En vindmølle er en enhed, der omdanner den kinetiske energi af vinden i mekanisk energi , kendt som vindenergi , som derefter oftest omdannet til elektrisk energi . Vindmøller, der genererer elektricitet , kaldes vindmøller , mens vindmøller, der direkte pumper vand, undertiden kaldes pumpemøller eller vindpumper . En gammel form for vindmølle er vindmøllen .
Udtrykkene "vindmøllepark", " vindmøllepark " eller "vindmøllepark" bruges til at beskrive grupperede produktionsenheder, der er installeret på land eller til søs .
De lande i verden med flest vindmølleparker er Kina , USA , Tyskland , Spanien , Indien , Det Forenede Kongerige og, som en andel af befolkningen, Danmark (se Generation vindenergi ).
I 1885 brugte Ernest-Sylvain Bollée , opfinderen af Bollée vindmølle , ordet "vindmølle" for første gang som et almindeligt substantiv fra adjektivet substantiv ( vindenergi ). Ordet fandt sin plads i Larousse i 1907.
Den forfader vinden er den vindmølle , dukkede op i Persien i år 620 og følg vind pumpe , dukkede op i IX th århundrede i nuværende Afghanistan . I dag bruges de stadig koblet til en vandpumpe , normalt til at dræne og tørre vådområder eller på anden måde overrisle de tørre områder eller tillade vanding af husdyr .
I 1888 byggede Charles Francis Brush en stor vindmølle til at forsyne sit hus med elektricitet med opbevaring med akkumulatorbatteri .
Den første "industrielle" vindmølle, der genererede elektricitet, blev udviklet af dansken Poul La Cour i 1890 til fremstilling af brint ved elektrolyse . I de følgende år skabte han "Lykkegard" -møllen, hvoraf han solgte tooghalvfjerds eksemplarer i 1908.
I 1923 skrev den britiske genetiker John Burdon Sanderson Haldane :
”Hvis en vindmølle i haven kunne producere 50 kg kul om dagen (eller den kan producere det tilsvarende i energi), ville vores kulminer lukke i morgen. Personligt tror jeg, at vi over 400 år måske har løst energiproblemet i England som følger: landet vil være dækket af rækker af metalvindmøller, der kører elektriske motorer, som selv vil levere en meget høj spændingsstrøm til en stor elektrisk netværk. Store planter med godt afstand vil bruge overskydende energi fra blæsende perioder til at påvirke den elektrolytiske nedbrydning af vand til ilt og brint. Disse gasser vil blive flydende og opbevares i store dobbeltvæggede vakuumtanke, sandsynligvis under jorden. (...) I roligt vejr ville gasserne blive rekombineret i forbrændingsmotorer forbundet til dynamoer for at genvinde elektricitet eller mere sandsynligt i brændselsceller. "
En eksperimentel vindmølle på 800 kVA drives fra 1955 til 1963 i Frankrig ved Nogent-le-Roi i Beauce . Det var designet af det videnskabelige og tekniske studier af Lucien Romani og drevet på vegne af EDF . Samtidig blev to neyrpiske vindmøller på 130 og 1000 kW testet af EDF i Saint-Rémy-des-Landes ( Manche ). Der var også en vindmølle forbundet med sektoren i Algiers højder (Dély-Ibrahim) i 1957.
Denne teknologi blev efterfølgende lidt forsømt, det var først i 1970'erne og det første oliestød, at Danmark overtog vindmølleinstallationerne.
Den mest almindelige vindmølle med en vandret akse består af følgende elementer:
Matt Det gør det muligt at placere rotoren i en tilstrækkelig højde til at tillade dens bevægelse (nødvendigt for vindmøller med en vandret akse) eller i en højde, hvor vinden blæser stærkere og mere regelmæssigt end på jorden. Masten huser generelt en del af de elektriske og elektroniske komponenter (modulator, styring, multiplikator, generator osv. ). Masterne er generelt lavet af stål, men betonmaster anvendes i stigende grad af nogle producenter (for eksempel i Frankrig har ca. 1000 vindmøller samlet fra 2004 til begyndelsen af 2013 af Enercon 300 en betonmast). En nacelle Den er monteret øverst på masten og huser de mekaniske og pneumatiske komponenter, visse elektriske og elektroniske komponenter, der er nødvendige for maskinens drift. Platformen kan dreje for at pege maskinen i den rigtige retning. En rotor Den består af næsen på vindmøllen, der modtager knivene (generelt tre), fastgjort på en roterende aksel i lejer installeret i nacellen. Rotoren, der er integreret i knivene, drives af vindenergien. Den er forbundet direkte eller indirekte (via en gearet hastighed multiplikator) til det mekaniske system, som anvender den opsamlede energi (pumpe, elektrisk generator , etc. ).Yderligere elementer, såsom en leveringsstation til injektion af den elektriske energi, der produceres i det elektriske netværk , fuldfører installationen.
En sådan vindmølle er hovedsageligt modelleret på baggrund af dens aerodynamiske , mekaniske og elektrotekniske egenskaber . I praksis skelnes der også mellem "stor vindkraft", der vedrører maskiner over 350 kW , mellemkraftvindkraft (mellem 36 og 350 kW ) og lille vindkraft (mindre end 36 kW ).
En vindmølle med vandret akse er en propel vinkelret på vinden monteret på en mast. Højden er generelt 20 m for små vindmøller og mere end dobbelt så lang som en klinge for store modeller.
