Conclusion

Les éoliennes produisent une quantité d'énergie non négligeable mais elles ne produisent pas une quantité d'énergie suffisante pour alimenter des grandes villes. Il est aussi impossible de prévoir la force du vent donc ceci laisse une incertitude pour la production d'électricité.

Pour pouvoir obtenir un bon rendement, il faut que chaque élément ne soit pas défectueux pour permettre un bon fonctionnement. Il faut aussi avoir aucune contrainte que se soit au niveau du sol, des vents, des obstacles naturels tels que les forêts et le relief, ou des contraintes urbaines comme les routes ou les lignes ferroviaires. Il faut surtout pas que la force du vent soit supérieur ou égale à 25m/s ou nul car l'éolienne ne fonctionnera pas pendant ce moment là. Les éoliennes fonctionnent mieux avec trois pales grandes donc c'est pour ceci quelle culmine a des hauteurs importantes pour pouvoir avoir des pales assez grandes.

Partie III

Partie III : L'énergie éolienne est-elle exploitable en tout point de la France

1) Les lieux exploitables en France et ses conditions d'implantations

a) Les lieux exploitables en France

Grace a la carte, on constate que l'exploitation des éoliennes se trouvent principalement dans le nord ouest de la France. Malgré des zones non exploitable dans tout l'est du pays, la France possède de grand espace pour implanter des éoliennes

Remarque: Il faut savoir que l'implantation d'éolienne sur un site agricole ne gene en aucun cas le site agricole

C'est pourquoi on peut se poser les 2 questions suivante :

-Pourquoi existe-t-il des zones exploitables et des zones non exploitables en France ?

-Quelles sont les conditions d'implantations des éoliennes en France ?

Pour l'implantation d'un parc éolien ou d'une seule éolienne de nombreuses contraintes existent

b) Les conditions d'implantations d'une éolienne ou d'un parc éolien

Premiere contrainte: les sols

Des études de terrain sont menées pour identifier si le sols est fragile ou non. Si le sol est fragile, il faut donc creuser profond pour les fondations.Si le sol est copmposé de roche dits"meubles" (sable ou argile) ou de roche friable(craie) il faudra creuser profond

Remarque: Les sols ne sont pas considéré comme une contrainte d'implantation mais plutot comme une contrainte financière car plus il faut creuser, plus l'implantation coute cher

Deuxième contrainte: Les vents

Il faut savoir que le vent est la condition d'implantion la plus importante

Avant l'implantation, des mats de mesure sont implantés sur le site pour mesurer le vent

Les zones en jaune, rouge, vert et violet sont des zones idéales a l'implantation d'éolienne car le vent est compris entre 5.9m/s et 25m/s (car les freins de l'éoliennes bloque les pales quand la vitesse devient supérieur a 25m/s)

Troisième contraintes: les obstacles naturels

a) Les reliefs

Les plaines, les plateaux et les montagnes anciennes sont des endroits où l'installation d'éolienne y est non enviagable car l'éolienne a besoin d'un vent plus ou moins constant avec aucun troubles liés au relief

Carte des reliefs :

On peut voir que si on ne prenait en compte que la carte des reliefs, il y auraiet beaucoup d'espaces où les éoliennes pourraient être installées.

Le JURA; Les montagnes corses, Les ALPES et les PYRENEES Francaise sont des zones inexploitables (représentée en rouge sur la carte)

La zone entouré en orange est une zone particulière car c'est un col étroi du fait de la précense des Alpes a droite et du massif centrale a gauche.En effet dans cette zone le vent s'y engouffre et va gagner en puissance car une meme quantité de vent va passer dans un esapce plus étroit. L'air va donc avoir une vitesse plus élevée et toujours constante. C'est ce qu'on apelle l'effet de tunnel

b) Les forêts en France : une conditions d'implantation ?

On constate que dans le pays il y a beaucoup de forêt. Ce sont des endroits où l'implantation d'éolinnes ne peut pas se faire car le vent serait ralentie sous l'effet des arbre

Ce sont des conditions d'implantations car les forêts prenne de la place en France environ 1/4 du territoire Francais (28.2%)

Quatrième contraintes: Les contraintes financières et urbaine

La proximité est une contrainte financière car chaque km de cable du réseau de distribution coûte 40 000€)Il est donc préférable d'installer un champ éolien le plus près d'une ville. Les champs éoliens doivent se trouver a au moin 400 mètres

Mais dans la plupart des grandes villes de France, l'implantation n'est pas possible car il y a deja la précense de maisons, d'immeubles, de monuments et de plus le vent y serait perturbées

Il faut prendre en compte notamment le circuit routier car les routes et les voies express( nationales) sont présentes dans toute la France

On ne peut donc pas installer d'éolienne sur les routes express et sur les autoroutes (segment rouge et bleu)

Autre contraintes :

-Quand les éoliennes sont en marche elle font du bruit; c'est pourquoi certains habitants se situant près d'un champ éolien se plaigne de pertubations sonores.

