Éolienne horizontale : fonctionnement, avis, prix, rendement
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Une éolienne est une installation qui permet de produire de l'énergie grâce à la puissance du vent. On distingue aujourd'hui deux principaux types d'éoliennes, soit les éoliennes verticales et les éoliennes horizontales. Ces dernières sont les plus répandues en France, car beaucoup plus performantes. Ce sont généralement celles que l'on voit au bord des routes et autoroutes. Voici notre guide complet sur le fonctionnement des éoliennes à axe horizontal, leurs prix ainsi que leurs avantages et inconvénients.
Les éoliennes horizontales en bref
Le fonctionnement d’une éolienne horizontale
L'éolienne horizontale, aussi appelée HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine), fonctionne en captant le vent grâce à des pales assemblées en hélice. Elle est appelée de cette manière, car sa nacelle est fixée à l'horizontal. En détail, voici comment ce type d'éolienne fonctionne :
- L'éolienne capte le vent de face ou de dos (selon le modèle) grâce aux pâles assemblées en hélice. Elle est généralement composée de deux à trois pales ;
- L'énergie du vent fait tourner les pâles autour d'un mât placé horizontalement par rapport au sol. Cela entraîne le mouvement du rotor. Le rotor étant la pièces principale sur laquelle sont assemblés les pales et le moyeu ;
- La rotation de l'hélice permet alors d'actionner le générateur placé en haut de l'éolienne. Le générateur utilise l'énergie mécanique pour créer une énergie électrique ;
- Un transformateur, situé au bas du mât, est relié à des câbles électriques. Ce sont ces câbles qui transmettent l'énergie électrique vers le réseau électrique, les batteries ou les équipements à alimenter dans le cas d'une éolienne domestique.
Les types d’éoliennes horizontales
On distingue deux types d'éoliennes horizontales en fonction de leur orientation au vent, et notamment la rotation des hélices :
- En amont : les hélices sont face au vent, c'est-à-dire que le rotor est placé en amont de l'aéromoteur et en direction du vent. Ce type d'éolienne est la plus répandue, car elle offre un meilleur rendement ;
- En aval : les hélices sont sous le vent, à savoir que le rotor est placé en aval de l'aéromoteur et le vent arrive par-derrière.
Pourquoi les éoliennes horizontales sont-elles de plus en plus populaires ?
Comme mentionné plus haut, les éoliennes horizontales sont aujourd'hui les plus utilisées, en grande partie grâce à leur rendement supérieur à celui des éoliennes verticales. Le rendement élevé de ces éoliennes est notamment dû au fait qu'elles sont équipées d'un dispositif fonctionnel qui leur permet de s'orienter selon la direction du vent, et donc de capter toute son énergie.
Ainsi, lorsque les conditions sont optimales, les éoliennes horizontales sont les modèles privilégiés. Elles sont moins onéreuses et produisent plus d'électricité. La puissance moyenne d'une éolienne horizontale est compris entre 10 et 20 kW, selon le modèle, contre un maximum de 10 kW pour les éoliennes verticales.
Éolienne horizontale ou verticale : quelles différences ?
Peu importe le modèle de l'éolienne, l'objectif est le même : utiliser la puissance de vent pour produire de l'énergie. Toutefois, la forme et le fonctionnement de l'éolienne peuvent présenter des différences. L'éolienne horizontale est constituée de pales assemblées en hélice et placées sur un mât placé horizontalement par rapport au sol, d'où son nom. Le modèle à axe vertical, en revanche, est équipé de pales qui tournent autour d’une tige positionnée verticalement. Les éoliennes verticales ont l'avantage d'être plus flexibles. Elles peuvent notamment capter des vents plus faibles et leur installation demande moins d'espace. Elles sont donc plus adaptées à des bâtiments, comme elles peuvent se placer partout (en ville, sur le toit d'un immeuble, etc.). Cela dit, elles sont plus onéreuses et ont un rendement plus faible.
Les applications des éoliennes horizontales
Utilisation domestique et commerciale
Même si les éoliennes sont plus répandues dans le paysage industriel, il faut savoir que ces installations sont désormais assez fréquentes dans un cadre domestique ou commercial.
Les particuliers et entreprises peuvent tout à fait faire installer des éoliennes horizontales domestiques pour produire et consommer leur propre énergie renouvelable. Installer une éolienne horizontale dans une maison permet notamment d'être moins dépendant du réseau électrique, mais également de réduire considérablement ses factures d'électricité. L’autoconsommation est, pour rappel, encadrée par l'ordonnance n° 2016-1019.
En cas de surplus d'énergie, ils peuvent aussi revendre leur production à d'autres fournisseurs sous certaines conditions, pour s'assurer un complément de revenus et rentabiliser plus rapidement leur investissement.