I 2017 var den største vindmølle 187 m høj med en effekt på 9,5 MW . I 2019 nåede prototypen af Haliade X, installeret i Rotterdam, med en effekt på 12 MW , 260 m høj.
Teoretisk genanvendelig kraftKraften af vinden indeholdt i en sektion cylinder er:
med:
: Væskehastighed på niveau med vindmøllen : tæthed af luft (tør atmosfærisk luft, ca.: 1,23 kg / m 3 ved 15 ° C og ved atmosfærisk tryk 1,0132 bar) : vindhastighed i m / sEn vindmølle kan kun genvinde en del af denne kraft, fordi strømmen ikke kan have nul hastighed efter at have passeret gennem turbinen (ellers ville det betyde "stop af vinden" ).
Betz formelDen genvindelige energi er lavere end den kinetiske energi i luften placeret opstrøms for vindmøllen, da luften skal bevare den resterende kinetiske energi for at en strøm forbliver. Albert Betz viste, at den maksimale genindvindingsværdi magt er lig med 16 / 27 af hændelsen magt.
Den teoretiske maksimale effekt af en vindmølle er således fastlagt til:
er:
Eller:
Denne maksimale effekt tildeles derefter den ydelseskoefficient, der er specifik for typen og modellen af vindmøllen og installationsstedet. Denne koefficient er generelt mellem 0,20 og 0,70.
For beregning af effekten af en vindmølle under hensyntagen til den kinetiske og potentielle energi, se: beregning af effekten af en vind- eller tidevandsturbintype .
ElproduktionPå grund af intermitteringen af vinden og variationerne i dens styrke er det vigtigt at skelne mellem to begreber:
Nominel effekt en af de vigtige egenskaber ved vindmøller er deres nominelle elektriske effekt. Så at henvise til en vindmølle på 2 MWp (megawatt-spids) betyder, at den er i stand til at levere en maksimal elektrisk effekt på 2 × 10 6 watt). Den mindste vindhastighed for at nå denne maksimale effekt er i størrelsesordenen 15 m / s eller ca. 55 km / t : under denne hastighed producerer vindmøllen mindre energi, men over er produktionen ikke større, og når vindhastigheden når sikkerhedstærsklen (ofte omkring 25 til 35 m / s - 90 til 126 km / t ), er vindmøllen begrænset eller endda lukket ned. Den faktiske produktion af elektrisk energi er derfor en funktion af den statistiske fordeling af vindhastigheden på stedet. Belastningsfaktor Forholdet mellem den elektriske energi, der produceres over en given periode, og den energi, som vindmøllen ville have produceret, hvis den havde arbejdet med sin nominelle effekt i samme periode. Denne indikator beregnes ofte over et år og udtrykkes som en procentdel (%), hvilket er tilfældet i resten af dette afsnit. I gennemsnit varierede denne belastningsfaktor i hele Europa mellem 17,7 og 21,0% mellem 2003 og 2008, mens den i Frankrig var 22% i årene 2009 og 2010.I 2009 repræsenterede vindkraft 1,3% af den globale elproduktion:
I Frankrig elproduktion via vind udgjorde 1,5% af den samlede elproduktion i 2009 og 1,7% i 2010. I Danmark med en flåde på 3.482 MW i 2009 og produktion på 24.194 TJ udgjorde vindproduktion 18,5% af elproduktionen (dvs. 2,99% af det samlede energiforbrug).Vindmøller og kraftledninger nær Rye , England.
Solnedgang over Guazhou Vindmøllepark i Kina, som inkluderer mere end 200 vindmøller.
Estinnes vindmøllepark , Belgien, 11 vindmøller set på10. oktober 2010.
Af sikkerhedsmæssige årsager er det nødvendigt at immobilisere knivene, når vinden er for stærk. Faktisk bøjer knivene under vindens kraft, og i for stærk vind ville de ramme masten. Turbinens inerti er nogenlunde proportional med terningen af bladernes længde, mens den vindbestandige overflade er proportional med kvadratet i denne længde. Trykket på en vindmølle stiger derfor meget hurtigt, når dens størrelse stiger. Den maksimale længde af et blad er således begrænset af dets materialers modstand.
De store vinger er lavet af kompositmaterialer baseret på glasfiber eller kulstof og en epoxy- eller polyesterharpiks ; andre materialer kan bruges. Mindre vindmøller kan konstrueres af billigere materialer, såsom glasfiber, aluminium eller lamineret træ.
Nav på en bladløs vindmølle (Enercon E-70) på øen El Hierro ( De Kanariske Øer ).
Bleg på en trailer.
Mastsegmenter på trailere og en knivbund.
Udskiftningsklinger ca. 15 m lange.
Små vindmøller er rettet mod vinden af en bageste finne, som en vejrskovl . Store vindmøller har sensorer, der registrerer vindretningen og aktiverer en motor, der roterer rotoren.
Hvert roterende blad opfører sig som et gyroskop , og på grund af tyngdekraften, der udøves på det, udsættes det for en presessionskraft , der er vinkelret på både rotationsaksen og tyngdekraften og er vandret. Denne presessionskraft er derfor parallel med bladet, når sidstnævnte er vandret, og er vinkelret på det, når bladet er lodret. I sidste ende kan disse cykliske ændringer i kraft på knivene trætte ud og få knivenes bund og / eller turbinens skaft til at bryde .
