Quantité d'électricité à partir de l'énergie éolienne
La vitesse du vent est souvent mesurée en mètre par seconde. On trouvera ci-dessous une conversion approximative de la vitesse en kilomètres à l'heure (Km/h) :
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m/s |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
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Km/h |
14,4 |
21,6 |
28,8 |
36,0 |
43,2 |
50,4 |
57,6 |
La quantité d'énergie disponible dans le vent est proportionnelle au cube de la vitesse du vent (par exemple, si la vitesse du vent double, la quantité d'énergie du vent augmente de 2 x 2 x 2 = 8 fois!). Généralement, la vitesse du vent doit être supérieure à 3 m/s pour qu'un système d'énergie éolienne puisse commencer à produire de l'électricité; celle-ci est appelée vitesse « de démarrage » (ou « de fourniture »). La vitesse « d'arrêt », d'habitude de près de 20 m/s, est la vitesse à laquelle l'éolienne cesse de fonctionner afin de se protéger contre les dommages. La quantité précise d'énergie pouvant être extraite du vent est compliquée (à calculer) et dépend de certains facteurs tels que la variabilité et la distribution de la vitesse du vent, la hauteur du rotor, le diamètre de la surface balayée par le rotor, et la densité de l'air.
Lorsque l'énergie est extraite du vent, la vitesse locale du vent diminue. Théoriquement, si on extrait toute l'énergie du vent, ce dernier s'arrêterait complètement! Cependant, en réalité, on ne peut retirer toute l'énergie du vent. Le taux maximum d'énergie qu'un système d'énergie éolienne idéal peut extraire est approximativement de 59 % -- ce pourcentage étant appelé la limite de Betz.
Pour déterminer la quantité d'électricité qui peut être produite par une turbine à partir du vent, on doit connaître la vitesse du vent dans le temps et la quantité d'électricité qu'une turbine peut produire à différentes vitesses du vent. La vitesse du vent est souvent exprimée sous forme de courbe de distribution de la vitesse du vent, qui décrit le nombre d'heures par an pendant lesquelles le vent souffle à différentes vitesses.
 Une distribution mathématique, la « distribution de Rayleigh » (voir la figure à droite), donne une bonne approximation de la distribution du vent au niveau d'un site donné. Chaque modèle d'aérogénérateur est testé par le constructeur ou par les services d'une tierce partie pour mesurer l'énergie électrique fournie à différentes vitesses, ce qui représente la « courbe de puissance » de l'éolienne. La combinaison de la courbe de distribution du vent d'un site et la courbe de puissance d'une turbine particulière donne l'énergie électrique estimée que l'éolienne pourrait produire au niveau de ce site.
Les collines, les crêtes montagneuses et les vallées peuvent bloquer le vent ou créer une turbulence indésirable pour un système d'énergie éolienne, de sorte que l'installation d'un système d'énergie éolienne sur une colline et sur une tour peut augmenter la quantité d'énergie disponible. En raison des frottements au sol, la vitesse du vent augmente à mesure que l'on s'élève. Dans les espaces plus ouverts, la vitesse du vent augmente de 12 % à chaque fois que la hauteur double. Une petite augmentation de la vitesse du vent conduit à une grande augmentation de la puissance d'énergie disponible, car l'énergie disponible dans le vent est proportionnelle au cube de la vitesse du vent.
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