-Les éoliennes modifient aussi le paysage mais elles attirent le tourisme

En effet des touristes sont intéréssés par la visite d'un site éolien

Pour information, le projet d'avenir est l'implantation des éoliennes en mer (d'après Ouest France). En effet pour implanter des éoliennes en mer aucune contraintes est présente mis apart des contraintes météorologiques extrêmes (ouragan,tempêtes)

Mais ce qui pose le plus de problème est d'aller installer les éoliennes sur le lieux en mer et de les réparer en cas de disfonctionnement.

2)Les études suivies par Le Horps (Application sur cas concret)

Après avoir fait une visite au Horps, nous avons été a la mairie afin d'obtenir les démarches faites pour construire une éolienne (au Horps il y a la précense d'un parc éolien de 6 éoliennes)

La seléction du site a été effectué dans le printemps 2003. Après un dépot du permis de construire le 15 février 2007, il obtenère le permis de construire 1 an plus tard le 11 janvier 2008. Le début des travaux s'effectue début fevrier 2008. La mise en service s'est effectué en printemps 2008

1) les sols

Des études de terrains ont été menées et aucun probléme n'avait été detecté

2) Les vents

On peut voir que le Horps est située dans une zone relativement bien placée (dans l'Ouest de la France proche du Mans) avec aucune pertubation météorologique et un vent situé entre 7.3 et 8.2 m/s de moyenne. Le vent étant constant, la production est donc bonne ( 200 kW)

3)Les obstacles naturels

Aucun obstacle naturel n'est présent que ce soit au niveau des reliefs comme aux niveaux des forêt étant donnée que l'éoliennes du Horp est située sur les hauteurs des collines du maine (d'après les documents fournits par la mairie)

4) les contraintes financières et urbaines

Le montant à couté 15 millions d'euros. Elle est placée dans une colline donc pas de contrainte urbaine

Autre contrainte

Pas de contrainte supplémentaire présente.

Partie II

Partie II: Production et réalisation d'une éolienne

1) La transformation d'une énergie cinétique à une énergie électrique

L'énergie cinétique est l'énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L'énergie cinétique d'un corps est égale au travail nécessaire pour faire passer le corps de l'état de repos à un mouvement de translation ou de rotation.

L'énergie électrique est l'énergie fournie sous forme de courant électrique à un système électrique.

Dans le cas d'une éolienne, le vent (l'énergie cinétique) fait tourner le rotor en poussant les pales. Le rotor entraine l'arbre principal, celui-ci tourne a vitesse assez basse mais avec beaucoup de force. Le multiplicateur modifie la grande force de rotation délivrée par l'arbre principal en une force beaucoup plus faible mais avec une vitesse de rotation plus importante. Cette force est ensuite transmise à la génératrice à travers l'arbre rapide pour passer d'une énergie mécanique à une énergie électrique.

Lorsque le vent est inférieur à 2.7 m/s, l’éolienne est arrêtée car le vent est trop faible. Cela n’arrive que 15 à 20 % du temps.

Entre 2.7 et 10 m/s, la totalité de l’énergie du vent disponible est convertie en électricité, la production augmente très rapidement.

À partir de 10 m/s, l’éolienne approche de sa production maximale : les pales se mettent progressivement à tourner sur elles-mêmes afin de réguler la production.

À 12.5 m/s, l’éolienne produit à pleine puissance. Les pales sont orientées en fonction de la vitesse du vent. La production reste constante et maximale jusqu’à une vitesse de vent de 25 m/s.

À partir de 25 m/s, l’éolienne est arrêtée progressivement pour des raisons de sécurité, et les pales sont mises en drapeau. Cela n’arrive que sur les sites très exposés, quelques heures par an, durant les fortes tempêtes.