Når en kraftig vindmølle har mere end et blad, forstyrres disse af luften, der er forskudt af det forrige blad. Udbyttet reduceres som et resultat.
Vibrationerne mindskes, når antallet af knive øges. Ud over at trætte mekanismerne er nogle vibrationer hørbare og forårsager støjforurening. Vindmøller med færre større vinger fungerer dog ved et højere Reynolds- antal og er derfor mere effektiv. Da prisen på en vindmølle stiger med antallet af vinger, er det optimale antal for et vandret aksesystem derfor tre, fordi ubalanceproblemerne med to vinger ville være større. Antallet af knive skal faktisk være ulige for at balanceringen skal være optimal.
Rotorer med et lige antal blade kræver ikke nødvendigvis, at hvert blad er fastgjort individuelt til et nav. Mange kommercielle vindmøller har også to vinger, fordi det er lettere og mere økonomisk at fremstille dem i ét stykke. Vindmøller med tre knive, som er mere støjsvage, skal normalt monteres på stedet.
De fleste hjemmelavede vindmøller har to knive, da de er lavet af et enkelt langt stykke træ eller metal, monteret på en bjærgningsgenerator, såsom en bilgenerator eller en vaskemaskine.
Da masten producerer turbulens bag den, placeres rotoren normalt foran masten. I dette tilfælde er rotoren placeret langt nok fremad, og dens akse er undertiden skråtstillet i forhold til vandret for at forhindre, at knivene rammer masten. Vindmøller er undertiden bygget, hvor rotoren placeres nedstrøms for masten på trods af problemer med turbulens, fordi bladene således kan være mere fleksible og bøje uden at risikere at ramme masten i kraftig vind, hvilket reducerer deres modstand mod vind. 'Luft .
De gamle vindmøller er udstyret med sejl i stedet for knive, men disse har en meget begrænset forventet levetid. Derudover er deres luftmodstand relativt høj sammenlignet med den effekt, de får. De får generatoren til at køre for langsomt og spilder vindens potentielle energi, hvis kraft kræver, at de monteres på en særlig stærk mast. Dette er grunden til, at vi foretrækker dem i dag stive profilblade.
Når et blad roterer, er vindens relative hastighed i forhold til bladet større end dets egen hastighed og afhænger af afstanden til det betragtede punkt på bladet fra dets rotationsakse. Dette forklarer, hvorfor bladets profil og retning varierer i længden. Sammensætningen af de kræfter, der udøves på bladene, opsummeres i et nyttigt drejningsmoment, der tillader produktion af elektricitet af generatoren og en aksial trykkraft, der reflekteres på masten ved hjælp af et stop. Denne fremdrift kan blive overdreven i for stærk vind; dette er grunden til, at vindmøllerne derefter stoppes og orienteres for at tilbyde mindst vindmodstand.
Der er udført tests (2004) for at bruge cylindriske knive og drage fordel af Magnus-effekten .
Ud over konventionelle vindmøller med en vandret akse parallelt med vindretningen har såkaldte "lodrette akse" vindmøller en akse vinkelret på vindretningen. Aksen er ofte placeret lodret, men vindmøller af denne type kan også placeres vandret. Denne type vindmølle fås efter flere principper.
DarrieustypenVindmøllen af Darrieus- typen er baseret på løfteeffekten , der gennemgår en profil, der udsættes for en relativ vind , såsom den effekt, der udøves på flyets fløj . Der er flere variationer omkring dette princip, fra den enkle cylindriske rotor - to profiler arrangeret på hver side af aksen - til den parabolske rotor, hvor profilerne er buet i troposkin og fastgjort til toppen og bunden af den lodrette akse. En vindmølle af denne type fungerede i Quebec (ved Parc Éole ) fra 1983 til 1992. Stor i størrelse (110 m høj), prototypen forværredes under et vindstød. Det blev designet til at give 4 MW en generator på jorden.
Savonius-typenSavonius- typen , der skematisk består af to eller flere let forskudte semi-cylindriske skovle, har et stort antal fordele. Ud over det lille fodaftryk, der gør det muligt at integrere vindmøllen i bygninger uden at forvride dens æstetik, er den ikke særlig støjende. Det starter ved lave vindhastigheder og udviser højt drejningsmoment, selvom det varierer sinusformet under rotation. Der er en variant, kaldet spiralformet Savonius (eller snoet Savonius på engelsk), som øger ydeevnen ved kontinuerligt at tilbyde et overfladegreb til vinden. I stedet for at have lodrette halvcylindre, vrides disse spiralformet rundt om rotationsaksen. På grund af deres lille fodaftryk, deres gode præstationer og behovet for meget lav vind bruges de i byen på tagene på huse, på både som Hornblower Hybrid eller i Tower of the Pearl River , et positivt energitårn . De er også velegnede til en vandret position, hvor rotationsaksen forbliver vinkelret på vinden og ikke i vindens profil, som konventionelle vindmøller med en vandret akse.
Visse producenter har også designet vindmøller, der indeholder både Darrieus-teknologi og Savonius-teknologi, der søger at kombinere fordelene ved disse to teknologier.
