PETITES ÉOLIENNES EN MILIEU URBAIN - urbanwind.net

1 PETITES OLIENNES EN MILIEU URBAIN 2 INTRODUCTION Ces derni res ann es, les PETITES oliennes sont devenues plus communes et nous les rencontrons actuellement en zones urbaines. De la m me mani re que pour le photovolta que, les oliennes urbaines produisent de l lectricit sur site, vitant toutes pertes de transport et permettant galement de r pondre aux exigences de production d lectricit verte. Cependant, ces PETITES oliennes en MILIEU URBAIN sont des produits particuli rement nouveaux sur le march . Les installations et les connections au r seau sont galement assez limit es. Par cons quent, pour aider au d veloppement de ce march , un effort de communication et d acc s l information doit tre fait, notamment sur la technologie en soi mais aussi dans les domaines de la r gulation, des proc dures administratives ou encore des questions de co ts.

2 L objectif premier du projet WINEUR est alors d identifier les conditions n cessaires une meilleure int gration des oliennes en MILIEU URBAIN et de promouvoir l mergence de la technologie en tant que moyen de production d lectricit l chelle des villes europ ennes. La premi re partie du projet intitul e Etat de l art et le ons a conclu en la production d un catalogue des machines disponibles en Europe et adapt es l environnement URBAIN ainsi qu un rapport sur la situation de l nergie olienne dans plusieurs pays europ ens et part le monde. Le second volet a trait des aspects technico- conomiques ainsi que la connexion au r seau. Deux rapports ont trait d une part des co ts d installation de diff rentes machines et de la rentabilit conomique, d autre part des questions de connexions au r seau pour les PETITES oliennes.

3 Enfin, la troisi me partie de WINEUR, Aspects l gaux et contraintes administratives , s est occup e de traiter des questions administratives et de planification, importantes pour l int gration des oliennes en MILIEU URBAIN . Elle s attarde sur les politiques internationales et nationales applicables au domaine et revient sur les barri res et solutions envisageables, principalement au Royaume-Uni, en France et aux Pays-Bas Des informations compl mentaires sont disponibles sur le site Internet du projet WINEUR, 3I. ETAT DE ART ET LECONS Jusqu tr s r cemment, les principales nergies renouvelables utilis es en MILIEU URBAIN taient le solaire thermique, le photovolta que et les pompes chaleur. Ces derniers temps, les PETITES oliennes ont commenc tre disponibles et tre install es en MILIEU URBAIN .

4 L utilisation du potentiel olien en MILIEU URBAIN est une id e r cente. En effet, la rugosit de cet environnement induit des turbulences perturbant le fonctionnement des oliennes utilis es jusqu pr sent. Cependant, des tudes sur le vent rencontrant un obstacle tel un b timent montrent que le vent s acc l re au contact de ce dernier. L angle d incidence d une turbine peut galement augmenter sa production d lectricit . R cemment, certains constructeurs ont d velopp diff rents types d olienne qui peuvent s adapter aux conditions particuli res des zones urbaines. Elles peuvent tre class es en deux cat gories principales : axe horizontal ou axe vertical. Eolienne axe horizontal, elles sont similaires aux oliennes que l on rencontre actuellement sur les fermes oliennes.

5 Les pales tournent gr ce l nergie cin tique du vent qui met par la m me en rotation l axe, connect au g n rateur, Cette nergie m canique est alors convertie en nergie lectrique. Les caract ristiques des oliennes axe horizontal sont les suivantes : de petite taille, de 5 20 m avec un diam tre compris entre 2 et 10 m, et avec une production pouvant aller jusqu 20 kW. Source : Eolienne axe horizontal (Mod le Fortis Montana) Eolienne axe vertical, elles ont t con ues pour s adapter au mieux avec les contraintes engendr es par les turbulences du MILIEU URBAIN comme d crit ci-dessus. Gr ce ce design, elles peuvent fonctionner avec des vents provenant de toutes les directions et sont moins soumises ces perturbations que les oliennes axe horizontal.

