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.
Entre la vitesse de démarrage et la vitesse nominale, l’éolienne fonctionne en « zone 2 » : l’automate ajuste la vitesse du rotor pour conserver la meilleure vitesse spécifique et extraire le maximum de puissance, si bien que la production augmente à peu près comme le cube de la vitesse du vent. Au-delà de la vitesse nominale (« zone 3 »), la production est plafonnée à la puissance nominale par le réglage du pas des pales, qui laisse passer l’énergie excédentaire du vent.
La vitesse nominale découle de l’équilibre entre la taille de la génératrice et celle du rotor, souvent exprimé par la puissance spécifique (W nominaux par m² de surface balayée) :
- Puissance spécifique élevée (400–450 W/m²) : vitesse nominale vers 12,5–13,5 m/s, adaptée aux sites ventés de classe IEC I
- Puissance spécifique faible (200–300 W/m²) : vitesse nominale vers 9,5–11 m/s, la tendance dominante à terre depuis 2015 environ
- En mer (300–400 W/m²) : vitesse nominale autour de 10,5–12 m/s
Avec une vitesse nominale plus basse, l’éolienne atteint plus souvent sa pleine puissance, ce qui relève le facteur de charge et lisse la production, au prix d’un rotor plus grand et plus lourd par MW. Selon une analyse du Berkeley Lab sur les projets américains, ce passage à des puissances spécifiques plus faibles explique une bonne part de la hausse des facteurs de charge de l’éolien terrestre au cours de la dernière décennie.
Termes associés
Tous les termes →- 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.
- 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 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.
- Surface balayée
Surface du cercle décrit par les pales en rotation d’une éolienne ; la puissance produite lui est directement proportionnelle, et elle croît avec le carré du diamètre du rotor.
- 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.
- 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.