Savez-vous comment fonctionne un parc éolien terrestre?

L’énergie éolienne repose sur l’exploitation de la puissance du vent pour produire de l’électricité, mais savez-vous ce qui se cache derrière ce processus et comment fonctionne un parc éolien terrestre?

Beaucoup d’entre nous ont vu ces machines à vent que nous avons mal nommées « moulins à vent », soit dans leur environnement, lors d’un interminable voyage en voiture plein d’horizons à découvrir, soit à l’écran. Les éoliennes, c’est le nom que l’on donne à ces équipements technologiquement avancés qui transforment les conceptions d’Éole en un canal inépuisable d’énergie renouvelable pour notre usage, sont esthétiquement similaires aux moulins qui ont historiquement peuplé les paysages de nombreux pays (principalement pour moudre des grains grâce à une action mécanique résultant de l’exploitation du vent), bien que l’exploitation de l’énergie et sa conversion en électricité, en plus de bien d’autres aspects que nous verrons plus loin, les rendent très différentes. Voyons donc comment fonctionne un parc éolien terrestre et quels sont les acteurs impliqués dans ce type d’énergie verte.

Pour comprendre comment fonctionne ce type d’énergie, il faut d’abord savoir qu’une éolienne n’est pas un élément isolé, mais fait partie d’un ensemble plus grand et plus complexe : un parc éolien. Des éoliennes individuelles existent dans le cas des petits consommateurs, mais c’est une autre histoire. Cette éolienne est connectée, tant du point de vue électrique que de l’échange d’informations, avec les autres éoliennes et les différents éléments constituant un parc éolien. Ainsi, grâce à la sensorisation et à l’intercommunication des différents éléments, l’opérateur du parc éolien est toujours informé en temps réel de l’état de chaque éolienne: problèmes mécaniques, énergie générée, problèmes électroniques, arrêts techniques, etc.

Voici les éléments qui composent un parc éolien terrestre pour que l’ensemble du système fonctionne correctement :

Principales parties d’un parc éolien terrestre

• Éolienne : Elle est responsable de la production d’électricité grâce à l’action physique du vent sur les pales, qui sont reliées au rotor par un élément appelé moyeu. Chaque éolienne peut avoir une puissance variant de 0,5 à 7 MW, selon sa taille. L’énergie générée est sortie en moyenne tension grâce au transformateur et à l’appareillage de moyenne tension logés à l’intérieur dans la plupart des cas, ou au pied de l’éolienne dans des cas exceptionnels.
• Réseau électrique de moyenne tension : Ce sont les artères du parc éolien à travers lesquelles l’électricité circule jusqu’à sa consommation.
• Station de transformation ou point de connexion : Cet élément est responsable de l’augmentation de la tension de génération jusqu’à la tension de transport et d’alimenter l’énergie générée dans le réseau de transport ou de distribution.
• Lignes de transport ou de distribution : Acteurs très reconnaissables, grâce à leurs tours distinctives, qui sont responsables du transport de l’énergie verte jusqu’à nos foyers.

Une fois que l’éolienne entre en fonctionnement, par le biais du mouvement de rotation, elle fait fonctionner le générateur installé dans la nacelle pour produire de l’énergie électrique grâce à la transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique. À son tour, le transformateur élève la tension, pour éviter les pertes électriques, et l’énergie est alimentée dans le réseau de moyenne tension, où elle circule à travers des câbles souterrains – dans certains pays comme les États-Unis ou le Brésil, ce parcours est aérien – avec l’énergie générée par d’autres éoliennes. À ce stade, l’énergie électrique atteint la station de transformation pour être élevée à haute tension et faciliter son évacuation vers le réseau de transport ou de distribution, étant distribuée au consommateur final grâce au rôle des lignes de transmission haute et moyenne tension situées sur les tours électriques.

De quels éléments se compose une éolienne ?

Maintenant que nous connaissons le fonctionnement de base du parc éolien terrestre, il est temps de zoomer sur l’éolienne en tant qu’élément individuel, car son fonctionnement explique fondamentalement comment l’énergie générée par le vent est d’abord convertie en énergie mécanique puis en énergie électrique. Pour ce faire, examinons d’abord les parties qui composent ces concurrents modernes de Don Quichotte.

1. Pales : Ce sont les protagonistes visibles qui captent l’énergie du vent et la transforment en énergie mécanique qui entraîne le rotor. Leurs dimensions sont gigantesques, variant de 40 à 165 mètres de diamètre selon le modèle.
2. Rotor : Cet élément, similaire au rotor d’un avion à hélices, est constitué du moyeu qui est le point de connexion des pales, les réunissant en un ensemble de parties, et permettant le transfert du mouvement du vent vers l’intérieur de la nacelle.
3. Nacelle : Loin d’être le logement d’un cockpit d’avion, il s’agit d’une partie fermée contenant des éléments complexes essentiels pour convertir l’énergie mécanique de rotation en énergie électrique.
   • Le multiplicateur : C’est l’élément principal chargé de générer des changements de vitesse à l’intérieur de la machine pour transmettre l’énergie mécanique au générateur.
   • Le générateur : Il est chargé de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie électrique.
4. Tour : En plus d’être un simple poteau géant sur lequel la structure des pales et la nacelle sont érigées, ce grand cylindre contient des éléments fondamentaux pour la bonne distribution de l’électricité :
   • Câblage : Il circule à l’intérieur de la tour et transporte l’énergie électrique nouvellement créée à travers les éléments internes.
   • Transformateur : Cet élément, qui peut être à l’intérieur ou à l’extérieur de la tour elle-même, est responsable d’augmenter l’électricité à moyenne tension pour éviter les pertes.
   • Appareillage de moyenne tension : C’est un élément critique similaire à un disjoncteur domestique ; il s’agit d’un dispositif de commutation mécanique (ouverture et fermeture) qui permet de transporter le courant généré ou d’interrompre son flux, tant dans des conditions normales que dans des conditions anormales spécifiques. Sa fonction principale est de protéger le transformateur contre d’éventuels problèmes.
5. Fondation : C’est l’élément qui supporte le poids de l’ensemble de l’éolienne, l’ancrant au sol.
6. Réseau de moyenne tension : Les artères qui parcourent toute l’installation et permettent l’évacuation de l’énergie électrique renouvelable générée.