moulin à vent contre Éolienne : quelle est la différence ?

Un moulin à vent et une éolienne ont une structure et un objectif différents, même si de nombreuses personnes utilisent les termes de manière interchangeable. Un moulin à vent est une technologie très ancienne qui utilise le vent pour moudre des grains en farine, faire fonctionner des machines ou déplacer de l’eau. Une éolienne convertit l’énergie éolienne en électricité en faisant tourner une turbine.

Comment fonctionnent les moulins à vent ?

Les moulins à vent ne produisent pas d’énergie électrique mais utilisent plutôt de l’énergie mécanique, à l’origine pour moudre le grain dans des moulins à farine. Les moulins à vent verticaux, du genre familier de l’Amérique rurale ou de la Hollande, utilisent des voiles de toile à voile ou de bois qui tournent le long d’un axe horizontal.

À partir de là, la force de rotation (couple) se déplace à travers les engrenages pour faire tourner une meule. Cela permet une gamme d’utilisations, comme le broyage du grain, l’entraînement d’un arbre pour pomper l’eau, l’utilisation d’une scie alternative et la production de pâte à papier.

Histoire du moulin à vent

Les moulins à vent remontent peut-être au monde antique, mais leur première apparition vérifiée provient de la Perse du IXe siècle, l’Iran moderne. Les moulins à vent ont fait leur chemin à travers l’Eurasie avec la propagation de l’islam au cours des siècles suivants.

Au début du XVIIe siècle, on trouvait des moulins à vent pompant de l’eau et moulant le grain aux Pays-Bas, au Royaume-Uni et dans une grande partie de l’Europe du Nord, où, contrairement aux rivières qui entraînent des roues hydrauliques, le vent ne gèle pas. De là, les moulins à vent ont fait leur chemin vers l’Amérique du Nord. Dès 1662, un moulin à vent broyait du grain au pied de Manhattan.


Les moulins à vent, comme celui-ci dans le Nebraska, sont des icônes des prairies américaines.

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À partir du 19ème siècle, les moulins à vent ont rendu possible l’agriculture dans les Grandes Plaines américaines et l’Outback australien. Ils étaient un pilier de l’Amérique rurale jusqu’à leur apogée dans les années 1930, lorsque l’électrification rurale du New Deal les a principalement remplacés. Même les moulins à vent historiques de Hollande sont à l’abandon, conservés principalement à des fins touristiques.

Comment fonctionnent les éoliennes ?

Une turbine est une machine qui génère de l’électricité grâce à un arbre à cames en rotation. L’arbre à cames passe un fil d’avant en arrière à travers un champ magnétique, générant un courant électrique.

Les turbines ne sont pas spécifiques à l’énergie éolienne : elles servent à produire de l’électricité dans des centrales thermoélectriques (nucléaire, charbon, gaz naturel par exemple), qui font bouillir de l’eau, qui fait tourner une turbine qui se transforme en vapeur. Les barrages hydroélectriques utilisent la force de gravité (chute d’eau) pour faire tourner des turbines et produire de l’électricité.

De même, les éoliennes utilisent la force de rotation des pales (parfois appelées voiles ou aubes) attachées à un arbre à cames, qui fait tourner la turbine.

Histoire des éoliennes

La première éolienne utilisée pour produire de l’électricité date de 1887, cinq ans seulement après que Thomas Edison ait développé la première centrale électrique fonctionnant au charbon. Le professeur écossais James Blyth a construit une éolienne pour stocker l’électricité dans une batterie qui éclairait sa maison. En 1895, Poul la Cour du Danemark a créé la première centrale électrique à turbine éolienne, fournissant de l’électricité à un village local. En 1900, le Danemark comptait 2 500 éoliennes. Aujourd’hui, le Danemark est redevenu une locomotive de la technologie éolienne.


Les éoliennes fournissent la moitié de la consommation électrique annuelle du Danemark.

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Pionnier méconnu de l’énergie éolienne renouvelable, James Blyth a passé la décennie suivante à promouvoir l’énergie éolienne, dénonçant l’inefficacité de l’utilisation du gaz pour éclairer les maisons et qualifiant les moteurs à vapeur alimentés au charbon d' »intermédiaires inutiles ». En Grande-Bretagne, où le charbon était bon marché mais cher en ressources humaines, les intermédiaires l’ont emporté. L’histoire se répétera alors que l’énergie éolienne fait son chemin l’année suivante en Amérique du Nord, ne parvenant pas à concurrencer le charbon et le pétrole bon marché.

Longueur

Depuis 2000, la longueur des pales des éoliennes a augmenté d’année en année. Des lames plus longues génèrent plus d’électricité, tout comme le plateau avant plus grand d’un vélo à 10 vitesses génère plus de puissance. Trois tours d’une lame de plus de 100 mètres peuvent charger complètement une Tesla Model 3.

Les pales plus longues captent également le vent d’une plus grande surface : le fait de doubler la longueur de la pale quadruple la surface qu’elle couvre lorsqu’elle tourne. Cela signifie qu’une plus grande quantité d’énergie éolienne est capturée à chaque tour de pale, un facteur important compte tenu de l’intermittence des changements de régime des vents induits par le vent et le changement climatique. Des pales plus longues réduisent également le nombre de pales nécessaires par parc éolien, ce qui réduit les coûts.