En variation af denne type vindmøller er Moulinet, hvor vindmåleren er en god illustration. Lad os også citere modeller med skærm, hvor man skjuler den "kontraproduktive" side af maskinen. Denne model bruger et system til orientering af skærmen i forhold til vinden, hvilket faktisk eliminerer en væsentlig fordel ved vindmøller med lodret akse. Endelig gør den betydelige stigning i masse som funktion af størrelsen vindmøllen af Savonius-typen uegnet til storskalaproduktion i et vindmøllepark.
Den roterende vingetypeDen roterende vingetype (eller panemone) er kendetegnet ved den dynamiske optimering af knivindstillingen i realtid. Disse opfører sig på samme måde som sejlet på en sejlbåd, der ville cirkulere i vandet med en bestemt vind. Vingerne reproducerer således trofast alle gangarter på en sejlbåd efter deres tangentiale kurs (vinkel) i forhold til vindretningen. Som et resultat optimeres det tangentielle tryk på armene på rotoren, der understøtter knivene, altid. Denne form for udnyttelse af vindenergi er meget gammel (Iran, Kreta osv.). Denne proces, der modtog sølvmedaljen ved den internationale udstilling af opfindelser i Genève i 2006, har givet anledning til flere eksperimenter.
Andre modeller er bygget af forskellige virksomheder for at overvinde begrænsningerne på grund af knivernes størrelse, deres rotationshastighed og støj. Princippet er en rotor med en lodret akse, som roterer i midten af en finnet stator. Denne type løsning reducerer støj betydeligt, mens den tillader drift med vind over 220 km / t og uanset retning. Det samlede fodaftryk er mindre for både gulvareal og højde. For en vindmølle med en diameter på 3 m og en højde på 2 m , annonceres en produktion på 8.000 kWh / år (2007) . Denne enhed er kun installeret på små vindmøller. det ændrer luftens kræfter på bladene. Det virker for at flytte rotoren ud af vindsengen for at reducere dens virkning på knivene.
Det er ikke længere et spørgsmål om et afmatningssystem, men om en fuldstændig nedlukning af vindmøllen.
Denne mekanisme udløses automatisk, når hastigheden når en bestemt tærskel via en hastighedsdetektor. Hvis vinden sænker, frigøres bremsen, og vindmøllen kører frit igen. Denne enhed kan også udløses, når der registreres et elektrisk netværksproblem.
Vindmøller med fast stigning med stallregulering har ofte to skivebremser for sikkerheden.
Klasse III-vindmøllemodeller, der er specielt tilpasset lokaliteter, der nyder godt af gennemsnitlige vindhastigheder over et år på op til 7,5 meter i sekundet, har gennemgået betydelige teknologiske fremskridt og har højere effektiviteter i størrelsesordenen 10 til 25% sammenlignet med den forrige generation. De har generelt større højde og har meget længere knive, hvilket gør det muligt for dem at reducere forholdet mellem den elektriske effekt og overfladen, der er fejet af knivene, hvilket øger maskinernes levetid ( belastningsfaktor ) betydeligt . Deres produktion er også mere regelmæssig, hvilket begrænser vanskelighederne med at styre el-netværkets strømtoppe. Endelig kan de installeres så tæt som muligt på forbrugsområder, hvilket gør det muligt at begrænse investeringer i distributionsnetværket. Mindre blæsende steder er også meget mere udbredte og ofte meget lettere tilgængelige end klasse I (stærkt blæsende) eller II (moderat blæsende) steder, hvilket åbner nye perspektiver på internationale markeder. Lanceringen af adskillige modeller annonceres i 2017 af Nordex, Gamesa, Enercon, Vestas og GE Wind.
Kriterierne for valg af et vindkraftværk afhænger af størrelsen, kraften og antallet af enheder. De kræver tilstedeværelse af en regelmæssig vind (jf. Vindatlas) og forskellige forhold såsom: nærhed til et elektrisk netværk for at forbinde vindmøllerne, fravær af udelukkelseszoner (inklusive omkredsen af historiske monumenter, klassificerede steder, zoner med ekkofænomener i bjerge, landskaber,) og helst en zone kaldet "ikke-konflikt" af initiativtagerne til vindkraften (befolkning med lav tæthed og tilbyder lidt modstand).
Effektiviteten af en vindmølle afhænger især af dens placering. Faktisk magt medfølgende stiger med kvadratet på hastigheden af vinden , hvilket er grunden til de steder først vælges baseret på hastigheden og hyppigheden af vind til stede. Et sted med vind i gennemsnit 30 km / t vil være otte gange mere produktivt end et andet sted med vind i gennemsnit 15 km / t . En vindmølle fungerer bedre jo mere vinden er regelmæssig og hyppig.
Et andet vigtigt kriterium for valg af sted er konstantens hastighed og vindretningen, med andre ord vindens turbulens . Som en generel regel kan vindmøller bruges, når vindhastigheden er større end en værdi mellem 10 og 20 km / t uden dog at nå for store værdier (større end 90 km / t ), hvilket vil føre til ødelæggelse af vind turbine eller behovet for at "frakoble" den (fjerblade) for at begrænse slid. Vindhastigheden skal derfor være mellem disse to værdier så ofte som muligt for optimal drift af vindmøllen. Ligeledes skal vindmøllens rotationsakse forblive parallel med vindretningen det meste af tiden. Selv med et effektivt nacelleorienteringssystem foretrækkes det derfor at have den mest stabile vindretning for at opnå optimal ydelse ( f.eks. Passatvind ).
