Avec GREENELEC et ENERCON, un alternateur synchrone spécialement conçu pour des éoliennes

L’alternateur synchrone qui se trouve dans l’éolienne GREENELEC 1 fournie par ENERCON à GREENELEC Europe SA à Couvin est un alternateur multipolaire, ce qui signifie qu’il possède de très nombreux pôles. « Il y en a tellement qu’on ne parvient pas à les compter!! », s’exclamait vers midi un enfant lors du montage le 21 septembre 2006.

Les éoliennes synchrones ont un alternateur basé sur une grande bague multipolaire : les nombreux pôles de cuivre qui sont placés autour de cette bague tournent à la même vitesse que les pales et en passant dans un champ magnétique, génèrent l’énergie électrique que les modules électronique transformeront en un courant de qualité parfaite …

On sait qu’un fil de cuivre qui se déplace dans un champ magnétique (un pôle magnétique tel que celui créé par un aimant par exemple) subit une transformation : ses électrons se déplacent et créent un courant électrique. Dès qu’il y a passage devant un pôle, il y a déplacement des électrons dans le fil de cuivre et il y a donc naissance d’un courant électrique. S’il n’y a que deux pôles (un positif, un négatif), il y a très peu de courant électrique si le bobinage de cuivre tourne lentement. C’est la raison pour laquelle l’alternateur qui équipe l’éolienne de Couvin a été fabriqué avec un très grand nombre de pôles, et il y en a tellement que pour pouvoir les placer l’un à côté de l’autre, il fut nécessaire de prévoir une grande bague qui fait près de cinq mètres de diamètre et pèse 60 tonnes avec beaucoup de cuivre assez coûteux ! L’avantage est qu’avec un si grand nombre de pôles, l’alternateur produit de l’électricité même s’il tourne très lentement et il peut tourner à des vitesses très variables, comprises entre deux tours par minute et vingt tours par minute ! En fait, il est directement placé sur l’arbre lent que font tourner les pales et il tourne donc exactement à la même vitesse que les pales. Il n’y a pas de chaîne cinétique car c’est l’arbre lent qui porte les pales et aussi l’alternateur synchrone et il n’y a donc aucune perte d’énergie pour le frottement d’engrenages, pas de bruit, pas de vibrations car rien ne tourne rapidement, pas d’usure, pas d’huile à remuer, pas de fuites, pas de risque d’incendie.

Les éoliennes synchrones ont une nacelle arrondie abritant un générateur annulaire (un disque de grand diamètre qui tourne avec l’arbre lent) : aucune chaîne cinétique, aucune perte d’énergie, grande performance, aucune vibration, ni bruit mécanique, ni usures, ni fuites d’huile, ni risques d’incendies et surtout une grande quantité d’énergie électrique de parfaite qualité en corrigeant même les petites perturbations circulant sur le réseau.

De plus, l’énergie électrique qui sort de l’alternateur varie avec le vent et le courant électrique généré par l’alternateur synchrone multipolaire passe par un container où l’électronique règle très précisément la tension et la fréquence pour le réseau. C’est si bien fait, si parfait à la sortie de l’éolienne que cette électricité ne peut admettre que le réseau soit un peu imparfait et l’éolienne va même corriger automatiquement toutes les variations que connaîtra le réseau qui lui arrive. Si par exemple quelqu’un allume un gros moteur à proximité, dans cette zone de Couvin, l’éolienne corrigera immédiatement la baisse soudaine de tension avant même que les distributeurs de réseau ne s’en aperçoivent. L’énergie électrique générée par cette éolienne synchrone est donc d’une très grande qualité si bien qu’elle ne peut être comparée à la mauvaise qualité de l’énergie électrique asynchrone.

Module électronique de base pour la génération électrique.

Pour résumer, disons que dans l'éolienne GREENELEC 1 de Couvin, rien que l’alternateur en fait un must technologique en comparaison avec les nombreuses éoliennes multi-mégawatt qui se sont installées actuellement, notamment en Wallonie car, pour faire bref, c’est l’électronique qui remplace la mécanique pour un développement vraiment durable...

Une longue période de paramétrage et d’essais allait alors débuter pour cette éolienne dont, outre la technologie du mât en béton postcontraint (des modules préfabriqués empilés et stabilisés par des câblages inox) et la hauteur inédite de l’éolienne (146 m au total, la plus grande de Wallonie), les nombreux visiteurs sont enchantés par l’alternateur synchrone (évitant le multiplicateur, où l’électronique remplace la mécanique) et surtout par les pales de 41 mètres en matériaux composites, disposant d’une double fixation, d’une excellente protection antifoudre, présentant une forme bien vrillée et concave, dotées de spoilers à proximité du rotor augmentant encore la conversion de la puissance du vent ! Les résultats des premiers mois de fonctionnement permettent de confirmer les attentes: Au total, quelque 1.500.000 kWh ont été produits et, tenant compte des 2149 heures de fonctionnement effectif et de l’indice de disponibilité de 97% prévu, la production présente une puissance moyenne de l’ordre de 675 kW et est donc nettement supérieure aux attentes résultant des mesures de vents. La situation fut dès le départ particulièrement encourageante.