Énergie éolienne pour les fermes et les zones rurales
Dans une ferme, les éoliennes ont deux usages principaux :
- La production d'électricité : des éoliennes horizontales peuvent être installées pour alimenter une ferme. Plus précisément, les éoliennes servent à générer de l’électricité en autoproduction par l’utilisation d’aérogénérateurs de petite et moyenne dimension et de génératrices diesel. Lorsque les agriculteurs visent l'autosuffisance, les éoliennes sont souvent couplées avec un autre système de production, généralement le photovoltaïque ;
- Le pompage d'eau et d'air : on parle ici d'éoliennes de pompage, dont le principe est d'utiliser la force motrice du vent pour actionner une pompe à eau. Ces éoliennes sont utilisées dans des milliers de fermes en France aujourd'hui, pour répondre à différents besoins comme l'alimentation du bétail, la lutte contre les incendies, la pisciculture, l'irrigation des cultures maraîchères, etc.
Énergie éolienne pour les îles et les zones isolées
Les éoliennes s'avèrent être une bonne solution pour alimenter en électricité les bâtiments et maisons situés en zones isolées et qui ne sont pas raccordés au réseau de distribution électrique.
Dans le cas des sites isolés, il faut aussi penser à installer un régulateur pour protéger la batterie. À savoir qu'une batterie de stockage est indispensable pour pouvoir couvrir 100 % des besoins électriques des bâtiments. Une autre possibilité est le couplage de l'éolienne avec le photovoltaïque.
Les avantages et inconvénients des éoliennes horizontales
Les avantages des éoliennes horizontales
Économies d'énergie et réduction de la dépendance aux énergies fossiles
Le principal atout des éoliennes horizontales est qu'elles permettent de réaliser d'importantes économies d'énergie pour le chauffage et ses autres usages électriques. Peu importe que l'éolienne soit un système central ou d'appoint, elle permettra d'avoir une partie ou la totalité de son électricité gratuite.
Sans oublier que l'on parle ici d'une électricité verte, entièrement issue d'une production renouvelable. Produire et consommer sa propre énergie grâce aux éoliennes réduit la dépendance des particuliers aux énergies fossiles, ainsi qu'au réseau public d'électricité. À savoir qu'une grande partie de l'électricité sur le réseau est d'origine nucléaire et pétrolière. De plus, les prix de l'électricité sur le réseau sont très instables et peuvent augmenter à tout moment.
Moins d'impact visuel et sonore
Les éoliennes horizontales ont aussi pour avantage de pouvoir s'implanter un peu partout : sur le terrain d'une maison, sur le toit d'un bâtiment d'entreprises, sur des sites isolés, en zones rurales, etc. Et ce, grâce à leur design esthétique et leur fonctionnement relativement silencieux. On estime que le bruit généré par une éolienne horizontale est semblable à celui du vent contre un arbre.
De plus, ce type d'éoliennes étant plus répandu, il y a désormais un plus large choix de fabricants. Cela permet de trouver un modèle qui s'adapte réellement à son environnement et aux caractéristiques de son terrain.
Faible coût d'installation et d'entretien
Autre point non négligeable : les éoliennes horizontales sont beaucoup plus abordables que leurs homologues verticaux. Cette baisse de coût est aussi grandement due à la démocratisation de ces installations ces dernières années. Ainsi, le prix d'une éolienne horizontale commence désormais à 10 000 €.
Niveau entretien, la réglementation ne précise pas l'obligation d'entretenir ses éoliennes. Cela étant dit, il est tout de même conseillé d'opérer une vérification et un nettoyage intégral une fois par an pour préserver la durée de vie de son installation. À savoir qu'une éolienne peut avoir une durée de vie de jusqu'à 30 ans lorsqu'elle est bien entretenue.
Les inconvénients des éoliennes horizontales
Les contraintes d'installation
L'installation des éoliennes horizontales est soumise à de nombreuses contraintes administratives. Selon le modèle et la hauteur des éoliennes, il faut effectuer une déclaration des travaux, voire demander un permis de construire. Après l'installation, il faut aussi penser aux démarches de raccordement au réseau électrique, surtout pour ceux qui souhaitent revendre leur surplus de production.
Par ailleurs, même s'il existe désormais des petits éoliens individuels qui peuvent s'implanter un peu partout, il faut savoir qu'une éolienne horizontale doit être installée sur un espace suffisamment grand.
