Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN IEC 61400-3-1 de septembre 2019 citée dans cet article a été complétée par l'amendement NF EN IEC 61400-3-1/A11 (C57-700-3-1/A11) : Systèmes de génération d’énergie éolienne - Partie 3-1 : Exigences de conception des éoliennes fixes en pleine mer (Révision janvier 2021)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille VN2101 (Février 2021)
La norme IEC 61400 citée dans cet article a été complétée par une sixième partie : NF EN IEC 61400-6 (C57-700-6) : Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 6 : exigences en matière de conception du mât et de la fondation (Révision octobre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2009 (Novembre 2020).
La norme NF EN 61400-3 de juin 2009 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN IEC 61400-3-1 (C57-700-3-1) : Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 3-1 : exigences de conception des éoliennes fixes en pleine mer (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
RÉSUMÉ
Cet article traite de la mise en œuvre actuelle de l'énergie éolienne pour l'injection d'électricité dans les réseaux électriques. Il reste centré sur les technologies mises en œuvre pour l’étude et la construction des centrales éoliennes, ainsi que la mise en compatibilité de la fourniture intermittente de l'électricité éolienne avec le fonctionnement normal des réseaux
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Lire l’articleAuteur(s)
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Denis LEFEBVRE : Ingénieur SUPÉLEC - Directeur prospective et réseau de Quadran
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Jean-Marc NOËL : Ingénieur de l’École navale
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 de distribution. Les crises pétrolières se succédant, cet intérêt a perduré et augmenté, permettant à la filière éolienne de se développer. Ce développement dans les pays riches a été rendu possible par l’obligation faite aux distributeurs d’électricité d’acheter l’électricité éolienne à des prix rémunérateurs pour les développeurs, très supérieurs aux prix moyens constatés sur les marchés. Le différentiel entre le prix d’achat aux développeurs et le prix moyen du marché est au final supporté par le consommateur.
Depuis quelques années, les prémisses d‘une crise climatique conséquence de la diffusion des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, gaz produits en partie par la génération d’électricité à partir de combustibles fossiles, ont majoré l’intérêt pour l’électricité éolienne, électricité décarbonée.
De plus, la baisse du coût de l’énergie éolienne a conduit au décollage de cette technologie dans les pays du Sud, où les coûts de production d’électricité sont souvent élevés.
La puissance éolienne installée dans le monde est passée de 10 GW en 1998 à 432 GW, dont 12 GW offshore fin 2015. Depuis plusieurs années, la technologie éolienne est celle qui connaît la plus forte croissance dans le monde, talonnée par le solaire. 43,7 % des capacités installées en Europe en 2014 sont éoliennes (source EWEA).
Ce développement foudroyant a totalement occulté le maintien d’activités annexes dans le domaine du pompage éolien mécanique ou dans le domaine des alimentations électriques éoliennes autonomes (maisons isolées, bateaux).
Le présent article ne traite que de la mise en œuvre actuelle de l’électricité éolienne pour son injection 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 :
-
construire les aérogénérateurs fournissant de l’électricité aux réseaux ;
-
préparer l’installation de ces aérogénérateurs en centrales éoliennes ;
-
rendre compatible la fourniture discontinue et très variable de l’électricité éolienne avec le fonctionnement normal des réseaux.
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- Version archivée 1 de janv. 2009 par Jean-Marc NOËL
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4. Aérogénérateurs
Pour les différentes architectures des générateurs électriques éoliens, se reporter utilement à l’article [BM 4 640] Éoliennes.
Dans cet article, le terme « aérogénérateur » est le seul utilisé, conformément à la norme NF E 50-001 qui définit : « Aérogénérateur, machine qui transforme l’énergie cinétique de l’air en courant électrique ».
Les caractéristiques communes aux machines éoliennes les plus commercialisées en 2015 vont être examinées dans ce paragraphe. En effet, il apparaît que l’adaptation des aérogénérateurs à toutes les contraintes extérieures conduit à une certaine uniformité de conception.
4.1 Principes de conception
La conception des aérogénérateurs est un compromis entre les différentes contraintes à satisfaire : technologiques, environnementales et économiques.
– L’objectif premier est de produire un kWh compétitif, ce qui conduit à des hélices de plus en plus grandes, des hauteurs de moyeu de 80 à 100 m, des disponibilités de plus de 97 %, des durées de vie supérieures à 20 ans.
– Les centrales éoliennes doivent avoir un impact acceptable, ce qui conduit à réduire leur bruit, leur image radar, leur impact sur les oiseaux, etc.
– L’énergie éolienne doit également ne pas perturber le réseau électrique, ce qui conduit à doter les centrales éoliennes de fonctionnalités de plus en plus complexes.
Le coût d’un aérogénérateur étant presque proportionnel à son poids, l’enjeu principal est de réduire la masse tout en dimensionnant les composants pour qu’ils supportent les contraintes en fatigue sur la durée de vie de la machine.
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Aérogénérateurs
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Le développement de l’électricité éolienne en France est organisé par le ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer, en relation avec le ministère de l’Économie, des Finances et de l’Industrie.
Parmi les organisations les plus impliquées dans ce développement, citons :
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l’ADEME, Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie http://www.ademe.fr/
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la DGEMP, Direction générale de l’énergie et des matières...
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