Bibliographie & annexes
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
Augmenter la part des énergies renouvelables dans la production mondiale d’électricité est devenue une priorité majeure. Depuis quelques années, la filière éolienne est en évolution constante et prend une place importante sur le devant de la scène énergétique, notons que les ressources du vent sont immenses, et particulièrement en mer. Cet article est consacré aux techniques liées à l’exploitation du vent, ainsi il décrit les différentes architectures des aérogénérateurs électriques, leur fonctionnement ainsi que leur rendement énergétique.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
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Bernard MULTON : Agrégé de Génie Électrique, Docteur de l’Université de Paris 6 - Professeur des Universités à l’Antenne de Bretagne de l’ENS de Cachan/SATIE
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Xavier ROBOAM : Chargé de recherches CNRS LEEI UMR CNRS-INPT/ENSEEIHT - Responsable Équipe Système, Toulouse
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Brayima DAKYO : Professeur des universités - Laboratoire GREAH EA 3220 - Groupe de Recherche en Électrotechnique et Automatique du Havre
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Christian NICHITA : Maître de conférences - Laboratoire GREAH EA 3220 - Groupe de Recherche en Électrotechnique et Automatique du Havre
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Olivier GERGAUD : Agrégé de Génie Électrique, Docteur - Professeur de l’IUT de Rennes
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Hamid BEN AHMED : Maître de Conférences à l’Antenne de Bretagne de l’ENS de Cachan/SATIE
INTRODUCTION
Actuellement, les énergies renouvelables n’entrent qu’à hauteur de 20 % environ dans la production mondiale d’électricité. Bien qu’énergie finale propre par excellence, il apparaît donc de façon flagrante que l’électricité contribue très largement à la dégradation de l’environnement ainsi qu’à l’épuisement de ressources non renouvelables (combustibles fossiles et uranium). C’est pourquoi, l’une des mesures pour préparer un développement réellement durable consiste à accroître la part des ressources renouvelables pour la production d’électricité. Dans ce contexte, la production par aérogénérateurs est en train de jouer un rôle de première importance. Cet article a pour objet de décrire les aspects plutôt électrotechniques de ces systèmes complexes de génération d’électricité, notamment leurs particularités comparativement aux autres dispositifs de production.
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Turbines éoliennes1. Contexte – Perspectives d’évolution
Durant l’ère industrielle, l’énergie hydraulique a largement contribué à la production d’électricité avec cet immense avantage de faciliter le stockage. Juste derrière la biomasse, elle constitue aujourd’hui la seconde ressource primaire renouvelable devant la géothermie et l’éolien. Mais en ce qui concerne la production d’électricité, la force motrice hydraulique est en première position et de très loin.
La filière éolienne est en train de jouer un rôle de premier plan dans le domaine de la production électrique. Sur les 2 560 TWh (1 TWh = 109 kWh) électriques produits en 2000 en Europe (13 000 TWh environ au niveau mondial), 368 TWh étaient d’origine renouvelable (soit 14,4 %) [11].
À travers le livre blanc communautaire en matière d’énergie [4], la Communauté Économique Européenne a émis le souhait, pour l’électricité, d’un passage à 655 TWh renouvelables en 2010 sur un total envisagé de 2 850 TWh soit une part de 23 %. Sur ces 655 TWh, l’éolien devrait contribuer à hauteur de 80 TWh avec une puissance installée de 40 GW. Mais la tendance des vœux de croissance est largement dépassée et il est probable (selon BTM Consult [3]) que la puissance éolienne européenne aura atteint environ 90 GW en 2010 (140 GW au niveau mondial), pour une production annuelle approximative de 180 TWh. L’EWEA (European Wind Energy Association), un peu moins optimiste, envisage en Europe, pour 2010, 60 GW dont 5 GW maritimes ou offshore et, pour 2020, respectivement 150 GW et 50 GW.
Les ressources du vent sont immenses et tout particulièrement en mer (offshore). La valeur de l’énergie annuellement récupérable dépend de nombreux paramètres, comme l’acceptabilité des populations concernées (résidents, pêcheurs...), la densité de machines implantées et les limites technico-économiques comme la distance des fermes offshore à la côte et la profondeur des fonds marins. Pour donner un ordre de grandeur, une estimation (sur la base d’une occupation inférieure à 10 % des surfaces) a montré que le potentiel éolien terrestre annuellement récupérable au niveau mondial est d’environ 53 000 TWh soit 4 fois la consommation mondiale actuelle d’électricité (figure 1). L’EWEA [12] estime que l’énergie...
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Contexte – Perspectives d’évolution
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BAUER (P.), DE HAAN (S.W.H.), DUBOIS (M.R.) - Windenergy and offshore windparks : state of art and trends - . Conférence EPE-PEMC, Dubrovnic, Septembre 2002.
-
(2) - BRUTSAERT (P.), LOFFREDO (Y.) - L’alternateur discoïde : une technologie innovante - . Revue Flux no 213, avril 2001, pp. 31-35.
-
(3) - [BTM_02] BTM Consult - International wind energy development. World Marketupdate 2001 - , 2002.
-
(4) - [CEE_97] Commission Européenne - Énergie pour l’avenir : les sources d’énergie renouvelables - . Livre blanc établissant une stratégie et un plan d’action communautaires, nov. 1997.
-
(5) - [CONN_93] CONNOR (B.), LEITHEAD (W.E.) - Investigation of a fundamental trade-off in tracking the Cp max curve of a variable speed wind turbine - . Proc. British Wind Energy Conference, p. 313-319, 1993.
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(6)...
1 Fabricants de grandes machines
(liste non exhaustive)
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IEC 61400-1 - (1999-02) - Wind turbine generator systems – Part 1 : Safety requirements - -
IEC 61400-11 - (2002-12) - Wind turbine generator systems – Part 11 : Acoustic noise measurement techniques - -
IEC 61400-12 - (1998-02) - Wind turbine generator systems – Part 12 : Wind turbine power performance testing - -
IEC 61400-2 - (1996-04) - Wind turbine generator systems – Part 2 : Safety of small wind turbines - -
IEC 61400-21 - (2001-12) - Wind turbine generator systems – Part 21 : Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines - -
IEC/TR 61400-24 - (2002-07) - Wind turbine generator systems – Part 24 : Lightning protection - -
IEC/TS 61400-13 - (2001-06) - Wind turbine generator systems – Part 13 : Measurement of mechanical loads - -
IEC/TS 61400-23 - (2001-04) - Wind turbine generator systems – Part 23 : Full-scale structural testing of rotor blades - -
IEC 61000 2-2 - (2002-03) - Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-2 : Environment – Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances and signalling in public low-voltage power supply systems - -
NF EN 50160 - Mai 2000 - Caractéristiques de la tension fournie par les réseaux publics de distribution - -
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