2) Cas concret d'une éolienne

a- Caractristiques générales

Nous avons étudié le cas des éoliennes du Horps où nous nous sommes rendu sur le terrain. Le parc éolien comporte 6 éoliennes identiques du modèle Enercon E-70 E4. La puissance totale installée est de 13.8 MW et on une valeur unitaire de 2.3MW. Les 6 éoliennes produisent 30 000 000kWh soit une consommation annuel de 15 000 habitants (hors chauffage). Elles sont constituées de 3 pales qui mesurent 35.5m donc ont un diamètre éolien de 71m, chaque pales pesant 5 tonnes et un mat qui mesure 85m. L'éolienne a donc une hauteur total de 120.5m et une masse totale de 340 tonnes. Les fondations des éoliennes font 400m³ chaqu'une et ont un diamètre de 20m.

b- étapes d'un chantier

Tout d'abord il y a des études géologiques, étape indispensable avant le début des travaux. Elles permettent de connaitre la composition de sous-sol pour prévoir les dimension des fondations à réaliser pour les éoliennes ainsi que les travaux de voiries. Les géotehcnicien rédigent ensuite un rapport des caractéristiques du sol et vérifient théoriquement la stabilité des installations.

Ensuite l'étude géologique finie arrive la réalisation des accès et plateforme. En fonction des résultats obtenus à l'étude du terrain et des besoins du constructeur les accès et plateformes sont mis en place Ils serviront durant la construction et resteront pendant toute l'exploitation jusqu'au démantèlement des éoliennes.

En troisième étape arrive l'installation du poste de livraison. Il est l'interface entre le parc et le réseau public d'électricité. Il est composé d'un organe de protection et d'une unité de comptage. Le poste de livraison arrive en un seul modul et ses équipement intérieur ont été réalisés en usine.

En quatrième étape, il y a la réalisation des fondations. 4 semaines sont nécessaires aux étapes suivantes :

- excavation sur 22m de diamètre et 2m50 de profondeur

- vérification de fond de fouille (géotechnicien)

- pose des fourreaux et coulage de béton de propreté

- pose et ajustement de la section de fondation

- ferraillage

- coffrage

- coulage du béton de la fondation (1 journée, environ 400m³

- séchage (28 jours)

- remblaiement au niveau du terrain naturel du sol

- évacuation des excédents de terre

En cinquième étapes, la réalisation du câblage électrique. Les travaux sont réalisés en partie par une trancheuse câbleuse mais aussi à l'aide d'une pelle mécanique ou d'une foreuse pour les passages plus délicats. Un câble et une fibre optique relient toutes les éoliennes au poste de livraison. Depuis celui-ci, le parc éolien est ensuite connecté au réseau public d'électricité grâce à un câble souterrain.

La sixième étape consiste au transport des éoliennes. Tout d'abord, les premiers convois transportent les éléments constituant les grues. Une fois la grue principale assemblée, elle décharge les éléments des éoliennes arrivant par des convois exceptionnels. Les itinéraires de ces convois peuvent différer en fonction de leur spécificité : hauteur (nacelle), longueur (pales) ou poids (tronçon de mat).

Pour finir la septième étape, l'assemblage des éoliennes. Une fois les équipements électriques posés en bas de l'éolienne, un premier tronçon est fixé sur la section de fondation. Les autres tronçon qui composent le mat sont ensuite assemblés et boulonnés entre eux un à un. La nacelle est ensuite assemblée au sol avant d'être levée en une seule pièce et posée en haut de mat.

Partie I

Partie I : Quelle est la forme adéquate pour une éolienne ?

1) Structure de l'éolienne

Une éolienne est en trois parties. Elle est composée d'une nacelle, d'un mât et de fondations.

a) La nacelle

La nacelle comprend tous les éléments mécaniques qui permettent de transformer l'énergie mécanique qui est produit par la rotation des pales en énergie électrique. Les pales, l'anémomètre et le rotor sont fixés sur le dessus de la nacelle. A l'intérieur de celle-ci se trouvent la boîte de vitesse, la génératrice, les systèmes de contrôle, le capteur de température, le capteur de vibration et le capteur de vitesse.

Rotor : Il est constitué des pales et du bout de l'éolienne

Système de verrouillage du rotor : Les freins sont situés ici, ils s'activent lorsque la vitesse du vent est supérieur à 25m/s et donc ainsi empêchent ainsi au rotor de fonctionner.

L'arbre principal : Il est entraîné par les pales et tourne à vitesse assez basse mais avec beaucoup de force

Le multiplicateur : L'arbre principal transmet une très grande force de rotation au multiplicateur. Par la suite, celui-ci transforme cette force. Au lieu d'obtenir une rotation à faible vitesse avec une grande force, on obtient une rotation avec une vitesse importante et une force qui est faible.

L'arbre rapide : C'est le lien entre la génératrice et le multiplicateur. Ainsi la rotation antrainée est très forte environ 1 500 tours par minute mais la force est plus faible.

