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Maintenant que nous avons vu l'histoire et le fonctionnement des éoliennes, concentrons nous sur le côté Physique de notre TPE en parlant des rendements et de la consommation électrique française.

1° Les rendements de l'éolienne

En France, 1049 aérogénérateurs sont installés totalisant une puissance de 1.3 GW de puissance installée.

(cliquer pour agrandir l'image)

Ce schéma montre que la puissance d'une éolienne dépend entièrement du diamètre de ses pâles. Faisons maintenant le calcul théorique pour vérifier ses résultats.

2° Les Formules

Ec = 1/2*m*V²

• Ec : Energie cinétique en Joule (J)
• m : Mase du volume d'air en Kg
• V : Vitesse instantanée du vent en m/s

Faisons le calcul en prenant par exemple une éolienne de 90 m de diamètre

V(air) = Vi x S

• V(air) : volume d’air en m³
• S : Surface du cercle formé par les pâles (en m²)
• Vi : Vitesse instantanée de l’air (en m/s)

S = 45² x pi

S = 6361.73 m²

Prenons comme vitesse du vent 50 Km/h, vitesse de fonctionnement maximal de l’éolienne

Vi = 50 Km/h = 13.9 m/s

Donc

V(air) = Vi x S

V(air) = 13.9 x 6361.73

V(air) = 88.4 x10³ m³ 

La formule de la masse volumique est

p = m/V(air)

• p : masse volumique de l’air en Kg/m³
• m : masse en Kg
• V(air) : volume en m³

Donc m = p x V(air)      On prend p = 1.194 Kg/m³

          m = 1.194 x 88.4 x10³

          m = 105.549 x10³ Kg

Or Ec = ½ x m x V(air)²

     Ec = ½ x 105.549 x10³ x 13.9²

     Ec = 10196 J

Or 1 MJ = 278 Wh

Donc 4665.2658 MJ = 0.010196 x 278 = 2.83 mW

D'après le calcul, une éolienne avec des pâles de 90 m de diamètre produit 2.83 mW de puissance. Ce résultat est confirmé avec le schéma tout en haut de la page.

3° Le besoin d'électricité en France

La problématique de notre TPE étant : Est-ce que les éoliennes peuvent-elles être les seules sources d'énergie en France, nous devons donc parler des éoliennes au point de vue quantitatif : leur nombre, le rendement total et le besoin de la population. Le nombre d'éolienne (1049) étant plus abordé dans la rubrique suivante (répartition), nous ne nous en occupons donc pas maintenant. Pour le rendement, nous en avons parlé précédemment. Il ne nous reste donc plus qu'à parler des besoins de la population.

La consommation totale d'électricité en France ne cesse de croitre. En 2006, la consommation s'élevait à 478 TWh, soit une augmentation de +1.1% par rapport à 2005 (chiffre ministère de l'économie). La consommation d'électricité d'origine éolienne est de 2.1 TWh, soit 0.44% de la production totale.

Si la France voulait atteindre le seuil de 21% exigé par l'Union Européenne qu'avec l'éolienne, il lui faudrait :

(478x21)/100 = 100.38 TWh d'électricité consommée d'origine éolienne.

Calculons maintenant le nombre d'éolienne qu'il faudrait :

2.1 TWh correspond à 1049 éoliennes donc 100.38 TWh correspond à (1049x100.38)/2.1= 50142 éoliennes

Il faudrait donc 50142 éoliennes pour atteindre le seuil des 21%

Faisons maintenant le même calcul pour voir combien il faudrait d'éolienne pour que la totalité de l'énergie consommé soit d'origine éolienne

2.1 TWh correspond à 1049 éolienne donc 478 TWh correspond à (1049x478)/2.1=238772 éoliennes

Il faudrait donc 238772 éoliennes pour que la totalité de l'électricité consommée par les français soit d'origine éolienne.

Nous avons donc parlé des rendements des éoliennes en France ainsi que des besoins de l'homme. Nous avons vu que pour que l'éolienne soit la seule source d'énergie en France, il faudrait que le nombre de ces aérogénérateurs soit multiplié par 200. Nous vous conseillons donc de cliquer sur Répartition + Vent pour voir s'il est possible d'en implanter autant en France. Sinon, cliquez sur Haut de la page pour commencer cette rubrique depuis le début

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Ce site a été réalisé par Aurélien Vindiolet, Pierre Barbe et Gaëtan Conete, élève de 1S5 au lycée Fernand-Daguin à Mérignac.