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Le fonctionnement d’une éolienne
Une éolienne produit de l’électricité grâce au vent qui met en mouvement un rotor, permettant sa transformation en énergie mécanique. La vitesse de rotation de l’arbre entraîné par le mouvement des pales est accélérée par un multiplicateur. Cette énergie mécanique est ensuite transmise au générateur.
Un transformateur situé à l’intérieur du mât élève la tension du courant électrique produit par l’alternateur, pour qu’il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à moyenne tension du réseau électrique.
Un parc éolien est constitué de plusieurs éoliennes espacées de plusieurs centaines de mètres et connectées entre elles par un réseau interne souterrain et raccordées au réseau public par l’intermédiaire d’un poste de livraison.
Une turbine éolienne moderne a une puissance comprise entre 2 MW et 16 MW pour les derniers modèles d’éoliennes en mer. Pour pouvoir démarrer, une éolienne nécessite une vitesse de vent minimale d’environ 10 à 15 km/h. Pour des questions de sécurité, l’éolienne s’arrête automatiquement de fonctionner lorsque le vent dépasse 90 km/h. La vitesse optimale est de 50 km/h.
En un an, les éoliennes modernes peuvent produire des quantités d’électricité utilisables entre 75 et 95 % du temps à une puissance variable en fonction de la force du vent. Les éoliennes terrestres ont un facteur de charge annuel entre 20 et 40 % et les différents types d’éoliennes en mer ont un facteur de charge annuel entre 40 et 65 % pour les dernières technologies. Selon RTE, le facteur de charge moyen du parc éolien français a été de 26,2 % en 2023.
Des améliorations continues sur les machines
Au fil des années, les turbines éoliennes installées en France ont connu des améliorations visant à augmenter leur facteur de charge et donc leur production d’énergie. Ces améliorations ont principalement concerné la hauteur des mâts et le diamètre du rotor. La hauteur moyenne du mât des éoliennes installées au cours de l’année 2023 a été de 105 mètres. Ce paramètre a évolué assez lentement au cours des dernières années puisque la hauteur moyenne du mât des machines installées en 2017 ou 2018 était de 90 mètres. Concernant le diamètre du rotor, les progressions ont été plus constantes passant de 98 mètres en 2017 à 120 mètres en 2023.
La puissance moyenne des éoliennes installées en France au cours de l’année 2023 a été de 3,6 MW. Cette moyenne est inférieure celle observée dans la plupart des pays européens, pour lesquels les puissances moyennes dépassent souvent les 4 MW : 6 MW en Finlande, ou 5,9 MW aux Pays-Bas.
D’autres avancées technologiques réalisées sur la chaine de conversion de l’énergie mécanique en électrique ou sur l’aérodynamisme des pales ont également pu permis des améliorations du facteur de charge des machines.
LE SAVIEZ VOUS ?
Même si elle ne fonctionne pas en permanence à pleine puissance, une éolienne fonctionne et produit de l’électricité en moyenne plus de 90 % du temps.
Afin de caractériser la notion de « productibilité » d’une éolienne, les énergéticiens utilisent un indicateur appelé facteur de charge. Cet indicateur mesure le ratio entre l’énergie produite par une unité de production électrique et l’énergie qu’elle aurait pu produire si elle fonctionnait en permanence à sa puissance maximale. Ainsi, en 2023, le facteur de charge éolien moyen en France a été de 26,1 % [1].
[1] Evolution du facteur de charge éolien – RTE, octobre 2024