Énergie éolienne : définition et fonctionnement 

L’énergie éolienne est produite à partir du vent. La rafale appuie sur les pâles de l’éolienne, ce qui la faire tourner. L’énergie mécanique ainsi produite est transférée à un transformateur qui la convertit en énergie électrique. Ainsi, une éolienne résidentielle est une sorte de petite génératrice propre et sans émissions.

À petite échelle, l’énergie éolienne permet aux maisons, fermettes, chalets, maisons mobiles, voiliers, etc., de compenser une partie (ou parfois la totalité) de leur consommation d’électricité, et de réduire l’empreinte carbone des occupants.

Les avantages d'une éolienne à la maison sont nombreux:

  • Réduction de la pollution
  • Meilleure immunité face à la hausse des coûts de l’énergie
  • Plus grande résilience en cas de pannes
  • Indépendance face au réseau d’électricité
  • Éligibilité à des programmes de subventions gouvernementaux

Mais poser une éolienne domestique n’est pas pertinent dans tous les cas.

Éolienne résidentielle : pertinent ?

Installer une petite éolienne domestique est logique dans quelques situations seulement.

1. Vous vivez hors-réseau

Sachez que le vent et le soleil se complètent très bien. Les jours venteux ont tendance à être moins ensoleillés, et vice-versa. De plus, il vente plus l'hiver, lorsque le soleil est moins présent. L’éolienne peut également pallier aux modules solaires photovoltaïque (PV) en cas de problèmes, ou s’ils sont recouverts de neige en hiver, par exemple.

2. Vous vivez dans un endroit très venteux et les frais du réseau sont élevés

Une éolienne pourrait vous épargner chaque mois quelques frais en électricité.

3. Votre province bénéficie d’incitatifs ou remises en argent

Ce qui peut rendre l’installation d’une éolienne peu coûteuse (prendre en compte les frais d’installation, de maintenance, de réparation).

4. Vous avez une belle conscience verte

Sachant que vous ne pourrez probablement jamais rentabiliser une éolienne si vous êtes connectés au réseau au Québec, vous pourriez tout de même en installer une pour réduire votre empreinte carbone. En effet, alors que l’hydroélectricité est une énergie renouvelable, elle n’est pas sans impacts.

Vous êtes dans l’une de ces situations et vous voulez tenter le coup? Continuez la lecture!

éolienne résidentielle
Jordan Ladikos, Unsplash

Éolienne domestique : production, performance, taille et autres considérations

Vent et positionnement de l'éolienne

Pour produire de l’électricité, une éolienne a donc besoin de vent. Idéalement, un vent fluide, lisse, laminaire. Comme le montre le graphique ci-bas, on retrouve généralement ce vent en hauteur, parfois à plus de 100 pieds. Pour une performance optimale de l’éolienne, il faut donc la poser en hauteur.

éolienne domestique fonctionnement
© Solacity

Ceci dit, la plupart des éoliennes nécessite un vent de 12 à 14 km/h pour commencer à tourner (et donc produire de l’énergie), et entre 50 à 60 km/h pour fonctionner à pleine puissance. Alors qu’un vent de 90 km/h pourrait occasionner des bris sur la plupart des éoliennes domestiques, certaines sont prévues pour résister à des ouragans (vents à plus de 200 km/h).

Les turbines de petite taille peuvent être installées à n’importe qu’elle endroit de la propriété, mais il n’est pas recommandé de poser l’éolienne sur le toit. Peu élevés et plutôt turbulents, ces endroits offrent un rendement faible pour l’éolienne.

Taille de l'éolienne domestique et production

Celle-ci dépendra de vos besoins à combler. Les éoliennes domestiques vont de 20W à 100 000W. Les micros éoliennes (20 à 500W) sont utilisées pour recharger des accumulateurs de voilier par exemple, ou de petits appareils électroniques, comme votre cellulaire. Les éoliennes de 1 000 à 10 000W servent plutôt à alimenter la maison. 

éolienne maison prix
© Solacity

Concrètement, pour répondre à une bonne partie de ses besoins, une maison de taille moyenne doit être équipée d’une éolienne d'une puissance entre 5 et 15 kW d’énergie et qui pourrait produire 10 000 kWh par année. Une turbine offrant cette puissance aura un diamètre d’environ 4 à 5,5 mètres (13 à 18 pieds) et sera placée dans une zone offrant des vents très forts, et fréquents. Pour répondre à la presque totalité de ses besoins, une maison qui consomme 11 000 kWh d’électricité par année devra être équipée d’une éolienne de 15 kW sous des vents constants moyens de 23 km/h (6,3 m/s).