Visse steder tæt på store forhindringer bør derfor undgås, fordi vinden er for turbulent der (træer, bygninger, komplekse skrænter i bjergene, regioner med ekkofænomener osv.).
Empirisk finder vi egnede steder til installation af vindmøller ved at observere træer og vegetation . Stederne er interessante, hvis de konstant er bøjet af vinden, træernes krumning i samme retning, hvilket indikerer vindens regelmæssighed.Industrielle bosættelser bruger kort over vindhastigheden i eoliske atlasser (hvor de findes) eller akkumulerede data ved en nærliggende meteorologisk station, hvor det bedste er at udføre målingen på installationsstedet.
I Frankrig betragtes et projekt som økonomisk rentabelt, hvis stedets gennemsnitlige hastighed på stedet er større end 6 eller 7 m / s eller 21 til 25 km / t . Denne rentabilitet afhænger af mange andre faktorer, hvoraf de vigtigste er omkostningerne ved tilslutning til nettet og fundamentets omkostninger (bestemmelse i tilfælde af et offshore-projekt) samt omkostningerne ved tilbagekøb af elektricitet og byrde ved miljøpåvirkninger (på dyreliv, landskaber ved akustisk og stroboskopisk gener ).
Nogle steder er specielle, fordi de øger vindhastigheden og derfor er mere velegnede til en vindinstallation:
Generelt er det altid nødvendigt at udføre en nøjagtig vindmåling i flere måneder for at sikre vindpotentialet på stedet. En nøjagtig undersøgelse gør det derefter muligt at ekstrapolere dataene og bestemme mere eller mindre nøjagtigt vindens årlige egenskaber (frekvens, hastighed osv.) Og dens udvikling gennem årene.
Andre kriterier tages i betragtning ved valg af websted:
I en vindmølleinstallation foretrækkes det at placere generatoren på en mast i en højde på mere end 10 meter op til ca. 100 m for at fange kraftigere vind og mindre forstyrret af jordens "ruhed". I områder, hvor aflastningen er meget kompleks, er det muligt at fordoble den mængde energi, der produceres ved kun at flytte installationen nogle få meter. In situ- målinger og matematiske modeller gør det muligt at optimere placeringen af vindmøller.
Til isolerede områder udsat for cyklonerFor disse områder er der designet specielle vindmøller: de er fyrede, så de kan lægges ned på jorden på 45 minutter og også er lettere. De kan også modstå de mest almindelige jordskælv. De kræver ikke fundament så dybt som de andre og kan transporteres i separate dele. F.eks. Udgør syv vindmøller på 275 kW enhed Terre-de-Bas overskud i elektricitet, hvilket gør det muligt at levere det til Guadeloupe . Fra 1990 til 2007 kunne der således installeres 20 MW vindkraft i Guadeloupe. De kan alle ligge på jorden og opbevares, som det var tilfældet under orkanerne Ivan og Josés passage .
I midten af 2007 var der omkring 500 af disse vindmøller installeret over hele verden til en samlet kapacitet på 80 MW . Kraften fra vindmøllerne, der udstyrer dem, er steget fra 30 til 275 kW på ti år.
Dyb havSå længe de er placeret langt nok fra kysten, offshore vindmøller har mindre indflydelse på det terrestriske landskab. På den anden side er installationen af vindmøller til søs meget dyrere end på land: masterne skal være designet til at modstå bølgekraften og strømmen, beskyttelse mod korrosion (især vigtigt på grund af sprayen og saltet) skal styrkes, opsætning til søs kræver specialudstyr, den elektriske forbindelse involverer dyre og skrøbelige undersøiske kabler, og vedligeholdelsesoperationer kan kræve betydelige ressourcer. Til gengæld kan en havvindmølle levere op til 6 MW energi (sammenlignet med landvindmøller begrænset til 3 MW ), som kan producere nyttig energi på omkring 15 GWh / år på godt blæsende steder og med en faktorbelastning på 30 % eller ca. 2.500 timer / år .
I områder, hvor havet er lavt (f.eks. Danmark ), er det ret nemt at installere dem med god effektivitet. Alle vindmøllerne (i åbent hav eller på land) i Danmark producerede i starten af 2006 23% af den nødvendige elektricitet i landet. Dette land er en pioner og førende inden for konstruktion og anvendelse af vindenergi med et projekt, der blev lanceret i 1970'erne . I dag er store parker under opførelse ud for England, i Themses flodmunding såvel som i Skotland, med en samlet kapacitet på omkring 4000 MW .
Frankrig har endnu ikke en offshore-flåde i 2018, men udbydes i 2012 og 2014 udvalgte flådeprojekter i St-Nazaire-Guérande (420 til 750 MW ), Courseulles-sur-Mer (420 ved 500 MW ) og Fécamp ( 480 til 500 MW ) og i bugten Saint-Brieuc (480 til 500 MW ) i 2012, derefter i 2014 til øerne Yeu og Noirmoutier ( Vendée ) og Tréport (Seine-Maritime) for 500 MW hver. Vindmølleparken ud for Dieppe og Le Tréport (62 vindmøller, 496 MW ) er planlagt til idriftsættelse i 2021 og Fécamp (83 vindmøller, 498 MW ) i 2022.
