Eolien, Biogaz, PhotovoltaĂŻque

La production électrique provenant de l’éolien, du biogaz ou encore du photovoltaïque représentent 2 à 3% de la production électrique de l’île.

L’éolien
Le vent est une source d’énergie utilisĂ©e par l’homme depuis des millĂ©naires. L’origine des vents provient principalement de l’inĂ©gal Ă©chauffement des masses d’air Ă  la surface de la Terre. L’homme a   utilisĂ© ces mouvements de l’air pour naviguer ou pour faire fonctionner les moulins Ă  vent. Aujourd’hui, les Ă©oliennes sont des sortes de moulins Ă  vent capable de produire de l’électricitĂ©.

Principe de fonctionnement d’une éolienne

Une éolienne est un aérogénérateur industriel constitué généralement de 3 pales en matériau composite et d’une nacelle. L’ensemble, à une altitude pouvant atteindre les 100 mètres, est supporté par un mât.
Les pâles de grande taille, capable de tourner à une vitesse de 12 à 15 tours par minute, permettent d’assurer une puissance électrique nettement supérieure à 1MW par éolienne. Les nouvelles générations d’éolienne sont même capable d’atteindre 2 à 3 MW de puissance. La vitesse du vent nécessaire à la production d’électricité doit varier entre 15 et 90 km/h. Lorsque la vitesse excède 90 km/h il y a un dispositif d’arrêt automatique de la rotation afin de ne pas endommager les pâles.

A l’intérieur de l’éolienne se trouve un système électronique de contrôle-commande qui permet de surveiller l’état de l’éolienne à l’aide de capteurs :
la girouette donne la direction du vent. Par conséquent, le système contrôle-commande oriente la nacelle pour que le rotor se retrouve face au vent.
l’anémomètre donne la vitesse du vent. Par conséquent, le système contrôle-commande oriente les pâles pour optimiser le fonctionnement et maintenir la vitesse de rotation constante. De plus, si la vitesse du vent dépasse les 90 km/h, le système contrôle-commande oriente les pâles dans la position dite en drapeau afin que la prise au vent soit minimale tandis que la rotation est stoppée.

Afin de maintenir un courant alternatif produit Ă  la frĂ©quence de 50 Hz, le rotor de l’alternateur est maintenu Ă  une vitesse de rotation constante de 1500 tours par minute soit 25 tours par seconde. Pour cela il existe un système multiplicateur entre l’arbre lent (15 tours par minute correspondant Ă  la rotation des pales) et l’arbre rapide sur lequel se trouve le rotor.   

Le point Ă  La RĂ©union

Les éoliennes ont fait leur apparition en 2005 sur l’île de La Réunion. Il existe actuellement deux sites d’exploitation de fermes éoliennes. L’une se trouve à Sainte-Rose, l’autre à Sainte-Suzanne.
Les éoliennes de Sainte-Suzanne, propriété du groupe AEROWATT, sont au nombre de 37. Elles produisent une puissance de 10 MW soit une fois et demi les besoins en électricité de la commune où elles sont installées. Ces éoliennes sont anticycloniques, c’est à dire qu’il est possible de descendre les mats afin de coucher les machines au sol en cas de besoin.

A Sainte-Rose, sur le site de Piton BALMAN, ce sont 23 aérogénérateurs de 275 kW qui sont installés pour une puissance totale de 6MW. Ces éoliennes sont également adaptées au cyclone selon le même fonctionnement que les éoliennes de Sainte-Suzanne.

Le biogaz
En absence de dioxygène, les matières organiques animales ou végétales peuvent fermenter. Le biogaz est le gaz produit par la fermentation. Le biogaz est essentiellement composé de méthane CH4 (50 à 70 %), par conséquent ce phénomène de fermentation porte aussi le nom de méthanisation. Les autres gaz constitutifs du biogaz sont le dioxyde de carbone (CO2), la vapeur d’eau (H2O) et du sulfure d’hydrogène (H2S).
La fermentation se produit soit spontanément dans les marais ou les décharges présentant des déchets organiques, soit de façon provoquée à l’aide de bactéries en milieu anaérobie (absence de dioxygène).