Ceci dit, selon de nombreuses études et commentaires, la plupart des petites éoliennes domestiques ne produisent jamais ce qu’elles devraient en théorie. Celles positionnées dans les meilleures conditions, sur les meilleurs sites, produisent généralement que 80 % de l’énergie prévue. La majorité des petites éoliennes sur le marché produisent plutôt 50-60 % de ce qui est prédit. À prendre en considération lors de l’achat !

Tableau comparatif de la production énergétique
selon le diamètre et la vitesse moyenne du vent

Diamètre (m)

Énergie annuelle (kWh) théorique

7

6 554

12 801

21 121

35 127

4

2 140

4 180

7 223

11 470

1

134

261

451

717

Vitesse
du vent

 

4 (m/s)

(14,4 km/h)

5 (m/s)

(18 km/h)

6 (m/s)

(21,6 km/h)

7 (m/s)

(25,2 km/h)

© Solacity

À savoir avant d'installer une éolienne à la maison

  1. Règlements municipaux: certaines municipalités interdisent l’installation d’éoliennes, alors que d’autres facilitent leur achat. Pour tout savoir sur la réglementation entourant la mise en place d’une éolienne, contactez votre municipalité.
  2. Énergie: déterminez vos besoins (partiels ou totaux) et planifiez l’achat en conséquence. Que vous soyez connectés au réseau ou en autonomie, une forme de production complémentaire pourrait être nécessaire.
  3. Vent: déterminez la vitesse et la fréquence moyenne du vent sur votre propriété. Certaines éoliennes conviennent mieux pour des vents peu puissants, alors que d’autres sont conçues pour des vents extrêmes, tels que des ouragans.
  4. Certification: l’éolienne choisie doit être certifiée par le Small Wind Certification Council, un organisme indépendant accrédité ISO/IEC 17065 qui certifie les éoliennes respectant ou dépassant les exigences de normes spécifiques. La certification normalise l’énergie et la performance sonore des turbines.
  5. Durabilité: dans tous les cas, même pour les modèles robustes dits durables, les petites éoliennes domestiques ne durent généralement pas plus de 20 ans, et différentes parties seront à remplacer au fil du temps.

Toujours intéressés? Parfait, on a quelques modèles à vous présenter.

Éoliennes : prix de différents modèles

Nous avons parcouru différents portails et palmarès pour présenter 7 options s’offrant aux Canadiens et Canadiennes qui veulent générer de l’électricité à domicile. Notez que cette liste non exhaustive ne constitue pas une recommandation d'Écohabitation, mais simplement une information mise à votre disposition pour faciliter votre recherche.

Selon les besoins, les coûts peuvent varier entre 400 et 30 000 $ (notez que les accumulateurs et les tours de support ne sont généralement pas compris dans les kits). 

1. Éolienne Automaxx WINDFMILL 1500W

Ce modèle est très durable, silencieux et de conception relativement légère. Avec son rendement énergétique élevé et son contrôleur de charge intégré, cette éolienne est parfaite pour les propriétaires novices dans ce domaine. De plus, il semblerait que l’ensemble soit très silencieux, et que le service à la clientèle soit bon, vous offrant même de remplacer les unités défectueuses sans poser de questions.

  • Turbine à 3 pales en fibre de verre avec revêtement anti-UV
  • Fonctionne à pleine capacité avec un vent de 50 km/h
  • Parfaite pour les régions modérément venteuses
  • Système de freinage automatique qui évite de surcharger l’accumulateur
  • Garantie 1 an
  • 1 500 $ sur Amazon

2. Éolienne Windmax HY400 500W

Léger, durable et nécessitant peu d’entretien, ce modèle sera par contre plutôt utilisé comme complément à un autre mode de production, ou pour une production à très petite échelle. De même, il convient mieux aux endroits où la vitesse du vent est faible (à éviter dans les endroits où le vent est très puissant). 

  • Turbine à 5 pales en nylon et fibre de verre offrant une belle compatibilité avec les modules solaires
  • Limitation de vitesse aérodynamique et contrôle de survitesse électromagnétique
  • Nécessite un poteau d’une hauteur maximale de 25 pieds
  • 999 $ sur Amazon

3. Éolienne Nature Power 2000W de qualité marine

Cette éolienne au look moderne est très efficace: elle peut récolter assez d’énergie pour alimenter les électroménagers, sans faire de bruit. Équipée de tous les éléments essentiels de base, elle est aussi protégée contre la survitesse. La turbine peut être posée n’importe où, aussi bien sur la terre que sur l’eau. Elle est très durable, résistant même aux ouragans (vents allant jusqu’à 175 km/h). Elle convient aux régions où le vent est élevé, mais elle peut également générer de l’électricité lorsque le vent est très faible.

