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.