De flydende vindmøller kan installeres længere odds, hvor vandet er meget dybere og stærkere og mere stabile vinde, hvilket giver en højere belastningsfaktor. Mens landmøller i gennemsnit kan køre 80 dage om året, kan flydende vindmøller generere elektricitet 160 dage om året . Den første vindmøllepark af denne type blev bygget ud for Skotlands kyst. Marken med fem flydende vindmøller, der hver er 253 meter store og vejer 12.000 tons, har en samlet kapacitet på 30 megawatt eller elforbruget til ca. 22.000 husstande.
Ifølge rapporten fra Det Internationale Energiagentur fra 2019 kunne havvind medføre trillioner $ i investeringer inden 2040; vindkraftpotentialet til søs ville gøre det muligt at imødekomme elektricitetsbehovet i hele verden, men i dag repræsenterer det kun 0,3% af verdensproduktionen. Denne vedvarende energi kunne blive den vigtigste produktionskilde inden 2040.
HøjdeNye vindmøller er i stand til at stige op på himlen for at nå de højere vinde, mere kraftfulde og mere regelmæssige. For øjeblikket, på det eksperimentelle stadium, er de af tre typer:
I et bymiljø, hvor kraftige luftstrømme er vanskelige at opnå, kan mindre udstyr bruges til at køre lavspændingssystemer. Vindmøller på taget, der kører i et distribueret energisystem, afhjælper problemer med energileverance og mindsker strømafbrydelser. Små installationer såsom Wi-Fi- routere kan drives af en bærbar vindmølle, der oplader et lille batteri.
I Kina er adskillige byer, herunder Weihai , i Shandong- provinsen eller motorvejen i Hubei- provinsen, der forbinder Jingzhou med Three Gorges-dæmningen , udstyret med poler, hvorpå der er koblet små lydløse vindgeneratorer og solpaneler. overskudsenergien kan genindsprøjtes i byens elektriske kredsløb. Belysningspælens placering er omhyggeligt valgt (se foto). Disse installationer bruger generelt vindmøller med vandret akse. Lignende installationer vises nu med en spiralformet vindmølle af typen Savonius lodret akse (Twisted Savonius), der tilbyder 40 W vindkraft plus 80 W solenergi på en enkelt pol og i en mere kompakt form. Nogle høje skyskrabere , såsom Pearl River Tower , inkluderer vindmøller i deres struktur og drager således fordel af de kraftige vinde forårsaget af temperaturforskellene mellem disse bygnings glasstrukturer, afhængigt af om de er på den skyggefulde side eller solrige. . Fra et energisynspunkt drager disse spiralformede vindmøller af Savonius-typen også fordel af Venturi-effekten forårsaget af størrelsen på den kanal, der indeholder dem, når vinden styrter ind. Vindenergi er forbundet med elektrisk energi leveret af vinduerne i dette tårn, som er lavet af gennemsigtige solpaneler.
Eksperimentelle løsningerI byen kan vi overveje installation af vindmøller med lodret akse, spiralformet, Venturi-effekt eller en blanding af disse forskellige teknikker, som har en lavere effektivitet, men som producerer elektricitet selv i svag vind og ikke genererer elektricitet.
Vindmøller kan også placeres på tårnets tag .
I 2012 bekræftede vindenergi sin status som anden kilde} til vedvarende elektricitet efter vandkraft: med en verdensomspændende produktion på 534,3 TWh repræsenterer den 11,4% af vedvarende elproduktion og 2, 4% af den samlede elproduktion.
En vindmølle, der bruges til at levere elektricitet til net, leverer omkring 2 MW inde i landet og 5 MW til søs, men mindre modeller er også tilgængelige.
For eksempel er nogle skibe nu udstyret med vindmøller til at betjene udstyr såsom aircondition. Typisk er disse så modeller med lodret akse designet til at give energi uanset vindretningen. En vindmølle af denne type, der leverer 3 kW, passer i en terning med en side på 2,5 m .
Nogle vindmøller producerer kun mekanisk energi uden at producere elektricitet, især til pumpning af vand isolerede steder. Denne driftsform svarer til den for de gamle vindmøller , som oftest kørte stenmøllesten; Faktisk er de fleste af de 20.000 vindmøller i slutningen af XVIII th århundrede Frankrig var for møllen .
Konkurrencesituationen inden for vindenergisektoren adskiller sig mellem de to vigtigste markedssegmenter: i vindsektoren på land var konkurrencen bredt spredt i 2016 med et stort antal aktører uden at opstå en producent med et dominerende sted på verdensmarkedet. De fleste af de største industrielle aktører kan stole på et aktivt nationalt marked, hvilket giver dem en solid base for at konkurrere om og vinde markedsandel på internationale markeder. Dette er især tilfældet for GE Wind i USA, Enercon, Senvion og Nordex i Tyskland, Suzlon i Indien og Goldwind, United Power og Mingyang i Kina. De andre aktører er svækkede og er genstand for en bevægelse for at konsolidere sektoren.
