Les éoliennes: Rentabilité en fonction de la hauteur

Bonjour
La hauteur des éoliennes est impressionnante. Je suppose que les ingénieurs ont fait leurs comptes et que construire des éoliennes de grande hauteur est plus rentable qu'en construire de petite taille.
Pourtant, j'aimerais en savoir plus à ce sujet. Dans certains cas, une éolienne de faible taille installée à proximité du lieu de consommation de son électricité, et sur un site qui s'y prête, en raison du relief par exemple, ne serait-elle pas plus judicieuse que d'utiliser le courant transporté depuis une grande éolienne lointaine ?
Bref, comment varie la rentabilité des éoliennes en fonction de leur hauteur, en tenant compte du coût de leurconstruction et de leur maintenance ?

La hauteur c'est l'affaire deux phénomènes :

• Les vents sont présents et plus "constants" à partir d'une certaine hauteur
  
• Plus l'éolienne est haute et plus les pales peuvent être grandes (logique) donc plus la force que l'on va pouvoir récupérer sera grande et plus on pourra produire d'électricité
  

On regroupe les éoliennes en parc avec de très grosses éoliennes pour réduire les coûts par foisonnement : un seul poste de raccordement au réseau etc.

Cependant comme tu le dis, si l'on a envie d'utiliser l'énergie éolienne localement, sur un site isolé par exemple, c'est possible et la faible taille peut être suffisante. Cependant sur un "petit réseau", c'est impossible d'assurer l'équilibre production/consommation : on consomme que lorsque que l'on produit. Il faut donc stocker l'électricité. Sous quelle forme comment etc, je vais créer un sujet prochainement. On peut pomper de l'eau, compresser du gaz, électrolyser l'eau pour produire de l'hydrogène, charger des batteries, etc. Tout ce qu'il faut savoir c'est que selon l'application ce sera tel ou tel moyen de stockage. Et passer par cette case même si cela implique des pertes, c'est aussi rendre l'énergie disponible comme on le souhaite par la suite. C'est le gros enjeu des prochaines années, comment stocker le plus d'énergie possible !

Pour ce qui est de la rentabilité en fonction de la hauteur du coût de construction et de maintenance, si on construit des éoliennes de plus en plus grande c'est que c'est bénéfique pour l'investisseur donc le producteur, nécessairement

Merci, Tarhar, mais je reste un peu sur ma faim. J'aurais voulu savoir par exemple: En un lieu donné, combien d'éoliennes de 30 mètres de haut faut-il construire pour récupérer autant d'énergie électrique qu'une éolienne de 60 mètres ? (et quels sont les côuts relatifs de construction ?)

Pour te donner un ordre de grandeur, regarde sur le schéma, une éolienne de 50m de haut a une puissance nominale de 750kW alors qu'une éolienne de 100m de haut a une puissance nominale de 3000kW. Il faudrait donc 4 éoliennes de 50m de haut pour produire autant qu'une seule éolienne à 100m de haut. En fait c'est mathématique. Pour l'aérodynamique, la théorie des similitudes fonctionne très bien ! Cela veut dire que l'on peut faire nos calculs avec des grandeurs adimensionnelles.

Finalement ce qui va nous déterminer la puissance nominale de notre éolienne c'est la surface balayée par les pales (l'aire du cercle sur le dessin). Or l'aire d'un cercle correspond à, je le rappelle : PI*LongueurPale²

Donc si on multiplie la longueur de la pale par 2, on aura multiplié la puissance nominale de l'éolienne par 4, c'est pour cela que d'avoir de grosses éoliennes est plus rentable. Et cela alors que notre éolienne ne tourne pas plus vite.

On va économiser niveau matériaux et cela va nous revenir moins cher au kW.

Un détails de calcul, je ne pourrais pas te le faire parce qu'il faudrait que je fasse faire des devis pour être réaliste et que je ne compte pas acheter une éolienne pour la mettre dans mon petit appartement .

Une chose est sûre, la surface au sol sera moindre et si le terrain est en plus escarpé ça sera bien plus simple de positionner une seule éolienne que 4...

Peut être que quelqu'un à une autre idée sur le sujet ?

Cependant là on parle bien de production à distribuer sur le réseau pas localement...

Il faudrait donc 4 éoliennes de 50m de haut pour produire autant qu'une seule éolienne à 100m de haut. En fait c'est mathématique.

OK. J'aurais dû le voir tout de suite   
Reste que je n'ai aucune idée du coût de construction d'une éolienne de 50m et d'une autre de 100 m...

Euh non, tu n'aurais pas dû le voir tout de suite, ce n'était pas si évident que cela. Si j'ai dit que c'était mathématique c'est simplement que la formule l'est :

Pvent = 1/2 rho*A*V^3

Rho, c'est la masse volumique de l'air (de l'eau pour une hydrolienne tant qu'à faire ). Elle vaut 1,2kg/m3
A, c'est la surface balayée (c'est elle qui augmente quand on augmente la longueur de la pale et donc la hauteur de l'éolienne)
V c'est la vitesse du vent (vitesse du courant d'eau dans le cas d'une hydrolienne).

L'autre facteur important c'est la puissance 3 qui relie la vitesse du vent à la puissance, c'est super ça ! 2x plus de vent c'est 8x plus de puissance !

Je vais te chercher plus d'infos sur les coûts de construction d'une éolienne en fonction de sa taille

Je t'ai trouvé une étude complète sur le facteur d'échelle.

Elle est assez complète et tu as tout à la fin deux tableaux comparatifs sur deux éoliennes : une de 1.5MW et une de 3MW tu pourras remarquer au passage que la hauteur du rotor ne passe que de 70 à 90m.

Tu as tous les détails sur les coûts de maintenance, d'exploitation, d'investissement, d'investissement et sur la production tu pourrais espérer.

Il y a juste une seule petite contrainte ... c'est en anglais évidemment !
Wind Turbine Design Cost and Scaling Model - L. Fingersh, M. Hand, and A. Laxson