Comment fonctionne une éolienne domestique ?

Le fonctionnement de l'eolienne domestique s'appuie sur l'utilisation de l'énergie cinétique

Grâce à la force du vent, il est possible de produire de l'électricité.

  • Le vent fait tourner les pales de l'eolienne: l'énergie du vent est transformée en énergie mécanique.
  • Un générateur transforme alors l'énergie mécanique en électricité, comme la dynamo d'un vélo.
  • L'électricité produite est dirigée vers un transformateur pour être ensuite stockée ou redistribuée dans le réseau EDF.

Grâce aux différents éléments qui la composent, le fonctionnement de l'eolienne permet de produire de l'électricité

Pour qu'une éolienne domestique fonctionne correctement et produise de l'électricité, elle doit être composée des éléments suivants :

  • Des fondations : elles assurent la stabilité de l'installation;
  • Un mât : il permet d'installer les pales à une certaine hauteur pour capter plus de vent;
  • Des pales, ou hélices : ce sont elles qui réagissent à la force du vent et se mettent à tourner;
  • Un générateur : il transforme le mouvement de rotation des pales en électricité;
  • Un système de frein : c'est une sécurité qui permet d'arrêter les pales lorsque le vent est trop violent (supérieur à 80 km/h);
  • Un raccordement au réseau électrique : l'électricité produite peut être distribuée directement dans la maison ou bien revendue et redistribuée dans le réseau d'EDF.

Il est aussi possible de stocker l'électricité produite par l'éolienne domestique dans une batterie. Pour cela un onduleur est nécessaire pour convertir le courant électrique.

On distingue deux types d'eolienne, adaptés à des besoins différents

Le fonctionnement de l'éolienne dépend de sa puissance qui, elle, varie selon sa taille.

  • Généralement, le fonctionnement de l'éolienne nécessite une puissance nominale de quelques kW à 6 MW.
  • Plus la puissance nominale installée est importante, plus la hauteur du mât est élevée pour soutenir des pales de plus grande dimension et capter plus de vent.
  • Le type d'éolienne le plus couramment installé aujourd'hui en France fonctionne avec une puissance comprise entre 1 et 3 MW et sont rassemblées en "fermes éoliennes".
  • Mais il existe également des éoliennes de quelques kW d'une hauteur ne dépassant pas 2,5 m. On parle de "petite éolienne" ou d'éolienne domestique.

La capacité de production d'électricité d'une éolienne domestique dépend de sa puissance nominale et de la puissance du vent

Le nombre d'heures de fonctionnement de l'éolienne domestique dépend de la puissance du vent.

  • Si le vent est trop faible, l'éolienne domestique ne démarre pas. Une éolienne produit de l'énergie à partir de 4 m/s environ.
  • Si le vent est trop violent, l'éolienne domestique s'arrête de fonctionner par mesure de sécurité, à partir de 80 km/h ou 90 km/h. On dit aussi qu'elle se met en "drapeau".
  • En général, une éolienne domestique fonctionne entre 20 et 30% du temps. On parle de facteur de capacité.

A titre d'exemple, une éolienne domestique de 2 kW qui fonctionne 1 000 heures par an (sur 8760) a une production annuelle de 2 000 kWh d'électricité.

L'eolienne fonctionne la majorité du temps avec un axe de rotation horizontal mais il existe des éoliennes à axe vertical

Selon l'installation et le rendement souhaités, vous pouvez privilégier l'un ou l'autre.

  • En règle générale, plus les pales sont fixées en hauteur, plus elles captent de vent et donc plus le fonctionnement de l'éolienne domestique permet un rendement élevé.
  • C'est pourquoi la hauteur du mât est décisive pour l'installation.

Une éolienne domestique horizontale offre un meilleur rendement qu'une éolienne domestique verticale

L'éolienne horizontale permet l'installation d'un mât très haut, pouvant atteindre jusqu'à 35 mètres.

  • La puissance du vent est plus importante grâce à la hauteur du mât.
  • Mais pour fonctionner, l'éolienne horizontale a besoin d'un vent d'au moins 10 km/h.
  • En revanche, elle ne résiste pas aux vents violents, d'une force supérieure à 80 km/h.

Une éolienne verticale peut être du type Darrieus ou Savonius

L'éolienne verticale a un rendement plus faible mais est moins contraignante en termes de fonctionnement.

  • Le fonctionnement de ce type d'éolienne domestique peut permettre de produire de l'électricité même lorsque le vent est très faible ou au contraire lorsqu'il est très violent.
  • De plus, vous pouvez installez une éolienne verticale directement sur votre toit, car le mât a une très faible hauteur.
  • Il existe deux types d'éolienne domestique verticale :
    • L'éolienne verticale Darrieus : ce type d'éolienne domestique fonctionne grâce à un rotor qui peut être hélicoïdale, en H, ou cylindrique.
    • L'éolienne verticale Savonius : deux demi-cylindres sont installés de manière désaxée pour que le vent qui souffle sur l'un entraîne l'autre dans sa course.
  • Les éoliennes verticales ont l'avantage de ne faire presque pas de bruit et de pas faire d'effet stroboscope avec leurs pales contrairement aux éoliennes à axe horizontale. En cas de voisins proches elles sont moins contraignantes.