Offshore vindmarkedssegmentet er meget mindre og har stadig kun en begrænset international implementering: hovedsageligt begrænset til et par markeder i Nordsøen, Østersøen og ud for den britiske kyst, det forbliver i mindretiden af et mindretal af erfarne spillere blandt dem er verdens førende Siemens Wind Power med 80% af markedet og MHI Vestas, det fælles datterselskab, der blev dannet i 2013 af dansken Vestas , verdens nummer et i landet og den japanske Mitsubishi . Andre producenter er placeret på dette marked og har allerede leveret deres første maskiner, men er i vanskeligheder, fordi vækstudsigterne ikke er så store som håbet for øjeblikket. Siden 2013 har en konsolideringsbølge påvirket denne sektor: i 2013 fusionerede Vestas og Mitsubishi og derefter i 2014 oprettelsen af Adwen , et fælles datterselskab af Areva og Gamesa. I 2015 kom det franske Alstom, der udvikler havvindmøllen Haliade 150 , i hænderne på den amerikanske GE.
I vindkraft på land har den tyske Nordex og den spanske Acciona annonceret i oktober 2015deres intention om at fusionere deres kræfter for at komme ind på verdens top 5. Gamesa ledere annoncerede29. januar 2016at de havde indledt drøftelser med Siemens med henblik på at fusionere deres vindkraftaktivitet og skabe den tunge vægt i den globale sektor med omkring 15% markedsandel foran General Electric (11%) og Vestas (10%). Disse drøftelser resulterede i en aftale, der blev annonceret den17. juni 2016 : Hovedkvarteret for det nye selskab vil være placeret i Spanien, og det forbliver noteret på Madrid-børsen. Siemens vil eje 59% af den nye enhed og betaler en kontant betaling på 3,75 euro pr. Aktie til aktionærerne i Gamesa eller i alt mere end en milliard euro; Areva har tre måneder til at vælge mellem at sælge sin andel i Adwen eller købe Gamesas andel og derefter sælge hele virksomheden til en anden spiller; General Electric ville være interesseret. Inovember 2017, Siemens og Gamesa annoncerede en omstrukturering af op til 6.000 job i 24 lande. Da deres fagforening blev annonceret i midten af 2016, havde de to producenter 21.000 ansatte, inklusive 13.000 fra Siemens. Omsætningen faldt 12% mellem april ogseptember 2017på grund af en "midlertidig suspension" af det indiske marked, og koncernen forventer et kraftigt fald i 2018.
I første halvdel af 2016 så Vestas sin omsætning med 23%.
I 2015 ifølge en undersøgelse offentliggjort den 22. februar 2016af Bloomberg New Energy Finance (BNEF) blev General Electric afskediget af den kinesiske koncern Goldwind, der installerede 7,8 GW vindmøller i verden i løbet af året foran Vestas (7,3 GW ) og General Electric (5, 9 GW ). I 2014, Goldwind var 4 th med 4,5 GW installeret. Kina tegnede sig i 2015 halvdelen af verdensmarkedet og fem kinesiske producenter vises i top 10. Siemens den første europæiske ranking af 2015 den 4 th verden med 5,7 GW , hvoraf 2,6 GW offshore, segment, hvor han er den klart førende, fire gange større end nummer to; fusionen i diskussion med den spanske Gamesa (3,1 GW ) kunne bære det til en st sted i hele verden.
De ti største producenter i 2015 var:
NB: Vestas forbliver på 1 st sted for salg med 8400 € millioner mod 4180 M € for Goldwind.
I 2012 var de globale markedsandele for de største vindmølleproducenter ifølge BTM Consult følgende:
General Electric Wind afslutter sin opstigning, Vestas mister sin første plads efter tolv års regeringstid; tyskerne kommer tilbage i kraft; Kinas fire store vindmølleproducenter Goldwind, United Power, Sinovel og Mingyang er i Top 10, men ingen er i Top 5.
I offshore vindmøllesektoren loggede to af de største producenter, Areva og Gamesa , indjuli 2014en aftale om oprettelse af et joint venture, der ejes i lige store dele af de to grupper, med det formål at 20% markedsandel i Europa i 2020 samt at placere sig på det asiatiske marked, især kinesisk, i slukket fase. Gamesa har en 5 MW vindmølleprototype og Areva 5 til 8 MW- maskiner , inklusive 126 enheder installeret i slutningen af 2014 eller 630 MW og 2,8 GW i projektporteføljen. Ved at tage det bedste ud af hver teknologi har joint venture til hensigt at ende med en enkelt 5 MW platform .
I 2010 var de store vindmølleproducenters globale markedsandele ifølge Make Consulting som følger:
De største producenter af vindmøller bygger maskiner med en kapacitet på omkring 1 til 6 MW . Der er mange, mange andre producenter af vindmøller, nogle gange meget små til individuelle eller nicheanvendelser.
De vigtigste producenter af vindmøller var oprindeligt hovedsageligt fra Danmark og Tyskland, lande, der investerede meget tidligt i denne sektor. I 2010 øger nogle lande deres investeringer for at indhente, såsom USA med GE Wind, som næsten har fordoblet sin markedsandel på fem år, eller Frankrig med Areva , der indtil 2007 havde 70% af kapitalen. 12 th ranking 2010). Markedet blev præget i 2010 af fremkomsten af asiatiske spillere (8 ud af top 15), der formåede at vinde markeder i Vesten.
Ikke udtømmende liste over producenter:
I januar 2009Ifølge Renewable Energies Union (SER) havde vindenergisektoren i gennemsnit skabt 33 nye job om dagen i Europa i løbet af de foregående fem år.
