L'énergie éolienne est peut-être le meilleur exemple d'une technologie ancienne remise au goût du jour. Avant le choc pétrolier de 1973, l'énergie du vent appartenait au passé ; suite au choc pétrolier, elle est aujourd'hui considérée comme une technologie d'avenir. L'histoire de l'énergie éolienne incite à la conservation des techniques anciennes, car avec elle, on sait que les technologies d'hier peuvent devenir les technologies de demain.
Quelle évolution a subi l'énergie éolienne au fil des âges ? Quels sont les grands principes utilisés par les ingénieurs ? Quels sont les aspects économiques qui favorisent ou freinent son développement ?
I Antiquité et Moyen-Âge
II Ère capitaliste avant 1973
III Ère capitaliste après 1973
I Antiquité et Moyen-Âge
L'énergie éolienne a été utilisée très tôt dans l'histoire de l'humanité. En - 5 000, elle faisait naviguer les bateaux le long du Nil1. Comment le vent faisait-il avancer les bateaux dans la direction désirée ? Imaginons un bateau avec un mât, sur ce mât est attachée une voile. On a remarqué qu'un vent soufflant suffisamment fort sur la voile pousse la voile et le bateau avec. Il suffisit alors d'orienter la voile dans la bonne direction pour aller là où on le souhaite. Si malheureusement le vent souffle dans le sens contraire à celui voulu, on range la voile et on attend qu'un vent favorable vienne.
L'ingénieur Héron d'Alexandrie (né en 10) a conçu un orgue utilisant l'énergie du vent. Ci-dessous, une reproduction de ce à quoi pouvait ressembler cet orgue2.
Les plus anciens moulins à vent connus remontent à la Perse du IXème siècle. C'étaient des moulins à axe vertical de style panémone3.
Un moulin de style panémone.
Au XIème siècle, au Moyen-Orient, on utilisait des moulins pour produire de la nourriture. L'idée a été amenée en Europe par des marchants ambulants4. Cette idée est toutefois contestée par l'historien Lynn WHITE Jr., selon qui le moulin européen était une invention indépendante. Les moulins européens (à axe horizontal) étant d'un style différent des moulins du Moyen-Orient (à axe vertical), il est selon cet historien peu probable que les Européens aient imité les orientaux5.
Du Moyen-Orient et d'Asie centrale, le moulin à vent se répand en Chine et en Inde6. Vers l'an 1 000, des moulins à vent étaient utilisés pour pomper l'eau dans le processus de fabrication du sel7.
Plus du quart du territoire des Pays-Bas se trouve sous le niveau de la mer8. Cet état artificiel est maintenu par l'usage permanent de pompes qui repoussent l'eau jusque dans la mer. Vers l'an 1 000, l'énergie requise au fonctionnement des pompes venait des moulins9.
Des moulins aux Pays-Bas.
C'est grâce à l'énergie éolienne que l'Europe a pu découvrir l'Amérique au grand jour. En effet, les trois bateaux affrétés par Christophe COLOMB (la Pinta, la Nina, la Santa Maria) étaient propulsés par le vent.
Vue d'artiste de la Santa Maria.
À l'époque de Vauban (ministre de Louis XIV), la France comptait 16 000 moulins à vent10.
En résumé, l'énergie éolienne était un mème11 à succès pendant l'Antiquité, et l'adoption du christinanisme en Europe n'y a rien changé. Tout se chamboule avec l'arrivée de la révolution industrielle.
II Ère capitaliste avant 1973
L'arrivée de l'ère capitaliste avec sa révolution industrielle représente un effondrement important pour l'énergie éolienne. Les bateaux à vapeur remplacent les voiliers. C'est aussi le déclin des moulins à vent. À la fin des années 1700, la capacité installée était de 1 500 MW. Ce niveau n'a été atteint par la suite qu'à la fin des années 198012.
Toutefois, l'éolien persiste.
Aux États-Unis, Charles F. BRUSH (1849-1929) met au point en 1887-1888 la première éolienne à fabriquer de l'électricité. Elle avait pour but d'alimenter sa maison en électricité13. Comme vous pouvez le constater ci-dessous, c'est une grande éolienne pour un jardin.
L'éolienne de Charles F. BRUSH. Elle pèse 3,6 tonnes et alimente un générateur de 12 kW. Notez le nombre important de pales.
En 1890, le Danois Poul LA COUR (1846-1908) conçoit une éolienne génératrice d'électricité permettant de fabriquer de l'hydrogène avec une réaction d'électrolyse de l'eau. Comme vous le savez probablement, la formule chimique de l'eau est H2O. H est l'élément hydrogène, O est l'élément oxygène. La réaction d'électrolyse de l'eau sépare les H et O de l'eau en deux gaz.
