Effet de sillage
Baisse de la vitesse du vent et hausse de la turbulence en aval d’une éolienne, qui réduisent la production et augmentent les charges de fatigue des machines placées derrière elle.
Une éolienne qui extrait de l’énergie laisse derrière elle un sillage d’air plus lent et plus turbulent. Juste derrière le rotor, le déficit de vitesse peut atteindre 30–50 % ; le sillage se résorbe à mesure que l’air environnant s’y mélange, mais cela prend de nombreux diamètres de rotor (D). Comme la puissance varie avec le cube de la vitesse du vent, un déficit de 10 % réduit la production d’une éolienne en aval d’environ 27 %.
En règle générale, on espace les machines de 5–9 D dans la direction du vent dominant et de 3–5 D perpendiculairement. Pertes de sillage typiques sur l’énergie annuelle :
- Parcs éoliens terrestres : 5–12 %
- Grands parcs en mer : 10–20 % ; les mesures de Horns Rev et Lillgrund ont montré des rangées perdant 30–40 % quand le vent est aligné avec elles
En mer, les sillages persistent plus longtemps, car la faible rugosité de surface et les conditions atmosphériques stables limitent le mélange. Des images satellitaires SAR et des études de la baie allemande montrent des sillages de groupes de parcs qui s’étendent sur 30–60 km : un parc peut donc réduire la production d’un parc voisin, ce qui pèse désormais dans la planification des concessions en mer du Nord.
Les modèles d’ingénierie comprennent Jensen/Park (déficit en créneau), les modèles gaussiens de Bastankhah-Porté-Agel et le cadre FLORIS (NREL) ; la simulation des grandes échelles (LES) sert aux cas complexes. Le pilotage actif du sillage, qui consiste à désaligner de quelques degrés les éoliennes amont avec le système d’orientation, a augmenté la production des parcs de 1–3 % lors d’essais sur site.
Termes associés
Tous les termes →- Éolien en mer (offshore)
Éoliennes installées en mer ou sur de grands lacs, le plus souvent sur fondations fixes par moins de 60 m de fond environ, qui profitent de vents plus forts et plus réguliers qu’à terre.
- 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.
- 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.
- Renouvellement d’installations (repowering)
Remplacement d’équipements de production vieillissants sur un site existant par une technologie plus récente, en général plus puissante et plus efficace ; s’applique surtout aux parcs éoliens après 15 à 25 ans.
- 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.