le souffle fluide du vent, alors que dans les villes il y a beaucoup de turbulences, ce qui diminue la performance des installations, obligeant à placer le dispositif à une hauteur plus significative, avec tous les inconvénients que cela occasionne.

Réglementation des éoliennes

Un autre élément à prendre en considération est la réglementation en la matière, il faut en effet déclarer et dans certains cas, demander l’autorisation pour installer une éolienne auprès de la municipalité de votre domicile. Renseignez-vous dans tous les cas, y compris pour ce qui concerne  des aides financières dont vous pouvez bénéficier.

Pour être efficace, l’éolienne doit répondre à vos besoins réels. Il s’agit donc de bien déterminer à quel usage elle est destinée. S’il s’agit d’alimenter quelques appareils ménagers, en fonction de leur consommation, vous pourrez facilement trouver le modèle qui vous convient.

Dans le cadre de l’utilisation domestique, il s’agit du petit éolien. Ces appareils sont de plus en plus prisés. Ils peuvent être installés à des hauteurs différentes, néanmoins, plus la hauteur est importante, moins ils subiront les turbulences présentes dans les villes. A la campagne, ils peuvent être installés à faible hauteur, car les turbulences sont bien inférieures qu’en ville.

Hauteur d’une éolienne et réglementation 

Dans le cas où la hauteur atteint plus de 12 mètres, il faut obtenir un permis de construire auprès de la mairie, sinon, une simple déclaration de travaux suffit. Avant toute installation et dans tous les cas, renseignez-vous au préalable auprès de votre municipalité.

Surproduction d’électricité

Sachez également que vous pouvez produire et vendre l’excédent de votre production à EDF ou à tout autre fournisseur en électricité. Cependant, cette modalité est très encadrée et exige un contrat et un abonnement spécifique.

Le surplus d’énergie produit peut également être stocké par des batteries. Si vous possédez des panneaux solaires, la production éolienne peut être couplée à celle produite par l’énergie solaire, pour l’installation, il convient de faire appel à des professionnels, de même pour l’entretien annuel de votre équipement.

Pour quantifier la puissance d’une éolienne il convient de connaître quelques critères utiles pour mieux comparer et bien choisir.

Puissance de sortie

La puissance de sortie est déterminée par la formule suivante.

P= ½ Rho x S x V³

Dans cette formule Rho représente la masse volumique de l’air, qui se situe aux alentours de 1.2 kg par mètre cube. S représente la surface correspondant au cercle obtenu à partir de la longueur d’une pale.

Pour obtenir celle-ci, on applique la formule suivante Pi x R² ; autrement dit 3,1416 x la longueur de la pale au carré. Enfin, le V représente la vitesse du vent.

Il convient donc de retenir que la puissance équivaut au carré de la surface S. En d’autres termes, celle-ci est multipliée par quatre lorsque la longueur de la pale est doublée. D’autre part, lorsque la vitesse du vent est doublée, la puissance, elle, est multipliée par huit.

Puissance utile

La puissance de sortie est théorique. En effet, plusieurs paramètres viennent modifier cette valeur, à commencer par les plages de puissance, c’est-à-dire, le seuil de démarrage du rotor, la vitesse plateau et la vitesse limite du vent avant coupure de sécurité. La performance liée au rendement mécanique du rotor et du générateur est également à tenir en compte.

La limite de Betz 

La limite de Betz établit que la puissance maximale récupérée par une éolienne ne dépasse jamais les 16/27 x 100, soit l’équivalent de 59,26 % de la puissance disponible due au vent.

Rendement global

Le rendement global prend en compte, outre les paramètres précédemment  indiqués, les pertes de puissance liées aux performances du rotor et du générateur. D’autre part, tous les organes d’une éolienne ne sont jamais à leur rendement maximum en même temps.

On estime que le rendement global d’une éolienne se situe entre 25 et 55 %. Voici un tableau présentant les capacités d’alimentation d’une éolienne standard d’un rotor de 1.90 m de diamètre.

A noter qu’il s’agit de capacités théoriques. En effet, en l’absence de vent, l’électricité produite est nulle. Dans ce cas, les batteries peuvent partiellement compenser ce manque de production. Les valeurs de puissance électrique des éoliennes couramment admises, sont fonction du diamètre du rotor et de leurs performances mécaniques, en voici quelques-unes :

• diamètre du rotor de 0.60 m à 3 m, 120 W à 1.5 kW ;

• diamètre du rotor de 3 m à 10m, 1.5 kW à 30 kW.

Le type d’axe est un critère tout aussi important. En effet, les éoliennes utilisent généralement le système d’axe horizontal, plus économique que celui à axe vertical. Ce type d’équipement utilise la trainée, c’est-à-dire la force cinétique du vent, l’action des pales est directement proportionnelle à la vitesse du vent.

Les éoliennes à axe vertical sont plus récentes sur le marché, leur coût est donc plus important. Il s’agit d’une technologie qui, à la différence des équipements à axe horizontal, utilise la portance, c’est-à-dire la même force qui permet de maintenir un avion en vol, et augmente considérablement la rotation des pales par rapport à la vitesse du vent.

Dans le cadre des constructions nouvelles, la RT2012 oblige le recours à au moins une source d’énergie renouvelable, l’énergie éolienne peut être envisagée pour satisfaire cette exigence.

Bien sûr, pour les habitations existantes le recours à l’éolien est tout aussi intéressant à mettre en œuvre. Comme pour les constructions nouvelles, des aides financières existent. Il faut néanmoins bien se renseigner auprès des organismes publics.

D’autre part, des contraintes existent également, notamment l’obligation d’informer le voisinage, le fournisseur d’électricité  et  de réaliser une demande préalable auprès du maire.