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RÉSUMÉ
La somme des politiques publiques de ces dernières années a conduit à un fort développement des installations éoliennes mondiales. La plus marquante reste l’obligation aux distributeurs d’électricité d’acheter l’électricité éolienne à des prix rémunérateurs, le consommateur final payant la différence entre ce prix d’achat et le prix moyen du marché. Cet article traite de la mise en œuvre actuelle de l'énergie éolienne pour l'injection d'électricité dans les réseaux de distribution. Cette présentation reste centrée sur les technologies mises en œuvre pour la préparation et la construction de l'installation des centrales éoliennes, ainsi que la mise en compatibilité de la fourniture discontinue de l'électricité éolienne avec le fonctionnement normal des réseaux.
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Jean-Marc NOËL : Ingénieur de l'École navale - Ingénieur conseil
INTRODUCTION
Dès la première crise pétrolière de 1973, les pays de l'OCDE (Organisation de coopération et de développement économique, pays riches et développés) se sont intéressés à l'énergie éolienne pour l'injection d'électricité dans les réseaux nationaux. Les crises pétrolières se succédant, cet intérêt a perduré et augmenté.
Depuis quelques années, les prémisses d‘une crise climatique subséquente à la diffusion des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, gaz que l'électricité éolienne libère en quantité négligeable, ont encore accru cet intérêt.
La volonté publique de développer l'électricité éolienne a été marquée dans la plupart des pays de l'OCDE par l'obligation faite aux distributeurs d'électricité d'acheter l'électricité éolienne à des prix rémunérateurs pour les développeurs et très supérieurs aux prix moyens constatés sur les marchés, sans limitation de quantité. Le différentiel entre le prix d'achat aux développeurs et le prix moyen du marché est supporté par le consommateur.
La somme de ces politiques a conduit à un développement des installations éoliennes mondiales depuis 1990 avec une croissance annuelle moyenne de 25 % et un résultat de 107 535 MW de puissance éolienne installée à la fin 2008. Ce développement foudroyant a totalement occulté le maintien d'activités minimes dans le domaine du pompage éolien mécanique ou dans le domaine des alimentations électriques éoliennes autonomes.
Le présent dossier ne traite donc que de la mise en œuvre actuelle de l'énergie éolienne pour l'injection d'électricité dans les réseaux de distribution. Il ne s'agit donc pas d'un examen exhaustif des applications et des technologies de l'énergie éolienne, mais d'une analyse centrée sur les technologies mises en œuvre pour :
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préparer l'installation des centrales éoliennes ;
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construire les machines constituantes de ces centrales ;
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rendre compatible la fourniture discontinue et peu prévisible de l'électricité éolienne avec le fonctionnement normal des réseaux.
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- Version courante de janv. 2017 par Denis LEFEBVRE, Jean-Marc NOËL
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4. Insertion de l'électricité éolienne dans les réseaux
4.1 Codes de couplage
De plus en plus souvent, la somme des puissances des aérogénérateurs couplés à un réseau indépendant devient significative par rapport à la puissance maximale appelée et à la somme des puissances des autres moyens de production.
Au début de l'installation des centrales éoliennes, le contrôle aérodynamique des survitesses n'avait pas l'efficacité et la sûreté d'aujourd'hui et l'on craignait les départs en survitesse en cas de baisse de tension ou de coupure même brève, du réseau. Les aérogénérateurs étaient automatiquement découplés et immobilisés en cas d'incident réseau.
Le premier, le gestionnaire de réseau allemand EON.Netz a imposé aux centrales éoliennes couplées à son réseau qu'elles acceptent les mêmes codes de couplage que les générateurs électriques classiques.
La dénomination anglo-saxonne est la capacité low voltage ride through, c'est-à-dire que les aérogénérateurs constitutifs de ces centrales acceptent les mêmes écarts de fréquence et de tension par rapport aux valeurs nominales que les autres types de générateurs.
Cela a été rendu techniquement possible par la généralisation des convertisseurs électroniques de puissance ainsi que par la généralisation des servomécanismes de commande de calage associés à chacune des pales. D'où la tendance à l'uniformisation des aérogénérateurs.
Cette même généralisation des convertisseurs électroniques de puissance permet de contrôler le facteur de puissance des centrales éoliennes et donc de les faire participer à la régulation des tensions du réseau.
C'est l'existence et l'acceptation des codes de couplage qui permet, dès à présent, des taux de pénétration importants tant en puissance qu'en énergie sans que, pour autant, les gestionnaires de réseau soient offusqués.
En Espagne le 18 avril 2008, des conditions de vent très favorables ont porté la puissance éolienne débitée à 10 880 MW, soit 30 % de la puissance appelée, 36 270 MW. Ce même jour, le taux de pénétration de l'électricité éolienne a atteint 28 % avec 213,2 GWh produits, comparables aux 217,7 GWh produits par les centrales TAC.
Toujours en Espagne, le lundi 24 novembre...
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Éoliennes.
ANNEXES
TROEN (I.) - PETERSEN (E.L.) - European Wind Atlas. RisøNational Laboratory, Roskilde. - ISBN 87-550-1482-8 avec CD de données et d'informations, 656 p. (1989).
Guide du porteur de projet de parc éolien. - ABIES pour l'ADEME, 85 p. (1999).
Manuel...
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