Comment calculer le rendement d’une éolienne ?

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On entend souvent dire que les éoliennes sont inutiles… qu’elles produisent peu, trop peu, presque rien… Mais qu’en est-il de l’efficacité des éoliennes  ?

Quelle quantité d’énergie une éolienne peut-elle produire ? Quels sont les facteurs qui influencent sa productivité et, surtout, comment définissez-vous « son efficacité » ? Pas besoin de sortir les calculatrices ! Nous nous sommes occupés des mathématiques pour vous… voici nos résultats.

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La production d’une éolienne : principes généraux

Contrairement aux « rumeurs » qui se répandent, l’énergie éolienne est en réalité très efficace. De toutes les énergies renouvelables, c’est celle qui génère le plus d’énergie par mètre carré occupé !

Néanmoins, son fonctionnement peut être modulé par divers facteurs que nous allons détailler…

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Énergie intermittente

Le vent est une source d’énergie intermittente , c’est-à-dire qu’il ne fournit pas une quantité constante d’énergie. Cela se produit en fonction de la jour, et selon les heures de la journée, qu’il produit plus ou moins… Je ne vois pas du tout !

Tout dépend de la masse d’air, de la vitesse et de la force du vent, mais aussi de l’efficacité de l’éolienne en particulier , c’est-à-dire de sa capacité à transformer le mouvement en électricité (en perdant le moins d’énergie possible dans le processus).

Pour toutes ces raisons, les éoliennes sont de préférence installées dans les régions venteuses et sur des abris peu protégés. En France, les régions championnes du vent, celles qui ont le plus de potentiel, sont le Languedoc-Roussillon-Midi-Pyrénées, la Bretagne et la région PACA. Pour en savoir plus sur la situation des éoliennes en France, leur emplacement et leur production globale, consultez notre article dédié : Les éoliennes en France.

Comment s’exprime la puissance d’une éolienne ?

Pour comparer le vent avec d’autres sources d’énergie, il est nécessaire d’exprimer sa puissance en kilowatts. Le rendement, en revanche, est exprimé en kilowattheures (c’est-à-dire le nombre de kilowatts fournis par l’éolienne à un moment donné) ; c’est cette efficacité qui fait référence à l’énergie réellement produite et consommable à chaque instant .

La puissance en kilowatts peut être calculée par la formule suivante : 1/2 * Rho * S * V

  • P est la puissance en watts,
  • Rho la densité de l’air,
  • S l’aire du cercle dont le rayon est égal à la longueur d’un pâle
  • V la vitesse du vent en mètres par seconde.

Calculons quelques exemples concrets ! L’éolienne classique est appelée « horizontale » (car elle tourne autour d’un axe horizontal).

Nous savons maintenant comment calculer la puissance, et donc l’efficacité d’une éolienne. Et si nous appliquions cette formule à quelques exemples pour mieux comprendre quel vent les turbines peuvent-elles nous offrir ?

Performances des éoliennes horizontales

Une éolienne horizontale est une éolienne qui tourne sur un axe horizontal (les pales sont donc verticales). La plupart des éoliennes sont construites sur ce modèle  ; ce sont celles que l’on voit le plus souvent dans les champs.

La taille de l’éolienne horizontale a une grande influence sur sa puissance. Les plus petits peuvent produire 100 kW ; les plus grands peuvent produire jusqu’à 7,5 MW. En moyenne, la puissance des éoliennes horizontales est comprise entre 1 MW et 3 MW.

Efficacité des éoliennes verticales

L’éolienne verticale est plus rare ; en général, son design avec l’apparition de « voiles » surprend. Il existe différents modèles. Les principaux sont les suivants :

  • L’éolienne Darrieus. Il résiste bien aux vents violents. Il est donc idéal pour les zones en bord de mer, par exemple.
  • L’éolienne Savonius. Le principal avantage est qu’il tourne même avec des vents très faibles.
  • L’éolienne à voilure tournante. Son avantage : les pales peuvent être adaptées et orientées en fonction de la direction du vent. Son rendement est donc considérable ! Dans certaines régions venteuses, il peut fonctionner presque en continu.

Ces modèles peuvent atteindre des puissances très différentes. Tout dépend également de leur taille. Mais en général, les éoliennes verticales dépassent rarement 1 MW.

Performances des éoliennes domestiques

L’éolienne domestique peut être verticale ou horizontale. Dans tous les cas, sa puissance minimale sera de 100 watts et sa puissance maximale de 20 kW.

En termes d’efficacité, une éolienne de 5 kW (bien entretenue) peut produire un minimum de 5 000 kWh par an et un maximum de 20 000 kWh.

En comparaison, un panneau solaire classique (1,70 m de côté) fournit, au mieux, une puissance de 0,3 kW. Comme quoi, une simple éolienne est tout sauf inutile !

Un exemple de vent vertical turbine. Vous souhaitez en savoir plus sur l’énergie éolienne ? Pour en savoir plus sur cette technologie, son histoire, son avenir et ses statistiques à l’échelle mondiale, vous pouvez consulter notre article dédié : L’énergie éolienne, l’énergie du futur ?