Tpe de 1ereS sur les éoliennes

Une éolienne est une source d'énergie, elle produit de l'électricité à partir de la force du vent. Elles se situent généralement sur les plaines ou les mers.
Une éolinne est contituée d'une tour sur laqu'elle repose une nacelle qui recueille l'énergie produit par le vent grâce aux pales. la tour permet d'élever la nacelle à une altitude pour pouvoir capter plus facilement la force du vent. Le rôle joué par la nacelle est de produire de l'électriciter. Les pâles servent à faire tourner l'aiment dans un champ magnétique qui se situe à l'intérieur de la nacelle.
Comment une éolienne produit de l'électricité?
Composition de la nacelle.
Converstion de l'énergie mécanique en énergie électricque par l'éolienne.

La nacelle est situé à une hauteur suffisament élevée afin que la puissance du vent soit optimal pour qu'elle puisse produire de l'électricité et alimenter les foyers.

En France, l'énergie éolienne fournit seulement 386 MW, mais la construction de 38 nouvelles éoliennes ont été construite en 2005.

La nacelle est constituée de différents élément comme:
-une girouette : elle permet d'orienter la nacelle en direction du vent
-l'anénomètre : il permet de commander la mise en marche de l'éolienne quand a puissance du vent est suffisament élevée.
-le rotor : il est la partie rotative de l'éolienne.
-le générateur : il est le coeur de l'éolienne et permet de transformer l'énergie mécanique fournit par le rotor en énergie électrique.
-le multiplicateur : il démultiplie la vitesse de rotation transmise par les pales pour l'augmenter en une vitesse élevée adapter au générateur.
-le frein : il n'est présent que pour le cas où le frein aérodynamique tomberait en panne. Par sécurité, il est aussi actionné lors de la maintenance de l'éolienne.

Les éolienne sont constitués d'une tour qui permet d'élevé la nacelle a une hauteur ou la vitesse du vent est idéal pour qu'elle puisse produire de l'électricité car plus on s'éloigne du sol et plus la vitesse du vent augmente , elle est également constitué de pales qui sont principalement au nombre de 3 (pour une question d'esthétique mais elles n'influent pas sur la fabrication de l'électricité) qu'on appellent les pales du rotor car elle transfère la puissance du vent dans la nacelle (constitué de nombreux éléments qui permettent la fabrication de l'électricité ). Elle comporte également une girouette qui permet de mettre la nacelle de l'éolienne face au vent à savoir également que le pilotage de l'éolienne ce fait automatiquement grâce a un moteur électrique commandé par la girouette l'éolienne possède également un anémomètre pour mesuré la vitesse du vent et les signaux électriques qu'il émet sont utilisé par le système de contrôle commande de l'éolienne pour pouvoir la démarré (vitesse supérieur à 5 m/s) ou alors pour l'arrête, l'anémomètre permet donc d'assurer la sécurité de l'éolienne. Elles permettent de fabriquer de l'électricité , la différence principale avec une centrale électrique est le fait que cette dernière produit de l'électricité sans rejet toxique et donc elle nuit pas à notre environnement mais le seul inconvénient de l'éolienne réside dans sa faible source d'électricité produite pourtant qui est suffisante pour pouvoir alimenté une maison mais pas assez pour remplacé les centrales électriques. Elles se situent principalement dans des zones ou la force du vent est assez puissante pour qu'elles puisses se mettre en marche .Pour qu'une éolienne commence a produire de l'électricité ,elle a besoin d'une vitesse de vent minimal qu'on appelle vitesse de démarrage (cette vitesse pour la plupart des éoliennes est d'environ 4 m/s soit une vitesse de 14.4km/h) .On sait également que lorsque la vitesse du vent augmente cela entraîne une augmentation de la production d'électricité fabriqué par l'éolienne, mais pour une certaine vitesse du vent qui arrive sur l'éolienne la puissance qui arrive sur la génératrice est égale a la puissance maximal de cette génératrice. Donc il faut limiter la puissance pour évité pour évité que la génératrice soit endommagé c'est le rôle de la vitesse nominal (12m/s). Lorsque le vent est beaucoup trop violent (lors des tempête par exemple) il faut que l'éolienne s'arrête toute seule pour cela elle a une vitesse dite vitesse d'arrêt (elle est de 25m/s soit 90 km/h). Pour les vitesses du vent qui sont comprit entre la vitesse nominal et la vitesse d'arrêt la production d'électricité est constante.Les éolienne sont opérationnel a environ 25 a 30 %du temps, ce facteur de disponibilité se situent bien en dessous des autres moyens de production d'électricité .Au pied de chaque éolienne on a la présence d'un transformateur qui permet d'augmenté la tension du courant électrique produit de 690 a 20 000 volts. L'énergie produite est ensuite envoyée sur le réseau général pour qu'elle puisse être utilisé par les consommateur .Mais le réel point fort de l'éolienne est dû à l'utilisation d'une énergie renouvelable : le vent.

La nacelle qui ce situe au sommet de la tour contient les principaux élément d'une éolienne entre autre la génératrice et le multiplicateur, sachant que le personnelle d'entretien des éolienne peut arrivé a la nacelle en passant par la tour, à la « tête » de la nacelle on trouve les pales du rotor qui, comme on l'a vu précédemment transfère la puissance du vent au moyeu du rotor ce dernier est fixé a l'arbre lent de l'éolienne qui lui lie le noyau du rotor au multiplicateur. Le rotor d'une éolienne tourne lentement (environ 20 tour par minute ), l'arbre contient des tuyaux pour le système hydraulique qui permet l'opération des freins aérodynamique. Le multiplicateur est situé entre l'arbre lent et l'arbre rapide et comme l'indique sont nom son rôle principale et de faire tourné l'arbre rapide a une vitesse 70 fois supérieur a celle de l'arbre lent. En effet l'arbre rapide tourne à environ 1 500 tour par minute et entraîne une génératrice électrique, de plus il est constitué d'un frein mécanique qui est actionné que en cas d'urgence (le frein aérodynamique est tombé en panne , utilisé lors de la maintenance de l'éolienne....). Le système hydraulique permet de piloté les freins aérodynamique de l'éolienne. La nacelle est également constituée d'une unité de refroidissement qui contient un ventilateur électrique permettant le refroidissement de la génératrice ce refroidissement peu se faire avec de l'eau ou alors c'est un système qui refroidit l'huile utilisé par la génératrice cette dernière permet de convertir l'énergie mécanique fournit par la masse du vent en énergie électrique.