D’où vient l’énergie du vent
Le vent est de l’air en mouvement, et cet air transporte de l’énergie cinétique. Une éolienne ralentit l’air qui traverse son rotor et transforme une partie de cette énergie en électricité. La production dépend avant tout de la surface balayée par les pales et du cube de la vitesse du vent.
La formule
P = ½ × ρ × S × v³ × Cp
- ρ : masse volumique de l’air, 1,225 kg/m³ au niveau de la mer
- S : surface balayée = π × (diamètre ÷ 2)²
- v : vitesse du vent
- Cp : coefficient de puissance, la part de l’énergie du vent réellement captée
La limite de Betz
Aucune éolienne ne peut capter plus de 59,3 % de l’énergie du vent, car l’air doit continuer à s’écouler pour quitter le rotor : c’est la limite de Betz. Les grandes éoliennes atteignent 45 à 50 % ; les petites éoliennes domestiques plutôt 25 à 35 % une fois comptées les pertes de la génératrice et de l’onduleur.
Exemple
Une petite éolienne de 3 m de diamètre, sous un vent de 5 m/s (18 km/h), avec 30 % de rendement :
- Surface balayée = 7,07 m²
- Puissance ≈ 0,5 × 1,225 × 7,07 × 5³ × 0,30 ≈ 162 W
- Le vent traversant le rotor transporte environ 541 W ; la limite de Betz autoriserait au plus 321 W.
La production annuelle
Le vent varie sans cesse, et comme la puissance suit le cube de la vitesse, les heures de vent fort comptent bien plus que les heures calmes. Le calculateur suppose une distribution de Rayleigh des vitesses autour de votre moyenne, pour laquelle la moyenne de v³ vaut environ 1,91 fois le cube de la vitesse moyenne. Avec 5 m/s de moyenne, on obtient environ 2 716 kWh par an, soit 543 € à 0,20 € le kWh.
C’est un plafond : une éolienne réelle ne démarre qu’au-delà de sa vitesse de démarrage (souvent 2,5 à 3,5 m/s), plafonne à sa puissance nominale par vent fort et perd de l’énergie dans les turbulences. Le facteur de charge des petites éoliennes est souvent de 10 à 20 %.
L’importance du site et de la hauteur
- Doubler la vitesse du vent multiplie la puissance par huit.
- Près du sol et derrière les arbres ou les bâtiments, le vent est plus faible et turbulent : placez le rotor nettement au-dessus des obstacles proches.
- Une moyenne d’au moins 5 à 6 m/s à hauteur du rotor est généralement nécessaire. Les meilleurs sites français se trouvent sur le littoral de la Manche et de l’Atlantique, dans la vallée du Rhône et en Languedoc, balayés par le mistral et la tramontane.
Démarches en France
- Une éolienne dont le mât, nacelle comprise, mesure moins de 12 m est en général dispensée d’autorisation d’urbanisme, sauf en secteur protégé où une déclaration préalable est exigée.
- Au-delà de 12 m, un permis de construire est nécessaire.
- Vérifiez le plan local d’urbanisme (PLU), le règlement de lotissement éventuel et les règles de bruit de voisinage.
Est-ce rentable ?
En zone pavillonnaire, des panneaux solaires produisent en général bien plus pour le même budget, sans pièce mobile ni démarche lourde. Le petit éolien se justifie surtout en site isolé, sur une exploitation agricole bien exposée ou en complément du solaire en hiver.