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L'étoile du marin
Mercredi 8 décembre 2010
/Déc
Les sources d'énergie électrique : le souffle du vent	Lorsque le vent souffle fort, les particules d'air viennent cogner les reliefs, les arbres et les gens, allant parfois jusqu'à mettre certaines choses en mouvement.
Les cyclones et les tornades confèrent tellement d'énergie cinétique aux gens et aux choses là où elles passent qu'ils en deviennent des courants d'air destructeurs pour les maisons, les
arbres...
Mais comme on est malins, on essaye de domestiquer cette source d'énergie pour qu'elle soit plus... constructive. On est très loin de faire des centrales à cyclones
qui les rendraient inoffensifs tout en récoltant une partie de leur immense énergie, mais on s'intéresse un peu plus, ces dernières décennies, à l'énergie du vent du fait qu'elle soit
renouvelable et propre.
De nombreuses idées, certaines brillantes, ont été avancées, et il est difficile de savoir lesquelles aboutiront. Dans cet article, je me limiterai à décrire, en
partie, le fonctionnement d'une éolienne classique verticale à axe horizontal et à trois pales. J'aborderai aussi certains sujets connexes pour étoffer l'article.
I Du vent qui se lève à l'électricité qui court
II Avantages et inconvénients des éoliennes
III Digression sur les moulins hollandais et les polders
Dans l'atmosphère terrestre, l'air n'est pas toujours à la même pression selon le lieu et l'endroit. Mais d'ailleurs, qu'est-ce que la pression ? C'est la force
qu'exerce un système matériel par unité de surface. Un bon moyen pour s'en rappeler est de remarquer que plus la lame d'un couteau est fine, plus il coupe bien : à force égale, la pression est
plus forte avec une lame affutée qu'avec une lame émoussée de grande surface de contact. En imaginant un couteau dont le fil de la lame n'aurait qu'un atome d'épaisseur, on pourrait envisager (je
dis bien, "envisager") que la pression exercée par le couteau soit en tout cas infinie étant donné qu'un atome est ponctuel et que la surface d'une droite est nulle. C'est probablement cette idée
qu'avait Philip Pullman en tête lorsqu'il a décrit le couteau fabriqué par les habitants de Cittàgazze, dans A la croisée des mondes. A vrai dire, je ne pense pas qu'un atome soit
réellement ponctuel, on ne pourrait donc pas construire un tel couteau exerçant une pression infinie, mais sur le papier, il serait quand même très coupant.
Une représentation de la lame d'un tel couteau. Les atomes du fil ont été mis en rouge pour évoquer sa dangerosité.
Une petite formule :
F désigne la force, P désigne la pression, et S désigne la surface.
Cette formule est fausse : pour calculer une pression, il faut avoir recours à un outil que l'on appelle l'intégrale, et utiliser non pas des forces F et des
surfaces S, mais leurs différentielles, notées dF et dS.
Si je vous l'ai donnée, c'est pour vous donner un ordre d'idée : plus les forces exercées sont importantes, plus la pression est importante, et plus les surfaces
sont réduites, plus la pression est forte.
Pour ceux qui auraient eu l'idée au combien saugrenue de marcher sur le sable d'une plage en chaussures à talons, je crois qu'ils commencent déjà à se faire une
notion de l'impact de la surface sur le truc.
Pour revenir au sujet, il se trouve que ce sont les différences de pression dans l'atmosphère qui donnent naissance au vent. Un air à haute pression verra ses
molécules très rapprochées les unes des autres, alors qu'un air à basse pression verra ses molécules plus écartées. Prenons un cas particulier pour expliquer tout ça.
Sur la côte, le jour, un régime s'installe où le sol est plus chaud que l'eau. C'est en tout cas ce que suggère Wikipedia dans son article sur le vent. On va leur
faire confiance. Le sol étant plus chaud que l'eau, l'air au contact du sol va être plus chaud que l'air au dessus de l'eau.
Les molécules d'air chaud ont une grande énergie cinétique : ceci leur permet de passer près les unes d'entre elles sans trop dévier leur trajectoire.
Les molécules d'air chaud sont très rapides, leur énergie cinétique est élevée, ce qui leur permet de passer facilement les barrières de répulsion qui
apparaissent lorsque deux molécules s'approchent très près les unes d'entre elles. Ici, un schéma de collision entre deux particules imaginaires illustre ce comportement.
Les molécules d'air froid sont plu