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.
Une éolienne à axe horizontal doit orienter son rotor face au vent pour capter l’énergie. Le système d’orientation se compose d’une grande couronne d’orientation entre le haut du mât et la nacelle, de plusieurs motoréducteurs électriques (parfois hydrauliques) à trains épicycloïdaux qui engrènent sur une couronne dentée, et de freins à friction ou hydrauliques qui maintiennent la position entre deux mouvements. Les grandes éoliennes en mer peuvent compter 10–20 motoréducteurs d’orientation.
Le contrôleur lit la direction du vent sur une girouette ou un anémomètre à ultrasons installé sur la nacelle, souvent complété aujourd’hui par un lidar monté sur la nacelle, et réoriente la machine quand le désalignement moyen dépasse un seuil, en général 5–10°. L’orientation est lente, environ 0,3–0,5° par seconde, pour limiter les efforts gyroscopiques sur le rotor.
La perte de puissance due au désalignement suit à peu près :
Une erreur permanente de 8°, souvent due à une girouette mal calibrée, coûte environ 1–3 % de l’énergie. Corriger les décalages d’orientation statiques grâce au lidar ou à l’analyse des données SCADA est l’une des améliorations de production les moins chères pour un exploitant.
L’orientation sert aussi à détordre les câbles de puissance après plusieurs tours complets, à mettre le rotor en sécurité pendant les tempêtes et à créer un désalignement volontaire pour le pilotage du sillage. Les éoliennes à rotor sous le vent et certaines éoliennes flottantes utilisent une orientation passive, où les forces aérodynamiques alignent le rotor. L’usure des couronnes et des réducteurs d’orientation reste un poste de maintenance connu, surtout sur les sites turbulents.
Termes associés
Tous les termes →- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Éolien en mer flottant
Éoliennes installées sur des plateformes flottantes ancrées au fond marin, qui permettent de construire des parcs par plus de 60 m de fond environ, là où les fondations fixes ne sont plus rentables.