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.
Une courbe de puissance comporte quatre zones : production nulle sous la vitesse de démarrage (environ 3 m/s) ; montée raide, à peu près cubique, jusqu’à la vitesse nominale (10–13 m/s) ; palier à la puissance nominale ; puis arrêt ou baisse progressive à la vitesse de coupure (environ 25 m/s).
Les constructeurs publient des courbes garanties mesurées selon l’IEC 61400-12-1, qui impose un mât de mesure placé à 2–4 diamètres de rotor en amont, des moyennes sur 10 minutes et un classement par intervalles de 0,5 m/s, le tout ramené à une masse volumique de l’air de référence (en général 1,225 kg/m³). Quand la masse volumique est plus faible, en altitude ou sous climat chaud, la courbe se décale vers la droite.
La production annuelle (AEP) combine la courbe avec la distribution de fréquence des vitesses de vent du site, normalement une distribution de Weibull :
On obtient l’AEP brute. L’AEP nette retranche les pertes de sillage (5–15 %), l’indisponibilité (2–5 %), les pertes électriques (1–3 %), la dégradation des pales, le givrage et les bridages ; des pertes totales de 15–20 % sont courantes dans les études acceptées par les banques.
Sur le terrain, la performance s’écarte de la courbe garantie à cause de l’intensité de turbulence, du cisaillement du vent sur le rotor, de l’angle d’incidence de l’écoulement et de l’érosion du bord d’attaque. La turbulence augmente en général la production près du coude de la courbe et la diminue près de la vitesse nominale.
Termes associés
Tous les termes →- Vitesse de démarrage (cut-in)
Vitesse de vent la plus faible, mesurée à hauteur de moyeu, à partir de laquelle une éolienne commence à produire de l’électricité nette, en général de 2,5 à 4 m/s pour les machines modernes.
- 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.
- Distribution de Weibull
Loi de probabilité à deux paramètres qui décrit la fréquence de chaque vitesse de vent sur un site, définie par un facteur d’échelle c et un facteur de forme k.
- Limite de Betz
Part maximale théorique de l’énergie cinétique du vent qu’un rotor libre peut extraire : 16/27, soit environ 59,3 %.
- Facteur de charge
Rapport entre l’énergie réellement produite par une centrale sur une période et celle qu’elle aurait produite en fonctionnant à pleine puissance nominale pendant toute cette période.