La génératrice : Elle permet la transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique.

La girouette et l'anémomètre : Ces deux instruments servent à connaître la vitesse et l'orientation du vent. Ils se situent derrière les pales. Ils prennent des mesures entre deux passages des pales et établissent la moyenne des valeurs enregistrées.

Le pivot d'orientation : Il permet à l'éolienne de présenter l'hélice face aux vent quelque soit sa direction.

b) Le mât

Le mât est constitué de trois parties, reliées par des boulons qui ne sont pas serrés au maximun pour ainsi permettre une extension. Les boulons avec le temps s'étirent, il faut donc les resserrer régulièrement. Un courant continu de 690V environ est produit en haut de l'éolienne. Il est apporté dans le bas de l'éolienne en passant par le mêt à travers des câbles puis est transformé en 20 000V alternatif par un transformateur. Le mât doit donc être assez robuste en cas d'une éventuelle surcharge due au condition météorologique comme le givre ou un vent violent.

La première partie du mât contient un ordinateur. Celui-ci permet de contrôler le fonctionnement de l'éolienne. Grâce aux informations mesurées par l'anémomètre et la girouette, l'ordinateur arrête les pales si le vent vient trop vite en les inclinant ou oriente le rotor face aux vents. Un compteur de tours est attaché à l'ordinateur et permet, si l'éolienne s'oriente toujours dans le même sens pendant une longue période, de pouvoir faire tourner l'éolienne dans le sens contraire afin d'empêcher aux câbles de se tordre.

c) Les fondations

Les fondations sont construites en béton armé. Ces bétons sont des blocs de 100 tonnes ou plus enterrés de 5 à 6 mètres de profondeur. Une dalle est moulée par dessus afin de fixer la première partie du mât de l'éolienne. Pour une éolienne de 80m de haut, il faut 400 tonnes de béton.

2) En quoi le nombre de pales, la forme, l'inclinaison fait-il varié le rendement ?

Après une expèrience faite en TPE, nous avons obtenue un tableau nous montrant les facteurs tels que les dimensions des pales, leur forme, leur masse et leur inclinaison qui peuvent faire varier le rendement d'une éolienne.

Nombre de pales	Dimension		Inclinaison		Forme
	Petite	Grande	Droite	Inclinée	Rectangulaire	Arrondi
2	x	x	x	x	x	x
3	-	+	x	+	-	+
4	-	+	x	+	-	+

Lègende : x : les pales ne tournent pas.

+ : Les pales tournent plus vite dans le même facteur.

- : Les pales tournent moins vite dans le même facteur.

Nous pouvons voir que lorsque une éolienne possède deux pales, celle-ci ne tourne pas donc aucun rendement est possible.

Lorsque une éolienne possède trois pales ou quatre pales, il faut mieux que les pales soient grandes, qu'elles soient inclinées sinon elle ne tourne pas si elles sont droites, qu'elles soient arrondies pour que les pales puissent tourner avec un rendement maximun.

Nous remarquons aussi que l'éolienne tourne mieux quand elle a trois pales, c'est pour ceci que la plupart des éoliennes en possède trois.

Introduction

Depuis plusieurs années, la protection de l’environnement cause de nombreuses interrogations. Par la suite, différentes technologies se sont développées, c'est le cas de l'énergie éolienne.

Le mot éolienne tire son nom du dieu du vent dans la Grèce antique : Éole. Autrefois, cette source d'énergie était utilisé pour pomper de l'eau ou moudre des céréales afin d'en faire de la farine. Maintenant, cette énergie est encore utilisée pour pomper de l'eau mais principalement pour produire de l'électricité. Celle-ci peut être utilisé à usage domestique ou industriel si elle est relié à un réseau tel que EDF.

De plus, la hausse des coûts d'exploitation des centrales nucléaires et des carburants fossiles ont favorisé le développement de l'énergie éolienne.

L'éolienne présente de nombreux avantages : elle ne polue pas, elle n'utilise pas de combustible mais une énergie renouvelable. Contrairement à une centrale nucléaire, les parcs éoliens peuvent être utilisé à d'autres fins tels que l'agriculture. L'énergie éolienne est une source d'énergie électrique sûr et exerce un faible impact sur l'environnement.

Bien entendu, elle présente aussi des désavantages. La production dépend des vents qui sont variables selon les saisons. Il n'y a pas de production si le vent est inférieur à 5.5m/s ou supérieur à 25m/s. Le coût de construction d'une éolienne est élevé. l'éolienne a un impact sonore et le stockage de l'énergie pose problème.

Eolienne Plan