6 Elles sont relativement silencieuses et peuvent facilement s int grer au design des b timents. Leurs faiblesses r sident principalement dans la faible maturit du march (co ts d investissement lev s).En raison de leur petite taille, l nergie produite est faible mais s adapte bien aux besoins des consommateurs d un logement social. Elles trouvent donc leur place dans le MILIEU URBAIN . 4 Eolienne axe horizontal ou axe vertical ? En MILIEU URBAIN , la vitesse du vent et sa direction sont impr visibles, surtout pr s des b timents. L o la turbulence ne peut tre vit e, les oliennes axe vertical peuvent plus facilement capter la ressource contenue dans le vent. D autre part, les oliennes peuvent tre class es selon leur caract ristique a rodynamique, c est- -dire fonctionnant avec un design utilisant la portance ou la tra n e.

7 Les oliennes axe horizontal fonctionnent avec la portance alors que les oliennes axe vertical utilisent soit la tra n e (Savonius) soit la portance (Darrieus). L olienne de mod le Darrieus se caract rise par la forme en C de ces pales qui rappelle vaguement un batteur. Elle est normalement constitu e de deux ou trois pales. L olienne utilise l effet de la portance. Il existe diff rents types de machine utilisant ce principe : conique, cylindrique ou parabolique. L olienne peut tre fix e par des haubans. L olienne WindWall est un exemple de machine Darrieus alors que le mod le Turby est connu pour tre bas sur un design Darrieus modifi . Source : Eolienne de type Darrieus (WindWall) L olienne de mod le Savonius utilise la tra n e et est constitu e de parties cylindriques en opposition.

8 Un couple se cr e mettant alors le g n rateur en mouvement. La vitesse de d marrage de ces machines est plut t basse, autour de 2 m/s. Les oliennes axe vertical s adaptent particuli rement bien aux effets de la turbulence. De plus, ce design ne fait pas beaucoup de bruit et finalement convient bien au MILIEU URBAIN . Source : Eolienne de type Savonius (WindSide) 5 Eolienne fonctionnant avec la portance ou la tra n e ? Les oliennes utilisant la portance pour g n rer une rotation sont capables d extraire plus d nergie du vent que celles utilisant la tra n e. Lorsque les pales utilisent la portance, cr ant ainsi une zone de d pression, une vitesse de rotation des pales plus grande peut tre obtenue que pour des pales fonctionnant sous le vent. C est parce que le design des pales portance traverse le flux d air et g n re ainsi un vecteur de force plus important que la vitesse du vent, alors qu un design utilisant la tra n e ne peut se sortir du vent plus vite que le vent ne souffle.

9 L ensemble des oliennes du type Darrieus, comme la WindWall et la Turby, ont besoin d une force de rotation pour entra ner les pales dans leur rotation. Cela engendre une demande suppl mentaire d nergie ce qui cr e par exemple dans le cas de la Turby une consommation positive d lectricit lors de vitesses de vent faibles. Les pales ont besoin d tre dans un flux d air afin d utiliser la portance et d extraire l nergie du vent, par cons quent une olienne stationnaire ne peut d marrer toute seule. Source : Eolienne de type Darrieus (Turby) Enfin, il existe un dernier type de machine utilis notamment aux Pays-Bas : la Venturi. Source : Eolienne de type Venturi 6 Suite aux diff rentes exp riences europ ennes, les conclusions que l on peut tirer l heure actuelle sont : Le vent soufflant autour d un b timent va tre d vi en atteignant le haut du b timent ; afin d utiliser de mani re optimale le vent soufflant au-dessus du b timent, il faut une certaine marge entre le bord du b timent et la fl che de l olienne.

10 Cela doit tre calcul pour chaque site. La turbulence en MILIEU URBAIN en dessous du toit peut pousser les oliennes axe horizontal chercher le vent sans r ussir capter un flux d air lui permettant de g n rer de l lectricit . L o les directions de vent dominant convergent l utilisation d olienne axe vertical fixe peut tre possible, cependant elles doivent tre plac es de mani re r cup rer le vent au-dessus du b timent et donc plac es pas trop bas. Lors de la s lection d une olienne, la courbe de puissance doit tre valu e en consid rant le profil du vent. Cependant, une vitesse de vent moyenne ne permettra pas forc ment d obtenir des informations ad quates, m me si celle-ci est mesur e un endroit pr cis pour une installation sp cifique. Id alement, la dur e relative une gamme de vent doit tre consid r e avec la courbe de puissance.