Eoliennes à axe horizontal

Les éoliennes à axe horizontal sont basées sur la technologie ancestrale des moulins à vent.

Elles sont constituées de pales profilées de façon aérodynamique à la manière des ailes d'avion.

Dans ce cas, la portance n'est pas utilisée pour maintenir un avion en vol mais pour générer un couple moteur entraînant la rotation.

1. Eoliennes lentes

L es éoliennes à marche lente sont munies d’un grand nombre de pales (entre 20 et 40), leur inertie importante impose en général une limitation du diamètre à environ 8 m. Leur coefficient de puissance atteint rapidement sa valeur maximale lors de la montée en vitesse mais décroît également rapidement par la suite. Ces éoliennes multipales sont surtout adaptées aux vents de faible vitesse. Elles démarrent à vide pour des vents de l’ordre de 2 à 3 m/s et leurs couples de démarrage sont relativement forts.

Cependant elles sont moins efficaces que les éoliennes rapides et sont surtout utilisées pour le pompage d’eau.

La puissance maximale susceptible d’être obtenue par ce type de machine peut se calculer en fonction du diamètre par l’expression suivante [3] :

P= 0.15*D

2 *V3La puissance étant exprimée en Watts, le diamètre en mètre et la vitesse du vent en m/s.

2. Eoliennes rapides

Les éoliennes rapides ont un nombre de pales assez réduit, qui varie en général entre 2 et 4 pales. Elles sont les plus utilisées dans la production d’électricité en raison de leur efficacité, de leur poids (moins lourdes comparées à une éolienne lente de même puissance) et de leur rendement élevé. Elles présentent, par contre, l’inconvénient de démarrer difficilement. Leurs vitesses de rotation sont beaucoup plus élevées que pour les machines précédentes et sont d’autant plus grandes que le nombre de pales est faible.

Le tableau 2 propose une classification de ces turbines selon la puissance qu’elles délivrent et le diamètre de leur hélice.

En effet, les éoliennes ont différentes dimensions, et puisque l’air est une ressource diffuse, la tendance générale favorise les appareils de plus en plus gros. Les progrès en science des matériaux ont permis la fabrication de pales plus légères et plus solides ainsi que l’amélioration de la conception des tours et des fondations, ce qui permet la construction d’appareils de plus en plus imposants. En 1995, les éoliennes de 500 kW étaient la dernière nouveauté. Aujourd’hui, des appareils individuels de 4,5 MW (4 500 kW) sont en production commerciale [1].

Dans ce qui suit, notre étude se portera spécialement sur les éoliennes rapides dont nous essayerons de donner une description globale du modèle.

Formule pratique pour une éolienne rapide à axe horizontal, tenant compte d'un rendement moyen: