Chapitre 1 – Évaluer la puissance consommée | Terminale Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Nadia, technicienne de maintenance en énergies renouvelables, intervient sur un parc éolien. Les pales captent l'énergie du vent et la transforment en électricité. Elle doit estimer la production selon le vent et la taille des machines.
Quelle forme d'énergie l'éolienne utilise-t-elle ? Est-ce une énergie renouvelable ?
Elle utilise l'énergie cinétique (de mouvement) du vent, convertie en électricité. C'est une énergie renouvelable, sans CO₂ ni combustible.
Avec le réglage de référence, relève dans la simulation la puissance (kW) d'une éolienne.
Environ 2 700 kW (≈ 2,7 MW) à 12 m/s avec un rotor de 90 m.
Mets la vitesse du vent à 6 m/s, relève la puissance. Puis passe à 12 m/s (le double). Par combien la puissance est-elle multipliée ?
À 6 m/s ≈ 340 kW ; à 12 m/s ≈ 2 700 kW. La puissance est multipliée par environ 8 (= 2³). Doubler le vent multiplie la puissance par 8 : c'est l'effet du cube de la vitesse (\(v^3\)).
Reviens à 12 m/s. Cette fois, double le diamètre du rotor (de 45 à 90 m). Par combien la puissance est-elle multipliée ? Pourquoi ?
Doubler le diamètre multiplie la puissance par 4, car la surface balayée \(S = \pi (D/2)^2\) dépend du carré du diamètre. C'est pourquoi les éoliennes modernes ont de très grandes pales.
Avec 2 700 kW = 2,7 MW, calcule l'énergie produite en une journée à plein régime : \(E = P \times t\) (t = 24 h).
\(E = 2{,}7\ \text{MW} \times 24\ \text{h} = \mathbf{64{,}8\ \text{MWh}}\) (en pratique le vent varie, la production réelle est plus faible).
Dans la simulation, règle un parc de 20 éoliennes (vent 12 m/s). Relève la puissance totale et le nombre de foyers alimentés.
Puissance ≈ 20 × 2,7 = 54 MW, soit ≈ 90 000 foyers (54 000 000 W / 600 W).
Passe la vitesse du vent à 3 m/s, puis à 25 m/s. Que dit la simulation dans ces deux cas ? Pourquoi installe-t-on les éoliennes en bord de mer ou sur les crêtes ?
À 3 m/s, le vent est trop faible : l'éolienne ne démarre pas. À 25 m/s, vent très fort (en réalité on bride l'éolienne pour la sécurité). Comme la puissance varie en \(v^3\), on installe les éoliennes là où le vent est fort et régulier (côtes, crêtes, mer) pour produire beaucoup.
Rédige en 4 lignes pourquoi la vitesse du vent est le facteur clé d'une éolienne, en t'appuyant sur tes observations.
« La puissance d'une éolienne dépend du cube de la vitesse du vent : doubler le vent multiplie la production par 8. La taille des pales compte aussi (puissance ×4 quand on double le diamètre), mais c'est le vent qui domine. C'est pourquoi on choisit des sites très ventés et réguliers (mer, côtes, crêtes) et de grandes machines pour maximiser la production. »
La simulation rappelle qu'une éolienne ne peut pas capter plus de 59 % de l'énergie du vent (limite de Betz). Pourquoi ne peut-elle pas tout capter ?
Si l'éolienne captait 100 % de l'énergie, l'air s'arrêterait complètement derrière les pales… et bloquerait l'arrivée d'air suivant. Il faut que le vent continue de circuler : on ne peut donc en récupérer qu'une partie (au mieux 59 %, limite de Betz). En pratique Cp ≈ 0,40 à 0,45.
Réponse à la problématique : la puissance d'une éolienne dépend du cube de la vitesse du vent (\(v^3\)) : c'est de loin le facteur le plus important. La taille du rotor compte au carré du diamètre.
📚 Cette activité s'appuie sur la notion de puissance et d'énergie (\(E = P \times t\)) de la leçon Ch01.