La plupart des grandes \u00e9oliennes \u00e0 axe horizontal visibles dans les parcs terrestres ou en mer poss\u00e8dent trois pales. Ce choix ne r\u00e9pond pas \u00e0 une r\u00e8gle absolue : il r\u00e9sulte d\u2019un compromis \u00e9prouv\u00e9 entre la quantit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie capt\u00e9e, la stabilit\u00e9 de la machine, les contraintes m\u00e9caniques et le co\u00fbt de fabrication. Des rotors \u00e0 deux pales existent aussi, mais leur conception impose d\u2019autres arbitrages.<\/p>\n
Le vent exerce une force sur les pales, profil\u00e9es comme des ailes d\u2019avion. La diff\u00e9rence de pression entre leurs deux faces cr\u00e9e principalement une portance qui entra\u00eene le rotor. Celui-ci transmet sa rotation \u00e0 un g\u00e9n\u00e9rateur, directement ou par l\u2019interm\u00e9diaire d\u2019un multiplicateur de vitesse. Le nombre de pales influe donc sur la fa\u00e7on dont le rotor interagit avec le vent et sur les efforts auxquels les pi\u00e8ces sont soumises.<\/p>\n
Ajouter des pales peut augmenter le couple de d\u00e9marrage et permettre au rotor de tourner sous des vents plus faibles. Mais chaque pale ajoute du poids, de la mati\u00e8re et des efforts sur le moyeu, la nacelle et la tour. Les pales perturbent aussi le flux d\u2019air qui arrive aux suivantes. Au-del\u00e0 d\u2019un certain nombre, le gain a\u00e9rodynamique devient limit\u00e9 au regard des co\u00fbts et des contraintes structurelles suppl\u00e9mentaires.<\/p>\n
Avec trois pales r\u00e9parties r\u00e9guli\u00e8rement autour du moyeu, la masse du rotor est \u00e9quilibr\u00e9e et la rotation reste relativement r\u00e9guli\u00e8re. Le passage successif des pales limite les variations de pouss\u00e9e et de couple par rapport \u00e0 certaines configurations \u00e0 deux pales, dont les charges peuvent varier davantage avec la position du rotor et les turbulences rencontr\u00e9es pr\u00e8s de la tour. Cette dynamique compte pour la fatigue des composants, le confort acoustique et la dur\u00e9e de vie de l\u2019installation.<\/p>\n
Le rotor tripale peut aussi tourner \u00e0 une vitesse adapt\u00e9e \u00e0 une production efficace tout en ma\u00eetrisant le bruit a\u00e9rodynamique en bout de pale. Il n\u2019a pas besoin d\u2019un tr\u00e8s grand nombre de pales pour capter une part importante de l\u2019\u00e9nergie du vent. Pour les grands mod\u00e8les destin\u00e9s \u00e0 produire de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 sur le r\u00e9seau, l\u2019exp\u00e9rience industrielle a ainsi consacr\u00e9 le tripale comme une solution robuste, reproductible et compatible avec des machines de grande puissance.<\/p>\n
Le chiffre de trois n\u2019est toutefois pas un maximum th\u00e9orique de rendement. La limite de Betz indique qu\u2019un rotor id\u00e9al ne peut extraire plus d\u2019environ 59 % de l\u2019\u00e9nergie cin\u00e9tique du vent qui traverse sa surface : l\u2019air doit continuer \u00e0 s\u2019\u00e9couler derri\u00e8re les pales. Le rendement r\u00e9el d\u00e9pend du profil et de la longueur des pales, de la vitesse du vent, du r\u00e9glage du rotor, des pertes m\u00e9caniques et \u00e9lectriques, ainsi que des conditions d\u2019exploitation. Le nombre de pales n\u2019explique donc pas, \u00e0 lui seul, la performance d\u2019une \u00e9olienne.<\/p>\n
