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Energie éolienne, l’énergie du vent
L’énergie éolienne est la quantité d’énergie contenue dans le vent. Tout le monde imagine que cette énergie va évoluer en fonction de sa vitesse. Oui, mais dans des proportions dont tout le monde ne se doute pas...
« Les vent est une masse d’air se déplaçant à une vitesse variable. »
Le simple fait de poser cette phrase nous laisse deviner que l’énergie éolienne est une énergie cinétique, c’est à dire une énergie liée à un déplacement de matière.
Posons la formule de l’énergie cinétique : E = 1/2.m.V²
Alors qu’elle s’applique très simplement pour un objet solide, l’énergie cinétique du vent, un fluide impalpable, est plus difficile à cerner. Pour l’approcher, nous allons imaginer la masse de vent qui traverserait un disque imaginaire (la surface balayée par les pales d’une éolienne) pendant une seconde. Nous avons à faire à un tube de vent.
Ce tube à une section de S (exprimé en m²) et une longueur L (en m) égale à un déplacement d’une vitesse V (en m/s) pendant une 1 seconde. Le volume de ce tube est donc S x V.
Ce volume d’air à une masse qui dépend de sa densité. On retient généralement que la densité de l’air sec = d = 1,225 mesurée en kg/m3. Notre masse d’air est donc égale à m = d x S x V
L’énergie cinétique éolienne est donc égale à :
E = 1/2 x (d x S x V) x V²
E = d/2 x S x V³
Cette formule est riche d’enseignements !
Le premier est que l’énergie est fonction du cube de la vitesse du vent. Par exemple, si vous doublez cette vitesse, l’énergie sera multipliée par 8 (2³=8). L’intérêt d’avoir des vents rapides sur son site d’implantation est primordial.
D’autre part, on remarque que le seul facteur sur lequel nous pouvons agir pour capter le plus d’énergie éolienne possible est d’avoir une surface S la plus grande possible, et donc des pales en conséquence.