TPE 2015-2016
LE FONCTIONNEMENT DE L'EOLIENNE
Aujourd’hui, au XXIème siècle, l’éolienne est composée de 3 pales en polyester renforcées de fibre de verre et d’une envergure de 80 m, ce qui équivaut à sa surface des pâles balayée par les vents. Son hauteur varie de 80 à 135 mètres, elle est de couleur blanche. La masse d’une éolienne par exemple la Nordex N100 produisant en moyenne 2.5 mW est de plus de 50 t, chacune de ses pales pèse plus de 10.000kg.
Son fonctionnement est simple et s’inspire de la technologie des moulins à vent.
La machine se compose de 3 pales (en général) portées par un rotor et installées au sommet d’un mât vertical. Cet ensemble est fixé par une nacelle qui abrite un générateur. Un moteur électrique permet d’orienter la partie supérieure afin qu’elle soit toujours face au vent.
Les pales permettent de transformer l’énergie cinétique (énergie que possède un corps du fait de son mouvement) du vent en énergie mécanique.
Le vent fait tourner les pales entre 10 et 25 tours par minute. La vitesse de rotation des pales est en fonction de la taille de celles-ci. Plus les pales seront grandes, moins elles tourneront rapidement.
Le générateur transforme l’énergie mécanique en énergie électrique. La plupart des générateurs ont besoin de tourner à grande vitesse (de 1 000 à 2 000 tours par minute) pour produire de l’électricité. Ainsi, lemultiplicateur a pour rôle d’accélérer le mouvement lent des pales.
L’électricité produite par le générateur a une tension d’environ 690 volts. Ne pouvant pas être utilisée directement, elle est traitée grâce à un convertisseur, et sa tension est augmentée à 20 000 volts.
Elle est alors injectée dans le réseau électrique et peut être distribuée aux consommateurs.
Les éoliennes fonctionnent pour des vitesses de vent comprises entre 14 et 90 km/h. Au-delà, elles s’arrêtent pour des raisons de sécurité. La production électrique varie selon la vitesse du vent. C’est avec des vents de 45 à 90 km/h que l’éolienne produit sa puissance maximale.
En revanche, derrière cet aspect quelque peu futuriste, se cache à l’intérieur du « mat » et de la « tête » ou nacelle, un véritable engrenage mécanique.
L’aspect de l’éolienne ne laisse paraître que le mat, les trois pales, le rotor et la nacelle. Le rotor est relié aux trois pales. De plus, il est le seul élément à transmettre le mouvement des pales à l’intérieur de la nacelle. Mais, ce rotor est aussi relié au multiplicateur par le biais d’un arc. Cet arc transmet l’énergie mécanique des pales au multiplicateur afin de démultiplier le mouvement si le vent n’est pas assez fort.
En revanche une fois que l’arc a atteint le multiplicateur il ressort de celui-ci afin de transmettre le mouvement mécanique au générateur. Ce générateur va transformer l’énergie mécanique en énergie électrique.
Le générateur fonctionne à l’aide de deux bobines d’aimants qui tournent l’une face à l’autre.