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Jean MARTIN : Ingénieur de l’École nationale supérieure des arts et métiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’énergie éolienne est probablement la plus ancienne énergie utilisée par l’homme en dehors de son énergie musculaire. Ce fut, sans doute, d’abord une énergie captée par la voile pour la navigation, voilà quelques millénaires. Par la suite, sans date précise, quelque inventeur de génie, sédentaire, pense faire tourner indéfiniment la voile autour d’un axe fixe : le moulin était né. Les plus anciens connus, chinois ou perses, sont en effet constitués par des mâts verticaux entraînés par des voiles. C’est seulement plus tard que l’axe devient sensiblement horizontal, avec des ailes, pour prendre la disposition bien connue des moulins à vent.
L’énergie éolienne joue un rôle économique important jusqu’au début du XIX e siècle. Ensuite, ce rôle diminue par suite de l’accroissement rapide de l’utilisation des énergies fossiles.
Les éoliennes subsistent pourtant surtout dans des pays de vastes steppes (ex-URSS, Argentine, etc.) ou le long de façades maritimes (Baléares, Crète, Portugal, etc.) ; toutes sont de modèles fabriqués depuis longtemps.
Toutefois au XX e siècle, s’appuyant sur les progrès de l’aérodynamique, certaines tentatives de réalisation de nouvelles machines sont faites. Aux États-Unis, en ex-URSS, en Angleterre et en France par Électricité de France autour de 1960, des éoliennes puissantes, jusqu’à 1 000 kW environ, sont essayées. Malgré des résultats encourageants, c’est de nouveau l’abandon, le pétrole bon marché se substituant à toutes les autres formes d’énergie. L’augmentation brutale du prix du pétrole relance l’énergie éolienne. La crainte de n’utiliser qu’une seule énergie, dont l’approvisionnement peut être aléatoire, les idées écologiques orientent certains pays vers cette forme inépuisable et nationale !
Des progrès importants dans l’aérodynamique, l’arrivée de nouveaux matériaux vont permettre d’exploiter ce gisement mondial estimé à 4 TWh à partir de nouvelles machines fiables et diminuer le prix de l’énergie produite, qui ne devient plus marginale dans certains pays comme le Danemark ou certaines contrées comme la Californie.
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8. Énergie de la houle
Le vent en mer est à l’origine de la houle. C’est donc une forme d’énergie éolienne mais plus concentrée puisque le fluide en mouvement est de l’eau dont la masse volumique est environ 800 fois celle de l’air. Des tentatives ont été faites pour récupérer cette énergie qui est considérable, au moins en bordure des côtes, et de nombreux projets ont été proposés (le nombre de brevets est sensiblement de même importance que ceux des machines éoliennes à air ).
Certains ont été poussés assez loin et ont fait l’objet d’essais soit en maquette, soit en vraie grandeur.
Les différentes solutions proposées pour récupérer cette énergie peuvent se classer d’une manière assez générale en deux grands types : la colonne d’eau oscillante et le flotteur mobile.
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Colonne d’eau oscillante
Un tube, le plus souvent fixe et partiellement immergé, voit son niveau d’eau interne osciller sous l’action de la houle. Ce tube peut être muni intérieurement d’une hélice entraînant un générateur (figure 21a ) qui va être mise en rotation par l’oscillation de la colonne d’eau ; l’action est directe.
Il est aussi possible que l’extrémité supérieure du tube communique avec une turbine à air (figure 21b ) et ce sera la compression ou la dépression de l’air qui servira de fluide intermédiaire pour actionner le générateur.
Il est nécessaire de prévoir, soit un dispositif antiretour entre l’hélice (ou turbine) et le générateur, soit, mieux, un dispositif inversant le sens de rotation pour tirer pleinement profit de l’énergie.
Enfin, la colonne d’eau peut remplir un réservoir qui se vide à travers une turbine hydraulique (figure 21c ).
À titre d’exemple, le Japon a réalisé des bouées océaniques alimentées en énergie électrique à partir d’une turbine à air (figure 21d ).
Le tube peut d’ailleurs avoir une forme parallélépipédique, bâtiment en béton pour des installations de fortes puissances (figure 22), constituant de véritables barrages à houle.
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