Éolienne horizontale contre éolienne verticale
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Trois différences entre éoliennes horizontales et éoliennes verticales qu’il convient d’avoir à l’esprit lors du choix d’une éolienne.
1°/ Les contraintes de structure des éoliennes
Les éoliennes à axe vertical (VAWT) et les éoliennes à axe horizontal (HAWT) ont chacune leurs contraintes de structure.
Ainsi, durant chaque rotation, les pales des éoliennes à axe horizontal (Horizontal Axis Wind Turbine) subissent l’effet combiné de la force d’inertie et de la gravité. La direction de la force inertielle est sujette à changement, tandis que la gravité est toujours stable, de telle sorte que les pales des éoliennes horizontales supportent une charge alternative. C’est une importante contrainte de fatigue pour ce type d’éolienne. De plus, l’éolienne par elle-même qui génère l’électricité est généralement à plusieurs dizaines mètres au dessus du sol et cela entraine de nombreux problèmes de réparation et de maintenance de ce générateur.
Quant au processus de rotation des pales des éoliennes à axe vertical (Vertical Axis Wind Turbine), les conditions de réception des effets sont meilleures qu’elles le sont dans le cas des éoliennes à axe horizontal parce que les directions respectives de la force inertielle et de la gravité sont toutes deux constamment stables. En conséquence de quoi, les pales reçoivent une charge constante durant leurs rotations, et la longévité s’en trouve grandement améliorée par rapport aux éoliennes à axe horizontal. Le générateur des éoliennes verticales quant à lui est généralement placé juste sous le rotor ou à même le sol. Il est ainsi aisé de le réparer ou de pratiquer sa maintenance ordinaire.
2°/ Le démarrage des éoliennes
La vitesse du vent au démarrage d’une éolienne est un critère important de performance et les opinions les plus communément admises à ce sujet ne sont pas nécessaires parfaitement justes.
Il est communément admis que l’éolienne à axe horizontal démarre aisément. Il a cependant été observé que les éoliennes horizontales de petite taille ont besoin pour leur démarrage d’un vent d’environ 4 à 5 m/s en moyenne, avec un maximum de 5,9 m/s. Ceci n’est évidemment pas satisfaisant.
Dans le domaines des éoliennes, il est aussi communément affirmé que l’éolienne verticale souffre d’un mauvais démarrage; tout particulièrement les éoliennes de type Darrieus, qui n’ont pour ainsi dire aucune capacité de démarrage par elles-mêmes. Ceci est un obstacle important au développement commercial des éoliennes à axe vertical. Des observations ont cependant permis des conclusions opposées, et bien configurée, la structure en H spécifique aux éoliennes Darrieus peut démarrer avec un vent de 2 m/s, ce qui est indubitablement préférable au démarrage de l’éolienne horizontale en général.
3°/ Les problèmes environnementaux induits par les éoliennes
Quelles nuisances pour les éoliennes horizontales
Bien que le vent soit par lui-même une énergie propre et bien évidemment compatible avec le souci écologique d’un développement durable pour la planète, la multiplication des fermes d’éoliennes de grande taille n’est pas sans posée de problèmes. Ceux-ci sont essentiellement de deux sortes: ceux qui relèvent du bruit généré, et ceux concernant l’impact négatif sur l’environnement écologique local.
Le rapport de la vitesse du vent et des pales des éoliennes horizontales est généralement de 5 à 7. A une telle vitesse, un important bruit aérodynamique est produit par les pales fendant l’air, tandis que nombre d’oiseaux ne réchappent pas à des pales allant à de telles vitesses.
Le rapport de la vitesse du vent et des pales des éoliennes verticales est habituellement de 1,5 à 2, ce qui est nettement plus faible que les modèles horizontaux. De telles vitesses de rotations si faibles ne peuvent produire de bruit aérodynamique, et sont par conséquent silencieuses. Les bénéfices sont évidents, car cela résout le problème subi par le passé de ne pouvoir installer d’éolienne dans certains lieux comme des emplacements publiques urbains, ou encore à proximité de lieux d’habitation, etc. De ce point de vue, les modèles d’éoliennes verticales embrasseront un plus large champ d’application que les modèles horizontaux.
3 Comments
merci pour cet article très intéressant
Une éolienne est construite, en principe, pour produire de l’électricité.
Il n’y a pas photo sur le fait que les éoliennes à axe horizontal produisent notoirement moins que les éoliennes à axe horizontal.
Quant aux oiseaux tués il serait bon de calculer le nombre d’oiseaux tués par les automobiles, les pesticides (directement ou indirectement du fait de la fin des insectes.), les trains, les verrières sur les quelles ils viennent s’écraser.
Les éoliennes sont très généralement évitées car les oiseaux apprennent vite!
De plus à l’avenir nous aurons des éoliennes flottantes en mer.
Montariol, il est en effet avéré que jusqu’ici la production d’énergie en grande quantité est plus facile via les éoliennes à axes horizontaux. En effet, celles-ci ont en général un meilleur rendement aérodynamique (quantité d’énergie que l’on arrive à soutirer du vent qui les entoure).
En l’état actuel des technologies, les éoliennes à axes verticaux sont plutôt destinées à de la petite production. Du fait de leur conception généralement plus simple et la possibilité de profiter de vents plus faibles (dépend des technologies et profils de pales) elles ont un véritable intérêt pour une utilisation domestique ou bien en entreprise (en somme, une consommation locale).
Par rapport aux oiseaux, attention aux chiffres. Effectivement la quantité d’oiseaux tués par les éoliennes reste assez faible en comparaison avec notamment les voitures ou les chats domestiques. En revanche, il convient d’observer que ce ne sont, en général, pas les mêmes oiseaux. Ceux tués par les voitures ou les chats sont pour l’immense majorité des oiseaux communs. Bien que triste, cela a au final moins d’impact environnemental que la mort des oiseaux migrateurs, souvent touchés par les “fermes d’éoliennes”. En effet, ces “fermes” sont placées sur la trajectoire de vents forts et stables, les mêmes utilisés par les oiseaux migrateurs pour parcourir des centaines de kilomètres sans avoir à beaucoup battre des ailes.
En plus de cela, on pourrait parler de certaines incompatibilités éolienne/chauve-souris. En effet, le champ magnétique produit par certains type d’éolienne avait pour effet d’attirer les chauve-souris. La solution adoptée fut…. de déconnecter ces éoliennes durant la période de chasse des-dites chauve-souris.
Je pense, mais c’est mon opinion, que les oiseaux n’apprennent pas mais plutôt qu’une sélection darwinienne passe par là…. Les oiseaux dont les trajectoires passent par les éoliennes ne survivent pas ; ceux qui n’y passent pas survivent. Après un temps, ne reste donc plus que ceux qui n’y passent pas. Pour autant, pas d’apprentissage ici.