Un rotor bipale est plus l\u00e9ger et peut r\u00e9duire la quantit\u00e9 de mat\u00e9riaux n\u00e9cessaires. Il tourne souvent plus vite et peut \u00eatre con\u00e7u avec une nacelle ou un moyeu diff\u00e9rents. Ces caract\u00e9ristiques peuvent pr\u00e9senter un int\u00e9r\u00eat pour certains concepts ou certains march\u00e9s. Elles ne signifient pas automatiquement que l\u2019\u00e9olienne co\u00fbtera moins cher sur toute sa dur\u00e9e de vie.<\/p>\n
La r\u00e9partition des masses d\u2019un rotor \u00e0 deux pales varie davantage au cours de la rotation. La machine doit absorber des efforts cycliques plus marqu\u00e9s, notamment lorsque les pales passent devant la tour ou rencontrent des rafales et des turbulences. Des solutions techniques, comme un moyeu articul\u00e9, peuvent limiter ces charges, mais elles ajoutent de la complexit\u00e9. Le choix doit donc consid\u00e9rer l\u2019ensemble de la turbine, ses fondations, sa maintenance et son environnement de vent.<\/p>\n
Les rotors monopales ont \u00e9galement \u00e9t\u00e9 exp\u00e9riment\u00e9s. Ils n\u00e9cessitent un contrepoids pour \u00e9quilibrer la pale et peuvent tourner rapidement, mais leur fonctionnement, leur bruit et leur comportement m\u00e9canique rendent leur adoption moins courante pour les grandes installations commerciales.<\/p>\n
Toutes les machines \u00e9oliennes ne ressemblent pas \u00e0 une \u00e9olienne tripale. Les petits moulins multipales utilis\u00e9s historiquement pour pomper de l\u2019eau privil\u00e9gient un couple \u00e9lev\u00e9 \u00e0 faible vitesse. Les \u00e9oliennes \u00e0 axe vertical, comme les mod\u00e8les de type Darrieus ou Savonius, suivent d\u2019autres principes et peuvent avoir des formes tr\u00e8s diff\u00e9rentes. Les prototypes et les syst\u00e8mes pour des usages sp\u00e9cifiques explorent eux aussi des architectures vari\u00e9es.<\/p>\n
Le tripale s\u2019est donc impos\u00e9 dans les grandes \u00e9oliennes modernes parce qu\u2019il r\u00e9unit de bonnes performances a\u00e9rodynamiques, des charges m\u00e9caniques ma\u00eetrisables et une conception industrialisable. Deux pales peuvent \u00e9conomiser de la mati\u00e8re dans certaines configurations, tandis que davantage de pales peuvent aider \u00e0 d\u00e9marrer \u00e0 faible vitesse, mais chaque avantage doit \u00eatre compar\u00e9 aux co\u00fbts, aux vibrations, au bruit et \u00e0 la maintenance. Le bon nombre d\u00e9pend finalement de la machine et de son usage; pour la production \u00e9lectrique \u00e0 grande \u00e9chelle, trois demeure le compromis le plus r\u00e9pandu. Les ing\u00e9nieurs doivent aussi tenir compte du transport des pales, des op\u00e9rations de maintenance et des vents propres au site retenu.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Les grandes \u00e9oliennes ont g\u00e9n\u00e9ralement trois pales parce que cette configuration \u00e9quilibre la capture du vent, les contraintes m\u00e9caniques et les co\u00fbts. Voici pourquoi les rotors \u00e0 deux pales restent moins courants.<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":10204,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"content-type":"","_lmt_disableupdate":"no","_lmt_disable":"","page_builder":"","footnotes":""},"categories":[25,3002],"tags":[4213,3476,3475,4210,4212,4211],"class_list":["post-10202","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-energie","category-lexique","tag-aerodynamique","tag-energie-eolienne","tag-energies-renouvelables","tag-eolienne","tag-rotor-tripale","tag-trois-pales"],"yoast_head":"\n