En juin 2022, Siemens Gamesa a passé un contrat avec un parc éolien offshore écossais pour produire les pales les plus longues à ce jour : 60 éoliennes avec des pales de 108 mètres (354 pieds) de long, soit deux mètres de moins qu’un terrain de football américain. Chaque pale de la turbine à trois pales est capable de produire suffisamment d’électricité pour alimenter en moyenne 800 foyers américains. Ce record du monde ne durera cependant pas longtemps.

la taille

Pour accueillir des pales plus longues, les tours d’éoliennes ont augmenté de hauteur. Cela a également augmenté leur efficacité, car en général, plus la tour est haute, plus il y a d’énergie éolienne disponible à capter. Les vents sont plus forts à des altitudes plus élevées, en raison d’une moindre friction au sol et d’une plus faible densité de l’air.

À la mi-2022, les éoliennes les plus hautes atteignaient 280 mètres (918,6 pieds). (En comparaison, l’Empire State Building à New York mesure 443,2 mètres (1 454 pieds), y compris son antenne.) Partout dans le monde, les plus hautes tours sont souvent placées à des kilomètres au large, hors de vue de la terre, et où les vents tendent être plus fort.

Éoliennes et faune

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Les amoureux des animaux se demandent peut-être où les oiseaux migrateurs et les chauves-souris s’intègrent dans la conversation sur les moulins à vent et les éoliennes. Les éoliennes traditionnelles sont beaucoup moins préoccupantes aujourd’hui que les éoliennes modernes à grande vitesse.

Une plus grande zone balayée par des pales de turbine plus longues augmente-t-elle les risques de collisions d’oiseaux et de chauves-souris ? Ou est-ce que les pales tournant plus lentement diminuent les collisions ?

Afin de mesurer l’impact sur la faune migratrice, le taux de mortalité, l’emplacement du parc éolien et les schémas de migration doivent être pris en compte. Selon une étude californienne, les pales plus grandes n’avaient aucun impact sur la mortalité des chauves-souris et des oiseaux : la plus grande énergie produite sur une empreinte plus petite compense le taux de mortalité plus élevé par turbine.

Une étude japonaise récente a toutefois révélé que des aubes de turbine plus longues réduisaient le nombre de collisions d’oiseaux par mégawatt d’énergie produite.

Des études comparatives plus larges des parcs éoliens à différents endroits (à l’intérieur et à l’extérieur des voies de migration des oiseaux) peuvent fournir des réponses plus définitives. Mais il convient de garder à l’esprit que la menace numéro un pour les oiseaux aujourd’hui est le changement climatique, et la bonne assise des parcs éoliens est plus importante que la taille des turbines pour protéger la faune.

Principales différences

Les éoliennes ont toujours été utilisées dans des opérations à petite échelle et à faible technologie sur un seul site, destinées à moudre des moulins, des scies électriques, de la pâte à papier pour le papier et d’autres fonctions qui nécessitent de l’énergie mécanique mais pas nécessairement de l’électricité.

En comparaison, les éoliennes ont tendance à fournir à grande échelle de l’électricité au réseau pour une utilisation hors site. Comme la plupart des centrales électriques, elles sont situées dans des endroits éloignés, que ce soit à terre ou en mer, fournissant de l’électricité à des clients principalement urbains à plusieurs kilomètres de distance.

Mais tout comme l’énergie solaire peut être adaptée pour répondre aux besoins des propriétaires individuels et des centrales électriques à grande échelle, l’énergie éolienne peut également l’être. Les « ressources éoliennes distribuées » sont des éoliennes à petite échelle adaptées aux clients uniques en électricité, comme une ferme laitière cherchant à compenser sa propre consommation d’électricité ou un propriétaire net zéro cherchant à utiliser une énergie propre pour vivre hors du réseau. Il existe, en effet, de nombreuses façons de récolter la puissance du vent.

Questions fréquemment posées


  • Quelqu’un utilise-t-il plus des moulins à vent?

    Les moulins à vent sont encore utilisés dans de nombreuses zones rurales du monde pour pomper l’eau. Dans certaines parties de l’Outback australien sans accès facile à l’électricité, les installateurs d’éoliennes font toujours une activité rentable. Dans les régions rurales d’Afrique, le projet Africa Windmill aide à lutter contre la faim en irriguant les terres agricoles. Et dans le nord-est de l’Iran, près de la frontière afghane, les moulins à vent millénaires de Nashtifan broient encore de la farine.


  • Pourquoi les éoliennes ont-elles généralement 3 pales ?

    Tout comme un tabouret à trois pieds offre le plus d’équilibre, il en va de même pour les trois pales d’une éolienne rotative. Des turbines à une ou deux pales fourniraient moins de traînée et seraient plus économes en énergie qu’une turbine à trois pales, mais seraient moins stables et (donc) moins durables. Tout nombre de pales supérieur à trois créerait plus de résistance au vent et ralentirait la production d’électricité. Trois lames est le juste milieu.