L'énergie éolienne et son impact sur la santé

C'est l'énergie cinétique de l'air qui se déplace dans un "conduit" de vent : c'est aussi une force exercée par le vent sur les pales d'une hélice d'une éolienne. Les éoliennes et le corps humain favorisent la conversion de l'énergie cinétique en énergie mécanique.

Les éoliennes renfermant un générateur électrique font que l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique : les éoliennes portent le nom d'aérogénérateurs.

Notre corps humain possède aussi des composants électriques mais en nombre bien inférieur à celui des aérogénérateurs.

Le but de ce dossier est de faire un topo sur les éoliennes, l'air dans le corps humain, et des effets éventuels des aérogénérateurs sur la santé.

 

1) L'énergie éolienne

    A) Généralités

    B) Fonctionnement d'une éolienne

2) Les impacts environnementaux de l'énergie éolienne

    A) L'air dans le corps humain

    B) Les effets éventuels des aérogénérateurs sur la santé

 

1) L'énergie éolienne

A) Généralités

La quantité d'énergie électrique dépend de la puissance, P, exercée par le vent sur les éoliennes telle que :

P = 0,5aSV^3

a : densité de l'air.

S : surface balayée par le vent.

V : vitesse du vent.

Pour qu'une éolienne fonctionne, la vitesse moyenne du vent doit être supérieure ou égale à 5 m/s ce qui est le cas sur 1/4 de la surface de la Terre ; or, seulement 4% des sites favorables à l'implantation des éoliennes sont exploitables.

La raison est simple : le potentiel actuel des éoliennes et pour des raisons de sécurité font que les rafales de vent supérieures à 17 m/s ne sont pas exploitables.

La puissance délivrée par l'éolienne ne dépassera alors jamais les 080 kW par jour comme le montre le graphe suivant :

Courbe evolution de la puissance du vent en fonction de sa vitesse

B) Fonctionnement d'une éolienne

L'énergie éolienne est utilisée par les moulins à vent et par les éoliennes.

Les moulins à vent ont une origine remontant au VII ème siècle en Perse (Sud de la Grèce). Ils étaient exploités pour l'irrigation des terres pour les rendre fertiles, ainsi que pour écraser le grain.

Mais c'est surtout au Moyen Age que les moulins à vent se sont considérablement développés notamment aux Pays Bas qui s'en servaient (encore aujourd'hui) pour pomper l'eau des rivières et des canaux.

La fabrication de l'huile et du papier a alors connu un véritable essort pendant cette période.

Ce n'est qu'en 1891 que le vent est utilisé pour produire de l'électricité : le météorologiste danois Paul LACOUR (1846-1908) couple un moulin à vent classique avec un générateur d'électricité ; l'éolienne prend alors naissance et a aujourd'hui la forme suivante :

 

Coupe d'une éolienne

(fond d'image Wikipedia Deutschland)

 

L'éolienne est constituée entre autres d'une hélice de diamètre compris entre 30 et 40m avec 3 pales (généralement en fibre de carbone) le tout imbriqué dans un rotor.

 

Le rotor et ses pales : c'est la composante primordiale lors de l'élaboration des éoliennes car très peu de fabricants dans le monde peuvent les construire et les transporter.

Le nombre de pales dépend des moyens financiers des personnes : or, qu'il y ait une ou trois pales, la capacité de production d'électricité ne diffère guère si ce n'est au démarrage.

De plus, la durée de vie d'une pale ne dépasse pas en général les 15 ans : en effet, les particules de poussières et de glace usent les pales au fil du temps ; il est évident qu'il n'est pas rentable d'avoir des éoliennes au Nord de la Norvège (glace) et dans le Sahara (sable).

D'où l'intéret d'avoir moins de pales mais des pales plus longues pour recueillir une puissance du vent plus élevée ( voir formule dans la partie 1)A)).

Le moyeu : c'est le support des pales. Il comporte un processus mécanique parfois complexe fonction du nombre de parles et de la longueur des pales.

Son diamètre atteind en général celui de la hauteur de la tour (40m) pour une puissance générée de 600 kW.

Mais un diamètre deux fois plus grand quadruple la surface de réception du rotor et donc la puissance générée par l'éolienne.

La nacelle : elle comprend l'essentiel de la capacité de production d'électricité qui fait qu'elle pèse 30 tonnes.

Les fondations : une éolienne pèse 400 tonnes ce qui implique une excellente mise à la terre ; le transformateur se doit alors d'être près du sol pour être relier aux cables souterrains.

 

Les aérogénérateurs sont apparus à la fin du 19ème siècle.

Ils comprennent un groupe hydraulique permettant un freinage d'urgence ainsi que d'autres composants.

 

2) Les impacts environnement de l'énergie éolienne

La conférence de Kyoto de Décembre 1997 a fait que les 2/3 des habitants de la planète se sont engagés à réduire les émissions de gaz responsables de l'effet de serre.

D'où la décision de diminuer la consommation d'énergies fossiles au profit d'énergies renouvelables comme l'éolien.

Cependant, l'énergie éolienne n'a pas que des avantages.

A) L'air dans le corps humain

Des dessins valant mieux que des explications au niveau du texte, voici un schéma montrant le phénomène de transport des molécules d'air ce qui implique la conversion de l'énergie éolienne en énergie mécanique permettant la nutrition du corps humain.

Phenomenes de transport et nutrition des etres vivants

B) Les effets éventuels des aérogénérateurs sur la santé

L'implantation des éoliennes est conditionnée à une situation environnementale particulière notamment lorsque des effets sur la santé et le comportement des êtres vivants peuvent être mis en jeu.

C'est le cas dans les situations suivantes :

-Le bruit : la production de son par les éoliennes est l'équivalente de celle d'un lieu de travail voire à celle d'une route nationale (55 décibels).

Cependant, un meilleur aérodynamisme des pales permet de réduire considérablement l'intensité du bruit.

-La vue : avec une hauteur atteignant ou dépassant les 40m, les éoliennes ne passent pas inaperçues ; beaucoup de réserves sont émises à ce sujet.

D'un autre côté, les lignes à haute tension sont nettement plus visibles et occupent plus l'espace.

Les éoliennes produisent une énergie propre allongeant la liste des avantages par rapport à une ligne à haute tension.

De plus, les parcs à éoliennes constituent un attrait touristique important comme au Danemark et en Angleterre.

-Les animaux (en particulier les oiseaux) : la plupart des oiseaux parviennent à reconnaître les éoliennes notamment l'hélice.

Les aigles sont les victimes principales des éoliennes car étant plus occupés par le désir de chasse que par la vigilance.

D'où l'importance de ne pas installer un parc d'éoliennes dans un couloir d'oiseaux migrateurs.

 

Quelques chiffres en 2006

Rendement des éoliennes : 40%

Pays

Puissance générée par les éoliennes (MW)

Allemagne

20 000

[...]

 

Danemark

11 000

[...]

 

France

2 000

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