  • Turbine à 3 pales en carbone et corps en aluminium. Le tout est résistant à l’eau et aléas climatiques
  • Puissance de 2000W sous un vent de 45 km/h
  • Munie d’un générateur synchrone triphasé
  • Installation facile, garantie 1 an
  • 3 800 $ chez Home Depot

4. Éolienne Blade Missouri General Freedom II 2000W

Spécialement conçue pour les endroits très venteux (résiste à des vents de 200 km/h), cette éolienne est l’une des plus attrayantes sur le marché. Avec un prix plutôt modique, elle offre un excellent rapport qualité/prix. Contenant beaucoup de cuivre, la génératrice permet de recharger plus rapidement les accumulateurs que les autres modèles.

  • Turbine à 11 pales en fibre de carbone galvanisées, hautement résistante aux vents et aux intempéries
  • Convient mieux à des vents de 24 km/h
  • Un système de fils remplace celui en bagues collectrices normalement utilisé, ce qui fait en sorte que la turbine tombe plus souvent en panne
  • Garantie 3 ans
  • 2 000 $ sur Amazon avec livraison au Canada

5. Éolienne Primus Wind Power Air 40

Celle-ci fonctionne sous une large gamme de vents, ce qui permet de fournir une énergie plus constante. Une technologie de microprocesseur permet une protection contre le vent sans freinage mécanique et ses pales sont silencieuses, légères et durables.

  • Facile à installer
  • Produit 40 kWh par mois sous des vents de 5.8 m/s (21 km/h)
  • 1 350 $ sur Amazon

6. Éolienne Ista Breeze 1000W/48V

Exceptionnellement légère, cette éolienne est très durable, légère et stable. Elle offre également un excellent rapport qualité/prix.

  • 3 ou 5 pales en plastique et fibre de verre, boitier aluminium qui permet au système de se refroidir
  • Contact glissant sans entretien qui garantit une bonne circulation du courant
  • 700 $ sur Amazon

7. Éolienne Bergey Excel 10 10 000W

Avec un diamètre de 7 mètres, cette éolienne démontre une fiabilité exemplaire au niveau de sa conception. Elle nécessite peu d’entretien et s’ajuste automatiquement, s’adaptant aux conditions les plus défavorables. Malheureusement, il semble que Bergey ne vend plus son modèle XL.1 1000W qui était vendu depuis de nombreuses années. 

  • Garantie 10 ans !
  • 46 000 $ (US), contactez Rematek pour en savoir plus

Puisque le marché du vent n’intéresse pas vraiment les entreprises spécialisées pour le moment, mieux vaut se tourner vers les grandes chaînes. Vous pouvez donc vous procurer différents modèles chez Home Depot ou chez Canadien Tire, par exemple. Cela dit, certains distributeurs d’équipements solaires vendent également des éoliennes domestiques.

Petite éolienne domestique PowerPod

Les créateurs de l'éolienne domestique compacte PowerPod, figurant sur une campagne Kickstarter, affirment que « pour les endroits qui reçoivent moins de 300 jours de soleil par an, un PowerPod pourrait produire plus d'énergie, pour moins d'argent que les panneaux solaires ». C’est étonnant car il y a tellement de variables entrant en jeu qu’il est peu probable que cela soit toujours vrai.

Le verbe « pourrait » est important dans cette affirmation, et c'est pourquoi les ingénieurs d'Ecohome et Écohabitation ont décidé d'analyser les chiffres, juste pour voir si cette affirmation était plausible. 
L'installation de panneaux solaires dans des zones ombragées ou dans des zones très nuageuses affectera à coup sûr le temps de retour sur investissement, mais un manque de soleil n'équivaut pas instantanément à un approvisionnement en vent sain non plus, du moins c'est ce que nos ingénieurs concluent.

Et plus important encore, la vitesse du vent à basse altitude s'avère généralement relativement limitée. Par conséquent, à leur avis (nos croqueurs de nombres), la turbine devrait être installée à environ 100 pieds au-dessus des obstacles environnants pour optimiser les performances, malgré l'allégation de + 40 % d'efficacité due à la conception « funky ». Les petites éoliennes classiques installées jusqu’à présent par des gens sérieux quant à la récolte de l'énergie éolienne, le sont généralement sur une tour ou un poteau, au-dessus de toute obstruction. 

Un autre avantage promu par le fabricant pour son éolienne domestique compacte PowerPod est qu'elle est plus sécuritaire pour les enfants. C'est vrai, mais si elle est posée au niveau du sol dans votre cour clôturée où les enfants jouent, alors les limites de toute éolienne s'installe : soit est une vitesse du vent réduite au sol par rapport à une éolienne placée plus haut dans l'air, où le vent n'est pas ralenti par les bâtiments et les arbres. Donc, elle est « sans danger pour les enfants » si vous la placez dans un endroit où elle ne fonctionnera pas très bien.

