How do wind turbines work? - Rebecca J. Barthelmie and Sara C. Pryor

Traducteur: Guillaume Rouy Relecteur: Juliet Vdt

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

Chaque jour, le vent génère assez d’énergie cinétique

to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.

pour produire environ 35 fois l’électricité consommée par l’humanité.

And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.

Et contrairement au charbon ou au pétrole, cette ressource ne cesse de se renouveler.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Alors, comment exploiter cette incroyable quantité d’énergie,

and is it possible to create a world powered entirely by wind?

et est-il possible de créer un monde entièrement alimenté par le vent ?

The basic principle of wind energy is simple.

Le principe de base de l’énergie éolienne est simple.

A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind

Une série de voiles ou de pales fixées autour d’un rotor attrapent le vent

and translate its kinetic energy into rotational energy.

et convertissent son énergie cinétique en énergie de rotation.

Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.

Les moulins se servent de cette rotation pour moudre du blé ou pomper de l’eau.

But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.

Dans les éoliennes modernes, la rotation entraine un générateur d’électricité.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

Cette conversion du vent en énergie de rotation puis en électricité

has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.

définit l’éolienne depuis son invention à la fin du 19ème siècle.

And there are three primary factors that determine just how much energy

Trois paramètres fondamentaux déterminent la quantité d’énergie

they can produce: the size and orientation of the blades,

qu’elles peuvent produire : la taille et l’orientation des pales,

the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.

l’aérodynamisme d’une pale, et la quantité de vent incident.

First up, blade orientation.

Premièrement, l’orientation des pales.

Wind turbines can be designed with their rotor

Une éolienne peut être conçue avec un rotor

on a vertical axis or a horizontal axis.

d’axe vertical ou horizontal.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

Les pales verticales prennent le vent provenant de toutes les directions,

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

mais avec une efficacité moins élevée que les rotors d’axe horizontal.

Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force

Ceux qui sont horizontaux permettent de capturer entièrement la force du vent

by tracking the wind’s direction and turning to face it.

en détectant la direction du vent et en se mettant face à lui.

This turning process is called yawing,

On dit que cette rotation est un mouvement de lacet,

and older windmills achieved it through manual monitoring.

et cela se faisait manuellement sur les anciens moulins.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

De nos jours, à l’aide de capteurs, les pales sont automatiquement ajustées

with expert precision to capture as much energy as possible.

avec une infime précision afin de capturer le plus d’énergie possible.

Outside rotor orientation,

Outre l’orientation du rotor,

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

la forme même des pales doit être conçue pour maximiser l’efficacité.

While early designs used flat blades,

Au tout début, les pales étaient plates,

modern blades are curved like airplane wings.

mais les pales actuelles sont incurvées comme des ailes d’avions.

Wind travels faster over the curved surface,

Le vent se déplace plus vite sur la surface courbée,

creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.

ce qui diminue la pression au-dessus de la pale et la force à monter.

Since the amount of lift depends on the angle

Comme la force de portance dépend de l’angle

at which the wind is moving relative to the blade,

de déplacement du vent par rapport à la pale,

modern blades also incorporate a twist,

les pales modernes sont également vrillées

optimizing how much of the blade can cut into the wind.

afin d’optimiser la manière dont la pale coupe le vent.

Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough

Avec leurs couches de fibre de verre et de résine, les pales sont conçues

to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.

pour résister à la pluie, la foudre et un soleil de plomb pendant plus de 20 ans.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Même avec des pales aérodynamiques et un rotor horizontal,

a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.

une éolienne ne peut capturer le vent que si l’environnement est venteux.

Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.

La vitesse du vent augmente généralement avec l’altitude dans l’atmosphère.

So today, most turbines are well over 100 meters tall,

Ainsi, aujourd’hui, les éoliennes font bien plus de 100 mètres de haut,

with equally large rotor diameters.

avec des rotors d’un diamètre également impressionnant.

A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,

Une éolienne de cette taille peut capturer une grande quantité de vent,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

et générer chaque année l’électricité consommée par 750 foyers américains.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Un parc éolien de 200 éoliennes similaires

could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—

peut alimenter plus de 150 000 foyers américains - ou 2 fois plus d’européens -

for an entire year.

pendant une année entière.

Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.

Les parcs éoliens en mer contiennent plus d’éoliennes encore plus grandes.

In 2019, the largest wind turbine ever built

En 2019, la plus grande éolienne jamais construite

began operating off the coast of the Netherlands.

a commencé à fonctionner au large des Pays-Bas.

With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines

Avec un diamètre de 220 mètres, une seule de ces turbines

can meet the annual power needs of 16,000 European households.

produit l’énergie annuelle consommée par 16 000 foyers européens.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

Malgré son incroyable potentiel, l’énergie éolienne fait face à des défis.

Wind may be a free and unlimited fuel,

Le vent est peut-être gratuit et illimité,

but no matter how large or efficient a turbine is

mais quelle que soit l’efficacité d’une éolienne,

there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.

l’énergie qu’elle peut convertir en électricité est mathématiquement limitée.

German physicist Albert Betz calculated

Le physicien Allemand Albert Betz a calculé

that since some wind must remain to keep the blades spinning,

que comme du vent doit rester pour garder les pales en rotation,

a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.

une éolienne ne peut capturer que jusqu’à 59,3% de l’énergie du vent.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

Par ailleurs, certains pensent que les éoliennes perturbent le paysage,

and wind energy’s intermittent availability

et l’intermittence de l’énergie éolienne

can make it difficult to integrate into electrical grids.

peut la rendre difficile à intégrer dans un réseau électrique.

But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy

Mais même avec ces défis, les éoliennes modernes ont fait du vent

the most efficient and inexpensive source of electricity.

la source d’électricité la plus efficace et la moins onéreuse.

Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.

Les éoliennes fournissent déjà une énergie essentielle à des communautés.

And for many farmers, hosting a wind turbine

Et pour beaucoup de fermiers, accueillir une éolienne

can be a reliable source of additional income.

peut être une bonne source de revenus supplémentaires.

With continued improvements in wind forecasting,

Grâce aux progrès des prévisions météorologiques,

electrical grid infrastructure and energy storage,

des réseaux électriques et du stockage d’énergie,

wind power might blow away all our energy problems.

le vent pourrait faire s’envoler tous nos problèmes d’énergie.