En metode, der bruges til at udnytte og lagre overskydende produktion fra vindmøller, består i at koble dem til pumpelager inden for vandvindkraftværker : en vindmøllepark genererer elektricitet ved hjælp af vindmøller. En del af denne elektricitet sendes til nettet for at levere forbrugere, det overskydende bruges til at pumpe vand til et højdereservoir. I perioder med svag vind turbineres vandet fra reservoiret i et vandkraftværk og opbevares i et lavt reservoir; den således opnåede elektricitet sendes til netværket.
Et projekt af denne type har været operationelt på De Kanariske Øer på øen El Hierro siden 2014. Dette 11,5 MW- system undgår den årlige transport af 6.000 tons brændselsolie med tankskibe og emission af 18.000 ton CO 2. I den første driftshalvdel dækkede dette system i gennemsnit 30,7% af øens elefterspørgsel ifølge realtidsdata frigivet af netoperatøren Red Eléctrica de España (REE).
Eole Water er et fransk selskab inden for vandproduktionssystemer ved luftkondensering. Det har udviklet drikkevandsproduktionskapacitet fra vind- eller solenergi.
I slutningen af sin levetid, eller når den bliver forældet, kan en vindmølle erstattes af en mere effektiv model. Derefter videresælges den enten på det internationale brugte marked eller demonteres.
Hvis genanvendelse af det stål, der udgør masten, kobber og elektronisk udstyr, er mestret, udgør behandlingen af knivene et problem. Sammensat af en blanding af glasfiber og kulfiber bundne med polyester harpiks , deres forbrænding frembringer mikropartikler som tilstopper filtrene forbrændingsanlæg.
Nogle virksomheder (hvis datterselskab Remondis Olpe tyske koncern Remondis (de) ), der specialiserer sig i genanvendelse og i den komplekse behandling af knive (inklusive kompositmateriale, er tæt på skrogene til lystfartøjer ). De store knive skæres in situ i fragmenter på 13 meter eller derunder og føres derefter til et forarbejdningsanlæg (der er tre i Nordrhein-Westfalen ). Metallerne genbruges, og kompositterne knuses og videresælges som cementplantebrændstof, idet silicaen i glasfiberen også er en nyttig ingrediens i cementen. De elektriske og elektroniske komponenter genbruges af en specialiseret sektor. I første halvdel af 2015 blev 158 vindmøller demonteret i Tyskland, og det mellemfristede marked er mættet (24.800 vindmøller er aktive i Tyskland).
Vindmøllens fundamenter planeres kun ned til 1 m dybde, så landbrugsaktiviteter kan genoptages, men efterlader store armerede betonsokler nedgravet i kælderen.
I Frankrig er installationen af en indenlandsk vindmølle reguleret; de gældende regler varierer afhængigt af størrelsen på vindmøllen. Webstedet Service-public.fr specificerer de regler, der skal overholdes for en vindmølle med en maksimal højde på 12 meter uden byggetilladelse. Manglende overholdelse af disse regler udsætter gerningsmanden for en bøde på € 1.200. Ansøgning om byggetilladelse er obligatorisk ud over 12 meter. Det er ikke sandsynligt, at alle områder modtager en indenlandsk vindmølleinstallation; fire hovedområder er uden for grænserne. Andre regler skal tages i betragtning. For eksempel er det nødvendigt at anmode om en godkendelsesgodkendelse, hvis det land, hvorpå vindmøllen skal installeres, havde en skovbrugsdestination. For en vindmølle på mindre end 50 meter skal en afstand på mindst tre meter respekteres i forhold til bydelens linie. Naboer skal informeres på forhånd om installation af en vindmølle. Standard EN 50 308 : "Vindgenerator, beskyttelsesforanstaltninger, krav til design, drift og vedligeholdelse" gælder for vindkraft.
Med hensyn til akustik i vindmølleparker, ICPE - dekret af 26. august 2011, gældende siden 1 st januar 2012, regulerer dette område. Dette dekret vedrører alle franske offentlige og private arbejderparker eller "arbejder vedrørende bygninger og deres udstyr underlagt en erklæring eller godkendelsesprocedure". Visse omstændigheder karakteriserer indblandingen i roen i kvarteret eller sundhedsskader såsom "manglende overholdelse af de betingelser, der er fastsat af de kompetente myndigheder med hensyn til enten udførelsen af værkerne, eller brugen eller driften af materialer eller udstyr" , "Manglen på passende forholdsregler for at begrænse denne støj" eller endda "unormalt støjende opførsel".
For at kontrollere støj fra vindmøller udføres udviklingsundersøgelser i fremtidige vindmølleparker, disse målinger udføres på niveau med regulerede fremvækstzoner (ZER) i en til flere uger. Målet er derefter at bestemme den omgivende støj fra det sted, hvor vindmøllerne skal placeres, ved først at modellere støj fra fremtidige vindmøller.
Nye målinger foretages efter anlæggelsen af vindmøllerne, disse målinger foretages ved skiftevis nedlukningsfaser og driftsfaser for vindmøllerne. Hvis der under disse målinger er en overskridelse på 3 til 5 dB over 35 dB, skal der beregnes et maskinspændingsprogram for at reducere støj.
ICPE-reglerne tillader præfekten, i tilfælde af klager fra beboerne, at anmode om en ekspertise på stedet. Hvis dette viser, at støjbestemmelserne ikke er blevet respekteret, kan parken stoppes. I praksis har lukningen af en park for manglende overholdelse af akustiske regler dog aldrig fundet sted.