Physiques des éoliennes

Les éoliennes font désormais partie du paysage français et européen. Elles sont devenues les prototypes des énergies renouvelables seulement concurrencées par les panneaux photovoltaïques, au point qu'on semble avoir oublié les massifs ouvrages de l'hydroélectricité. Certes, les réacteurs nucléaires sont présents tous les jours dans les médias, mais rarement de façon positive. Les Français au fait de la technique ont une idée sur les principes de fonctionnement des réacteurs, des barrages hydroélectriques et des cellules photovoltaïques. Paradoxalement, alors que les moulins à vent sont parmi les plus anciens dispositifs de production d'énergie mécanique, les principes de fonctionnement des éoliennes sont largement ignorés. La loi de Betz  qui relie la puissance de l'éolienne à la vitesse du vent et à la surface balayée par les pales, qui est donc une approche globale de l'éolienne, est assez bien connue par les initiés. À l'autre extrême, on trouve des livres de référence, tel celui de Cunty (physique très proche de celle de la propulsion à voile), qui expliquent comment une pale isolée réagit aux forces exercées par le vent sur sa surface . Mais il est difficile de trouver comment réconcilier ces deux approches apparemment contradictoires  . Bien plus étonnant, si les forces du vent sont correctement traitées, celles dues à la résistance de l'air ne le sont pas. C'est l'ambition de cet article de donner une présentation unifiée et analytique de l'ensemble de phénomènes intervenant dans la transformation de l'énergie du vent en électricité . La dérivation de la loi de Betz donne une valeur maximale du rendement d'une éolienne. La présentation classique de l'interaction entre le vent et une pale d'éolienne