éolienne domestique compacte
La petite éolienne domestique PowerPod semble sortie tout droit d’un film de tar Wars.

L'ingénieur Denis Boyer, chez Écohabitation, a analysé le tout : « La vidéo promotionnelle de PowerPod affirme que la vitesse de l'air est augmentée de 33 % lorsqu'elle passe à travers le système. Je suppose qu’ils ont fait quelques calculs pour étayer cela, cependant, ils continuent en affirmant que leur conception fournira 3 fois (300 %) plus de puissance qu’une turbine ordinaire. Et ce n’est pas ce que les recherches de nos ingénieurs ont conclu. Si l'on suppose que tout l'air frappant la surface parvient effectivement à la turbine (ce qui ne sera pas le cas!), on peut montrer que la puissance délivrée ne serait pas plus de 1,8 fois (ou 80 %) par rapport à une turbine standard. Et il y aura probablement beaucoup de turbulences qui entraîneront la déviation d'une bonne partie de l'air entrant, qui ne participerait alors pas à la production d'énergie. Par conséquent, la puissance réelle produite serait probablement bien inférieure à ce taux maximal de 80 % ».

Dans l'ensemble, il y a donc un doute de notre part sur le fait que cet appareil puisse réellement tenir ses promesses et surpasser les panneaux solaires dans la plupart des régions du pays. Ceci dit, si l’éolienne produisait suffisamment d'énergie pour se rentabiliser en 4 à 5 ans et qu'elle possédait une durée de vie estimée à 20 ans, nous irions en acheter nous-mêmes. Mais si la période de retour sur investissement (PRI) est de 40 ans, alors on est clairement mieux avec des panneaux solaires, choses avec lesquels cette éolienne essaie de rivaliser. Il est important de donner des chiffres tangibles à ces innovations pour qu’elles s’imposent sur le marché.

L'avenir de la filière éolienne au Québec

L'industrie éolienne, qui a débuté de manière concrète en 1998, fait désormais partie intégrante de l'approvisionnement en énergie du Québec. Grâce à la stratégie énergétique présentée en 2006, le Québec se positionne aujourd'hui comme un des leaders canadiens dans le développement de la filière éolienne avec 1990 éoliennes et plus de 3900 MW de capacité installée (2020), soit assez d'énergie pour alimenter près de 1,2 millions de résidences. 

Le Québec représente le deuxième marché éolien au Canada, et Hydro-Québec entend appuyer la filière dès cette année.

Ceci dit, le marché pour les petites éoliennes résidentielles est encore réduit, car si le vent est aussi abondant que le soleil, il est plus difficile à adopter à l’échelle locale.

Pour Jean-Pierre Desjardins, chargé de cours à l'UQAM et formateur en énergie renouvelable pour Écohabitation, l'éolien domestique n’est une bonne idée que s’il est couplé à des modules solaires PV. « L’énergie éolienne est nettement plus coûteuse que le solaire PV dans le contexte d'une baisse énorme des prix des modules solaires PV ces dernières années. La règlementation municipale est un véritable frein à son développement et je ne crois pas que cela va changer. 

En ce qui me concerne, une éolienne domestique est un complément au solaire PV. En théorie, le couplage solaire PV / éolien est excellent puisqu'il vente plus l'hiver et qu'il y a plus de soleil l'été. Le reste des équipements d'une installation autonome sont les mêmes. Mais en pratique, l'éolien domestique est difficile avec la règlementation municipale, demande de l'entretien et est souvent assez bruyant. Et contrairement au solaire PV où il est possible de dimensionner un système selon ses besoins, en éolien on doit choisir une éolienne disponible sur le marché. On peut donc seulement estimer la production annuelle d'énergie d'une éolienne et voir dans quelle proportion elle répondra à nos besoins. Pour son auto-installation, il faut suivre à la lettre les recommandations des fabricants. Et ce n'est probablement pas en achetant sur Ebay ou Amazon que l'on va avoir de bons conseils d'auto-installation ».

Se former à l'autoproduction énergétique 

Écohabitation offre une formation d'une journée sur les énergies renouvelables à la maison. Cette formation vous permettra de comprendre comment estimer vos besoins, connaître vos systèmes de production, évaluer les dimensionnements et maitriser le montage et l’installation des systèmes !

SOURCES

  • Best Home Wind Turbines, Renewable Resources Coalition 
  • 10 Best Home Wind Turbines in 2019 For Generating Electricity, Earthava
  • Best Wind Turbines – The Ultimate Guide of 2019
  • Énergie éolienne, Hydro-Québec