Réglage du pas des pales (pitch)
Rotation des pales d’une éolienne autour de leur axe longitudinal pour modifier l’angle d’attaque ; elle sert à limiter la puissance au-delà de la vitesse nominale, à démarrer et à arrêter le rotor.
Sur une éolienne moderne, chaque pale repose sur un grand roulement d’orientation au niveau du moyeu et peut être tournée (mise au pas) indépendamment par des vérins hydrauliques ou des moteurs électriques. Modifier l’angle de calage change l’angle d’attaque de la pale, donc la portance et le couple.
Le réglage du pas remplit trois fonctions :
- Limitation de puissance : au-delà de la vitesse nominale, les pales tournent vers la mise en drapeau (bord d’attaque face au vent) pour maintenir la production à la puissance nominale. Des vitesses de calage de 5–10° par seconde permettent de réagir aux rafales en une ou deux secondes.
- Démarrage et arrêt : à l’arrêt, les pales sont à environ 90° (en drapeau) et passent vers 0° au démarrage ; la mise en drapeau est le principal frein aérodynamique et doit pouvoir agir sur chaque pale indépendamment, pour qu’un seul actionneur défaillant ne puisse pas provoquer de survitesse.
- Réduction des charges : le réglage individuel du pas (IPC) ajuste chaque pale de façon cyclique à chaque tour pour compenser le cisaillement du vent, l’effet de masque du mât et le désalignement en lacet, ce qui réduit les charges de fatigue en pied de pale d’environ 10–20 % selon les études publiées.
Les anciennes éoliennes à pas fixe régulées par décrochage, fréquentes dans les modèles danois des années 1980 et 1990, comptaient sur le décrochage aérodynamique du profil par vent fort. Plus simples, elles étaient aussi moins précises et ne pouvaient pas fournir de services au réseau. Les éoliennes à vitesse variable et pas réglable peuvent réduire leur production sur commande, assurer un réglage rapide de fréquence et entrer en douceur dans une tempête au lieu d’une coupure franche. Les roulements et actionneurs de pas figurent pourtant parmi les sources de panne les plus fréquentes dans les bases de données de fiabilité.
Termes associés
Tous les termes →- Vitesse nominale du vent
Vitesse de vent la plus faible à laquelle une éolienne atteint sa puissance nominale, en général de 10 à 13 m/s pour les grandes éoliennes modernes.
- Vitesse de coupure (cut-out)
Vitesse de vent à laquelle une éolienne s’arrête ou réduit sa puissance pour se protéger de charges excessives, en général 25 m/s (moyenne sur 10 minutes) pour les grandes machines.
- Vitesse spécifique (tip-speed ratio)
Rapport entre la vitesse linéaire du bout de pale d’une turbine et la vitesse du vent non perturbé ; les éoliennes tripales de grande taille sont conçues pour des valeurs d’environ 7 à 10.
- Système d’orientation (yaw)
Ensemble des moteurs, réducteurs, couronne et freins qui font pivoter la nacelle d’une éolienne autour de l’axe du mât pour garder le rotor face au vent.
- Courbe de puissance
Relation entre la vitesse du vent à hauteur de moyeu et la puissance électrique d’une éolienne ; combinée à la distribution des vitesses de vent, elle permet d’estimer la production annuelle.