La tour de l'éolienne
Tours d'éoliennes, la Navarre, Espagne Photo Soren Krohn
© 1999 DWIA
Tours d'éoliennes installées en Espagne La tour de l'éolienne supporte la nacelle et le rotor.
Il existe plusieurs alternatives pour les grandes éoliennes : une tour autoportante, tubulaire et d'acier, une tour en treillis ou bien une tour massive en béton. Les mâts tubulaires haubanés sont seulement utilisés pour les petites éoliennes (chargeurs de piles, etc.).
Tours tubulaires d'acier
Tours tubulaires NEG-Micon La plupart des grandes éoliennes sont livrées avec une tour tubulaire d'acier, fabriquée dans des sections de 20 à 30 m qui sont munies de brides aux deux extrémités de chacune et assemblées par des boulons sur site. Les tours sont coniques (c.-à-d. avec un diamètre croissant, plus on s'approche du pied de la tour) pour augmenter la résistance tout en utilisant moins de matériau.
Photo © NEG-Micon A/S 1998
Tours en treillis
Tour en treillis Nordex On utilise des profils d'acier souder pour fabriquer les tours en treillis. L'atout principal d'une tour en treillis est son prix, celle-ci ne requérant que la moitié du matériau utilisé pour une tour tubulaire autoportante d'une rigidité similaire. Le plus grand inconvénient lié au choix de ce type de tour est son apparence visuelle (bien que cette question soit évidemment discutable). En tout cas, pour des raisons esthétiques, on n'utilise pratiquement plus les tours en treillis pour les grandes éoliennes.
Photo © Nordex A/S 1998
Mâts haubanés
Mât haubané d'une éolienne Genvind de 22 kW Un grand nombre de petites éoliennes sont construites avec des mâts étroits supportés par des haubans. En utilisant ce type de tour, on gagne surtout l'avantage d'une réduction du poids et donc du coût de la tour. L'accès difficile au terrain juste autour du mât haubané constitue l'inconvénient principal, ce qui le rend peu approprié pour les exploitations agricoles. Un autre inconvénient est le fait que les mâts haubanés sont plus vulnérable au vandalisme que les autres types de tours, ce qui compromet la sécurité générale de la construction.
Photo Søren Krohn © 1999 DWIA
Solutions hybrides
Tour hybride d'une éolienne Bonus de 95 kW Certains types de tours sont en fait le résultat d'une combinaison de plusieurs des techniques décrites ci-dessus. Comme exemple, nous pouvons citer la tour de trois pieds du modèle Bonus 95 kW que vous voyez sur la photo. Cette tour peut être qualifiée comme hybride d'une tour en treillis et d'une tour haubanée.
Foto © Bonus Energy A/S 1998
Considérations sur les coûts
Le prix de la tour d'une éolienne représente en général environ 20 % du prix total de l'éolienne. Pour une tour d'environ 50 m de haut, le prix supplémentaire pour une augmentation de 10 m s'élève à environ 12.000 Euro. Il est donc assez important pour le coût final de l'énergie d'optimiser au mieux la construction des tours.
Les tours en treillis sont les moins chères à construire, requérant typiquement seulement la moitié du matériau utilisé pour une tour tubulaire d'acier.
Considérations aérodynamiques
En général, c'est avantageux d'utiliser des tours hautes dans les terrains à forte rugosité étant donné que la vitesse du vent augmente, plus on s'éloigne de la surface du sol (voir la page sur le cisaillement du vent ).
Les tours en treillis et les tours haubanées présentent l'avantage de créer un moindre effet d'abri que les tours massives.
Considérations sur la dynamique des structures
Les pales des éoliennes avec des tours relativement courtes sont exposées à des vitesses de vent très variables (et donc à des flexions différentes) suivant qu'elles se trouvent dans leur position la plus haute ou la plus basse, ce qui augmente les charges de fatigue exercées sur l'éolienne.
Considérations sur le choix de hauteur
Il est évident que la production d'énergie d'une grande génératrice est supérieure à celle d'une petite, mais si vous regardez les trois éoliennes ci-dessous - de 225 kW, 600 kW et 1,500 kW ayant des diamètres de rotor de 27, 43 et 60 m, respectivement - vous verrez que la hauteur des tours diffère également.
Eolienne de 225 kW Eolienne de 600 kW Eolienne de 1,500 kW Højdemål
Il va de soi que, pour des raisons de faisabilité, il est impossible d'installer un rotor de 60 m de diamètre sur une tour de moins de 30 m de haut. Mais également si nous considérions le coût d'un grand rotor, d'une grande génératrice et d'un multiplicateur, une telle idée s'avérerait tout à fait folle  : ce serait une pure perte d'argent d'installer un si grand rotor sur une petite tour, pour la simple raison qu'une plus grande tour nous permet d'obtenir des vitesses du vent beaucoup plus fortes - et donc d'extraire une capacité énergétique bien supérieure (voir éventuellement la section sur la ressource éolienne ). Chaque mètre de tour coûtant évidemment de l'argent, la hauteur optimale d'une tour est donc fonction de :
  1. le coût de la tour par mètre (10 m de tour supplémentaires s'élèvent à environ 12.000 Euro).
  2. combien la vitesse du vent varie avec l'altitude au-dessus du sol sur le site en question - il faut donc prendre en compte la rugosité moyenne du terrain (plus la rugosité est forte, plus l'emploi d'une grande tour peut s'avérer avantageuse).
  3. le prix que le propriétaire de l'éolienne obtiendra par kWh d'électricité produite en plus.
Les constructeurs d'éoliennes vendent souvent des éoliennes dont la hauteur de la tour correspond au diamètre du rotor. Et d'un point de vue esthétique, beaucoup de monde trouve en fait que les éoliennes sont plus harmonieuses à regarder si la hauteur de la tour et le diamètre du rotor sont plus ou moins égaux.
Considérations sur la sécurité du travail
Le choix de tour a également des implications sur la sécurité du travail. Vous pourrez en lire plus à la page sur les éoliennes et la sécurité du travail.
© Copyright 1997-2003 Association danoise de l'industrie éolienne
Dernière mise à jour le 31 juillet 2003
http://www.windpower.org/fr/tour/wtrb/tower.htm
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