2 H2O -> 2 H2 + O2 14.
H2 est le gaz dihydrogène (que l'on appelle par abus de langage hydrogène). O2 est le gaz dioxygène (que l'on appelle par abus de langage oxygène). Fin de la parenthèse.
Poul LA COUR mène en 1891 des recherches en soufflerie. Il découvre que des turbines à rotation rapide avec peu de pales produisent plus que des turbines à rotation lente avec beaucoup de pales15. Ce grand principe fait qu'aujourd'hui nos éoliennes ont 3 pales au lieu des 4 pales classiques des vieux moulins à vent.
Malgré des innovations, l'éolien ne tient pas la concurrence face au pétrole et au charbon et ne constitue qu'un élément très minoritaire dans le paysage énergétique. Les choses vont commencer à changer en 1973.
III Ère capitaliste après 1973
En 1973, le prix du pétrole augmente soudainement. Les pays riches comme les États-Unis se rendent compte qu'ils sont dépendants des pays riches en pétrole et que si ces pays riches en pétrole le voulaient, ils pouvaient couper l'alimentation en pétrole. D'où l'idée de devenir autonome. Les énergies renouvelables que sont le soleil, le vent, l'eau, sont disponibles partout et gratuitement. Il est par conséquent plus facile d'être autonome avec elles.
Dans la foulée, une réflexion sur l'épuisement des ressources et la pollution se met en place ; la mouvance de l'écologie politique fait ses débuts vers 1962 avec le livre Silent Spring de Rachel CARSON.
L'énergie éolienne est une énergie solaire indirecte. Cela signifie que l'énergie du vent vient de l'énergie solaire reçue par la Terre. À titre d'indication, 2 % de l'énergie solaire reçue par la Terre est convertie en énergie éolienne, dont 10 % se trouvent à la surface du sol16.
La taille des éoliennes modernes a tendance à s'accroître, comme le montre le schéma ci-dessous.
À mesure que la taille des éoliennes s'accroît, la production propre et renouvelable d'électricité s'accroît.
On note un accroissement de la capacité d'énergie éolienne installée dans le monde.
Pour conclure nous dirons que l'énergie éolienne est en plein essor, mais qu'il lui reste encore beaucoup à faire. En 2014, elle ne représente que 4 % de la production mondiale d'électricité17.
Notes :
1 : Source : http://energy.gov/eere/wind/history-wind-energy
2 : Source : A.G. Drachmann, "Heron's Windmill", Centaurus, 7 (1961), pp. 145-151
3 : Source : Ahmad Y Hassan, Donald Routledge Hill (1986). Islamic Technology: An illustrated history, p. 54. Cambridge University Press.
4 : Source : http://windenergyfoundation.org/about-wind-energy/history/
5 : Source : Lynn White Jr. Medieval technology and social change (Oxford, 1962) p. 86-87, 161-162.
6 : Source : Donald Routledge Hill, "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, May 1991, p. 64-69. (cf. Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering)
7 : Source : Mark Kurlansky, Salt: a world history, Penguin Books, London 2002, p. 419
8 : Source : http://www.routard.com/guide/pays_bas/2182/geographie.htm Les sources divergent à ce sujet. Certaines disent que 1/6 du territoire des Pays-Bas est en-dessous du niveau de la mer, d'autres disent que c'est 60 %.
9 : Source : Jared DIAMOND, Effondrement, p. 784
10 : Source : http://www.connaissancedesenergies.org/les-energies-nouvelles-sont-nouvelles
11 : Par pitié, je ne parle pas des mèmes Internet ! Le concept de mème est beaucoup plus général et s'applique à des idées, des chansons, des recettes de cuisine, des allèles (versions des gènes), des lois... Création, destruction, réplication. N'hésitez pas à prendre le temps de faire une recherche approfondie sur le concept de mème, cela en vaut la peine.
12 : Source : http://eolienne.f4jr.org/histoire_energie_eolienne
13 : Source : http://www.info-eolien.com/historique.html
14 : Mathématiquement, cet usage du signe + est incorrect, car on ne peut additionner que des objets du même type. 1 légume + 2 légumes = 3 légumes, mais que dire de 1 carotte + 2 poireaux ?
15 : Source : http://eolienne.f4jr.org/histoire_energie_eolienne
16 : Source : http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/%C3%A9olien/48525
17 : Source : Wind in numbers, Global Wind Energy Council
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