Il est très important pour l'industrie éolienne d'être en mesure de décrire les variations de la vitesse du vent. Les fabricants utilisent ces informations pour optimiser la conception des éoliennes dans le but de minimiser les coûts liés à la production d'électricité. Les investisseurs, eux, ont besoin de ces informations afin de pouvoir estimer le revenu lié à la production d'électricité.
Si vous mesurez la vitesse du vent durant une année, vous remarquerez que, dans la plupart des régions du monde, les vents extrêmes sont très rares alors que des vents frais ou modérés sont assez fréquents.

On décrit normalement les variations du vent sur un site donné en utilisant une distribution de Weibull comme celle que vous voyez sur l'image ci-dessus. Sur le site en question, la vitesse moyenne du vent est de 7 m/s, et la forme de la courbe est déterminée par ce qu'on appelle un paramètre de forme égal à 2.

Ceux qui sont déjà habitués à travailler avec des statistiques se rendront tout de suite compte que ce que le graphe ci-dessus représente est une distribution de probabilité (distribution fréquentielle). La probabilité que le vent souffle à une vitesse quelconque (zéro inclus) étant obligatoirement égale à 100 %, la zone au-dessous de la courbe sera toujours égale à exactement 1.

La moitié de la zone bleue se trouve à gauche de la ligne verticale noire située à 6,6 m/s. On dit alors que 6,6 m/s est la médiane de la distribution. Cela signifie que le vent souffle à moins de 6,6 m/s la moitié du temps, et à plus de 6,6 m/s pendant l'autre.

Vous vous demandez peut-être pourquoi nous avons alors fixé la vitesse moyenne à 7 m/s. Voici l'explication : la vitesse moyenne est en fait la moyenne des vitesses de vent enregistrées sur le site en question.

Comme vous pouvez le voir sur le graphe, la distribution des vitesses du vent est oblique, donc asymétrique. Parfois il y aura des vents très forts, mais ce ne sera que très rarement. En revanche, les vitesses de vent de 5,5 m/s sont les plus fréquentes. On dit alors que 5,5 mètres par seconde est la valeur modale de la distribution. Si nous multiplions chaque petit intervalle de vitesse par la probabilité de l'occurrence de cette vitesse de vent particulière, et que nous totalisons ensuite tous les résultats, nous obtiendrons la vitesse moyenne du vent.

La distribution statistique des vitesses du vent varie d'un endroit à l'autre vu qu'elle dépend des conditions climatiques locales, le paysage et sa surface. La distribution de Weibull tend donc à varier, tant en forme qu'en valeur moyenne.

Dans le cas où le paramètre de forme est égal à exactement 2, comme c'est le cas pour le graphe ci-dessus, on parle d'une distribution de Rayleigh. Les fabricants fournissent souvent les calculs de performance en utilisant la distribution de Rayleigh.

 

Une autre façon de connaître la vitesse moyenne du vent est d'équilibrer la pile de cubes bleus vers la droite de façon à montrer exactement la même image que le graphe ci-dessus. Chaque cube représente la probabilité que le vent souffle à une vitesse donnée pendant 1 % des heures d'une année. Les vitesses de vent de 1 m/s ont été rangées dans la colonne la plus à gauche alors que ceux de 17 m/s correspondent à la colonne la plus à droite.

Dans notre cas, c'est dans la septième colonne que la pile se trouve complètement en équilibre, ce qui nous signale que la vitesse moyenne du vent est égale à 7 m/s.

Si vous disposez d'un navigateur Netscape 3 ou 4 ou Internet Explorer 4 , la page suivante vous donnera la possibilité d'expérimenter avec différentes valeurs des paramètres de Weibull. Cela vous permettra de vous faire une idée des formes que peut prendre la distribution fréquentielle des différentes vitesses du vent.