Les humains utilisent des moulins à vent pour capter la force du vent sous forme d'énergie mécanique depuis plus de 1 300 ans. Contrairement aux premières éoliennes, cependant, les éoliennes modernes utilisent des générateurs et d'autres composants pour convertir l'énergie des pales en rotation en un flux régulier d'électricité. Zoom sur le potentiel énergétique de l’énergie éolienne.
Ressources éoliennes
Environ 2 % de l'énergie solaire frappant la surface de la Terre est convertie en énergie cinétique dans le vent. Les éoliennes convertissent l'énergie cinétique du vent en électricité sans émission. La distribution de l'énergie éolienne est hétérogène, à la fois à la surface de la Terre et verticalement dans l'atmosphère. Des vitesses de vent annuelles moyennes de 6,5 m/s ou plus à 80 m sont généralement considérées comme commercialement viables. Les nouvelles technologies, cependant, augmentent les ressources éoliennes disponibles pour les projets commerciaux. Environ 3 % de l'électricité américaine était dérivée de l'énergie éolienne en 2020, mais la capacité éolienne augmente rapidement.
Potentiel énergétique de l’éolienne
Les vitesses de vent élevées produisent plus de puissance, car la puissance du vent est proportionnelle au cube de la vitesse du vent. La vitesse du vent est plus lente près de la surface de la Terre et plus rapide à des altitudes plus élevées. La hauteur moyenne du moyeu des éoliennes modernes est de 90 mètres. Le potentiel mondial d'énergie éolienne terrestre et offshore à la hauteur des moyeux des turbines commerciales pourrait fournir 840 000 TWh d'électricité par an. La consommation mondiale totale d'électricité de toutes les sources en 2018 était d'environ 23 398 TWh. Les ingénieurs en sont aux premiers stades de la création d'éoliennes aéroportées, dans lesquelles les composants flottent soit par un gaz comme l'hélium, soit utilisent leur propre aérodynamique pour rester haut dans les airs, là où le vent est plus fort. Ces systèmes sont envisagés pour une utilisation offshore, où il est coûteux et difficile d'installer des éoliennes conventionnelles sur de hautes tours. Les arbres, qui peuvent résister aux coups de vent tout en se déplaçant en réponse aux brises de n'importe quelle direction, inspirent également de nouvelles idées pour la technologie de l'énergie éolienne.
Quels sont les défis de l'utilisation de l'énergie éolienne ?
Les vents extrêmes défient les concepteurs d'éoliennes. Les ingénieurs doivent créer des systèmes qui commenceront à générer de l'énergie à des vitesses de vent relativement faibles et qui pourront également survivre à des vents extrêmement forts. Un fort coup de vent contient 1 000 fois plus de puissance qu'une brise légère et les ingénieurs ne savent pas encore comment concevoir des générateurs électriques ou des aubes de turbine capables de capter efficacement une si large gamme d'énergie éolienne d'entrée. Pour plus de sécurité, les turbines peuvent être surdimensionnées pour résister à des vents qu'elles ne connaîtront pas sur de nombreux sites, ce qui augmente les coûts et l'utilisation de matériaux.