Des performances dépendantes des conditions météorologiques
Une éolienne horizontale est certes plus performante qu'une éolienne verticale, mais beaucoup moins flexible. Son rendement va fortement dépendre de son emplacement et de son exposition au vent. Une éolienne pour particulier n'est généralement pas suffisante pour couvrir la totalité des besoins électriques d'une maison. Elle est donc généralement utilisée comme un système d'appoint, ou couplée avec des batteries qui vont procéder au stockage et à la redistribution de l'énergie quand les vents sont faibles.
L'éolienne à axe horizontal est aussi fragile face aux intempéries et au vent trop fort. Lorsque les vents sont trop puissants, l'éolienne s'arrête - ce qui affecte naturellement son rendement.
Un investissement encore peu rentable aujourd'hui
L'un des principaux inconvénients de l'éolienne horizontale pour particulier est qu'elle est encore très peu rentable. Elle nécessite un investissement assez important, allant de 10 000 € à 40 000 € (avec des modèles haut de gamme qui peuvent coûter jusqu'à 90 000 €). Or, les économies d'énergie réalisables sont très variables, car elles dépendent des conditions météorologiques.
Et, si l'électricité produite peut être revendue, il y a deux gros inconvénients à la revente d'une énergie éolienne :
- La revente d'énergie à EDF OA n'est possible que si la production est implantée dans une Zone de développement éolien (ZDE) ;
- Le tarif de rachat de l'électricité obtenue à partir de l'éolienne n'est pas très avantageux, par rapport au tarif de rachat photovoltaïque notamment.
Comment installer une éolienne horizontale ?
Les étapes d’installation
L'implantation d'une éolienne horizontale doit respecter des étapes et réglementations précises, pour que l'installation soit aux normes, mais aussi pour qu'elle puisse produire suffisamment d'énergie pour couvrir une partie ou la totalité des besoins énergétiques du foyer. En détail, voici les étapes à suivre :
- Mesurer l'exposition du vent : si les conditions d'emplacement et de vent ne sont pas réunies, il est inutile d'installer une éolienne horizontale. Ainsi, la première étape de l'installation est de mesurer l'exposition du vent ainsi que le potentiel d'énergie productible. Cette intervention doit être réalisée par un professionnel. Il faut compter environ 600 € HT pour une étude d’un mât de 12 mètres sur 1 mois, et jusqu'à 5 000 € pour une étude d’un mât de 30 mètres sur 3 mois ;
- Choisir l'emplacement : l'implantation de l'éolienne doit respecter certaines règles. Par exemple, il est interdit d'installer une éolienne horizontale dans les zones militaires, dans les zones protégées ou encore dans les régions où le plan local d'urbanisme (PLU) l'interdit ;
- Demander les autorisations de travaux nécessaires, en fonction de la taille de l'installation ;
- Demander le raccordement au réseau d'électricité pour pouvoir profiter de l'Obligation d'achat.
La réglementation
Comme nous l'expliquons plus haut, l'installation d'une éolienne horizontale est soumise à différentes réglementations et autorisations. Selon la législation, il faut effectuer différentes démarches administratives en fonction de la taille de l'installation :
| Critères | Selon puissance installée | Obligation / démarches |
|---|---|---|
| Inférieure à 12 mètres | - | Aucune |
| Supérieure à 12 mètres | Inférieure à 20 MW | Permis de construire |
| Supérieure à 50 mètres | Supérieure à 20 MW | Permis de construire + réaliser une étude d’impact, une étude de danger et une enquête publique préalable |
Questions fréquentes sur les éoliennes horizontales
Quel est le rendement d’une éolienne horizontale ?
Le rendement d'une éolienne horizontale dépend de plusieurs facteurs, comme sa taille et sa puissance, mais également des éléments variables comme les conditions météorologiques. De manière générale, le rendement est compris entre 30% et 50%. Les meilleurs modèles pouvant atteindre les 65% de rendement.
Comment fabriquer une éolienne horizontale ?
Il est possible de fabriquer soi-même une mini éolienne horizontale. ll existe en effet des kits d'éoliennes horizontales, qui contiennent tous les éléments essentiels de l'installation. Ces kits incluent généralement le mât, un contrôleur de charge, un onduleur, une batterie, les câbles électriques, etc. Ce sont des kits DIY qui se vendent entre 1 500 et 4 000 € sur le marché.
Attention toutefois, ce sont des petites éoliennes qui ne permettent pas d'alimenter de gros équipements électriques. Elles sont plutôt utilisées pour recharger un téléphone ou allumer une lampe par exemple.
Pourquoi les éoliennes à axe horizontal sont plus souvent utilisées ?
Les éoliennes à axe horizontal sont plus souvent utilisées que les éoliennes à axe vertical car elles ont un rendement plus élevé, pour un prix plus abordable. Les éoliennes verticales sont surtout préconisées dans des endroits où les vents sont faibles ou trop turbulents.
