Une éolienne est un gros appareil rotatif qui convertit l’énergie du vent en énergie mécanique. Cette énergie mécanique peut ensuite être utilisée pour des tâches mécaniques simples, telles que faire tourner de grandes roues pour moudre le grain, auquel cas l’éolienne est appelée moulin à vent. Elle peut également être utilisée comme source d’énergie électrique, soit pour une application de proximité, soit après avoir été transférée via des lignes à haute tension à un poste central de commutation, auquel cas on l’appelle éolienne.
L’éolienne est utilisée depuis des siècles sous forme de moulin à vent. De nombreuses régions du monde utilisent encore largement les turbines pour moudre le grain et pomper l’eau. Les moulins à vent permettent aux personnes n’ayant pas accès à des pompes électriques d’obtenir de l’eau en profondeur sous le niveau de la nappe phréatique, contribuant ainsi à garantir l’accès à de l’eau propre et à se protéger contre les maladies d’origine hydrique.
Ces dernières années, l’éolienne en tant que générateur électrique a commencé à être utilisée comme une source importante de production d’électricité dans le monde entier. Dans la transition mondiale des énergies fossiles vers des formes d’énergie plus durables, l’énergie éolienne est devenue un acteur important. Il est relativement abordable, peut être utilisé dans de nombreuses régions du monde et peut être très efficace. Bien qu’il existe certaines préoccupations environnementales concernant les éoliennes, elles sont généralement mineures et plus de 120 gigawatts (GW) d’électricité sont produits dans le monde grâce à l’utilisation de l’énergie éolienne.
Les éoliennes elles-mêmes peuvent être séparées en deux groupes distincts : les éoliennes à axe horizontal (HAWT) et les éoliennes à axe vertical (VAWT). La plupart des turbines que les gens ont l’habitude de voir sont des HAWT, basées sur la conception familière des éoliennes. Les HAWT modernes sont généralement tripales, au sommet d’énormes tours pour les amener à une altitude où le cisaillement du vent est beaucoup plus élevé.
La plupart des HAWT sont contrôlés par des ordinateurs pour se tourner automatiquement face au vent, afin de tirer le meilleur parti du vent présent. Les HAWT ne nécessitent aucune sorte de retour en arrière, car leurs pales se déplacent toujours perpendiculairement au vent. En conséquence, pendant toute la durée de leur rotation, ils produisent de l’électricité, contrairement aux VAWT. Cependant, les HAWT sont incroyablement chers à transporter, car ils sont énormes, et il est courant que 20 % du coût total soit dépensé uniquement pour le transport. De plus, leur hauteur peut les rendre esthétiquement déplaisants, et l’installation est un processus difficile, coûteux et long.
D’autre part, une éolienne à axe vertical (VAWT) a l’arbre du rotateur qui pointe vers le haut dans l’air, avec des feuilles qui captent le vent et font tourner l’arbre entier. Le type le plus courant est l’éolienne Darrieus, qui ressemble à peu près à un gros batteur à œufs. Les VAWT nécessitent beaucoup moins de hauteur, sont beaucoup moins coûteux à transporter et à installer, et sont capables de produire de l’électricité avec des vitesses de vent beaucoup plus lentes que les HAWT. Cependant, leur efficacité globale est d’environ 50 % de celle des HAWT, et parce qu’ils sont plus bas au sol, ils ont tendance à subir des vitesses de vent beaucoup plus faibles.
En plus des deux principaux types d’éoliennes, qui constituent la grande majorité des éoliennes dans le monde, il existe également un certain nombre de conceptions non standard. Il s’agit généralement de variantes de HAWT ou de VAWT, telles que l’aérogénérateur ou la turbine à rotor canalisé. Des variantes encore plus étranges, telles que l’éolienne à lévitation magnétique et l’éolienne aéroportée, ont également été proposées et, dans certains cas, expérimentées. Cependant, la plupart des conceptions alternatives n’ont pas encore été largement acceptées sur le plan commercial.