Les composants d'une éolienne à axe horizontal sont un rotor (pales et moyeu), une chaîne de transmission (arbre lent, multiplicateur, arbre rapide), un générateur, et des systèmes d'orientation, de freinage et de réglage du calage logés dans la nacelle au sommet d'un mât. Cette page nomme ces composants, montre quelques réalisations, et donne la répartition des coûts d'un aérogénérateur.

Au sommaire :

• Du vent au générateur
• Les petites éoliennes
• Répartition des coûts

1 : Composants d'une éolienne : du vent au générateur

Le monde des aérogénérateurs est dominé par l'éolienne à axe horizontal, qui s'est imposée face aux axes verticaux, notamment sur l'usure et la maintenance. Nous ne décrivons donc que les composants de ce type de turbine, sans entrer dans le détail de chacun.

Quand le vent entraîne les pales (3), celles-ci font tourner l'arbre lent (6), le multiplicateur (8), l'arbre rapide (20) et finalement le générateur (14). Le multiplicateur est un train d'engrenages, une véritable boîte de vitesses, qui transmet la rotation de l'arbre lent (6), à l'entrée, à l'arbre rapide (20) du générateur.

Un groupe hydraulique (9), placé devant l'essieu principal, amortit le système d'orientation, commande l'arrêt d'urgence automatique et, le cas échéant, le calage des pales. Enfin, une girouette et un anémomètre placés sur l'éolienne fournissent les informations nécessaires pour l'orienter automatiquement face au vent.

La coupe d'une nacelle et sa légende. Les numéros cités dans le texte (3, 6, 8, 9, 14, 20) s'y retrouvent : pales, arbre lent, multiplicateur, groupe hydraulique, générateur, arbre rapide.

Voici une autre réalisation, la V27 de Vestas, éolienne à pas variable de 225 kW de technologie danoise :

La nacelle d'une V27 de Vestas en écorché, avec sa légende. Le multiplicateur (6) relie l'arbre primaire (2) au générateur (9).

2 : Composants d'une petite éolienne : l'alternateur

Sur les petites éoliennes qui suivent, le rotor entraîne directement l'alternateur, sans multiplicateur. Le premier écorché montre une pale fixée sur un plateau, devant le corps de l'alternateur.

Une petite éolienne en vue éclatée : la pale se fixe sur un plateau monté sur l'arbre de l'alternateur.

L'alternateur en coupe : le stator, les deux rotors, les roulements, le redresseur et le câble de sortie.

Une variante inverse l'alternateur. Sur son modèle de 1 500 watts, Bergey Windpower place les aimants permanents à l'intérieur d'un « boîtier à aimants », sur lequel les pales sont montées directement. Le courant traverse les bobines du stator, fixées à la bride du cadre principal. Le palier du rotor, entre le stator et le boîtier, est un palier de roue de voiture.

Éolienne à alternateur inversé et sa légende : les aimants tournent autour du stator fixe.

3 : Coût des composants d'une éolienne : répartition

La répartition suivante nous donne l'ordre de grandeur de la part de chaque composant dans le coût d'un aérogénérateur. Les pourcentages sont ceux que nous reportons ici sans source précise ; ils totalisent 100 %.

• Pales : 12 %

Le plan d'une pale, du pied au bout : le calage passe de 39,3° au pied à 3,8° en bout, et la corde de 197 à 51 mm. Le profil est un NACA 1408 à toutes les stations.

• Moyeu : 2 %

• Multiplicateur : 15 %

Un multiplicateur planétaire en coupe, et un multiplicateur à arbres parallèles.

• Générateur : 13 %

• Roulements : 3 %

• Groupe hydraulique : 10 %
• Électricité : 8 %
• Nacelle : 9 %
• Assemblage : 2 %
• Divers : 5 %
• Mât : 21 %

Pour aller plus loin, nous pouvons voir le fonctionnement du générateur d'éolienne, le plan d'une pale d'éolienne ou la construction d'une éolienne.