Principe de fonctionnement d’une centrale de production d’électricité à partir de biogaz

Le principe de fonctionnement d’une centrale de production d’électricitĂ© Ă  partir de mĂ©thane est simple. Des dĂ©chets fermentent dans une ambiance confinĂ©e. Ainsi le mĂ©thane issu de la fermentation  est prisonnier. On aspire ce mĂ©thane avec le reste de l’air prĂ©sent, puis ce gaz rentre dans un système Ă©quivalent Ă  ce qu’est un moteur diesel.
On enflamme le gaz injecté. En brûlant, le mélange augmente fortement en température et en pression. Sous la pression, le piston se met en mouvement entrainant une rotation de l’axe du moteur.
Ce moteur en tournant va entrainer un alternateur ce qui, comme pour toutes les machines tournantes, va permettre la production d’électricité.

Le point Ă  La RĂ©union

Actuellement il n’existe qu’une seule centrale de production d’électricité à l’aide de biogaz à La Réunion. Elle se situe à la déchèterie de la Rivière Saint-Etienne. Cette centrale produit 3MW ce qui correspond à la consommation moyenne de 2800 foyers, soit l’équivalent de la consommation électrique d’une commune de la taille de Cilaos.

Le photovoltaĂŻque
La production d’électricité est ici indépendante d’une machine tournante. En effet, la lumière est directement convertie en électricité.
La lumière est constituée de particules d’énergie, les photons. L'absorption des photons par certains matériaux tels que les semi-conducteurs comme le silicium entraine la séparation des charges positives et négatives au sein du matériau. Ce phénomène peut donner naissance à un courant électrique.
A l’heure actuelle, les cellules photovoltaïques ont une durée de vie conséquente et un rendement de conversion énergétique de l’ordre de 10 à 20 % ce qui est en nette progression par rapport au rendement obtenu dans les années 1950 (de l’ordre de 6%).
Un mètre carré de capteurs photovoltaïques fournit 100 W de puissance. 30 m2 de panneaux solaire installés sur un logement assureraient la moitié des besoins électriques du foyer, mais uniquement en journée lorsque la lumière est assez intense.
Par conséquent, les installations photovoltaïques couplées au réseau électrique général contribuent essentiellement à diminuer le recours aux centrales à énergies fossiles, en journée seulement.

Principe de fonctionnement du photovoltaĂŻque

La conversion directe de l’énergie du Soleil en électricité s’appelle l’effet photovoltaïque. Ce phénomène a été découvert en 1839 par Edmond Becquerel (1820 - 1891), mais ce n’est qu’en 1954, dans les laboratoires Bell, que la première cellule photovoltaïque d’un rendement de 6 % vit le jour.
Le passage de l’énergie lumineuse à l’énergie électrique est réalisée au sein de semi-conducteurs. Ils portent ce nom car ce sont des matériaux capables d’avoir un comportement électrique doit d’isolant, soit de conducteur en fonction de certaines conditions, comme la lumière capable de faire passer le matériau d’un état isolant à un état conducteur.

Le point Ă  La RĂ©union

La pose de panneaux photovoltaïque peut se réaliser de deux façons :
en surimposition de toitures ;
au sol.

A La Réunion le développement et l’implantation de panneaux photovoltaïque est très conséquent.

En surimposition de toitures, la plus grosse installation est celle de 9940 modules PHOTOWATT Ă  Saint Pierre.
La surface ainsi couverte est de 15 000 m2 pour une production Ă©lectrique correspondant Ă  la consommation moyenne de 1130 foyers.
Toujours Ă  Saint-Pierre, 10 000 m2 de surface couverte pour une production de 1,4 MW, soit la consommation de 750 foyers.

Il est de plus en plus fréquent de retrouver des panneaux photovoltaïques sur le toit d’établissements scolaires comme c’est le cas au Lycée Bel Air de Sainte-Suzanne (734 KWc) faisant de ce lycée le premier établissement français en terme de quantité d’électricité photovoltaïque produite.

Au sol, la plus grande ferme photovoltaïque de France lors de sa mise en oeuvre se trouve également à La Réunion, à Sainte-Rose. 100 000 modules photovoltaïque pour une capacité totale de 15 MWc, soit la consommation électrique moyenne de 23 700 habitants.
Il existe  d’autres sites photovoltaĂŻques au sol comme Ă  Pierrefond (Saint Pierre) ou encore Sainte-Suzanne ayant une capacitĂ© de 2 MWc chacune.

A présent, l’installation de panneaux photovoltaïques se réalise sur les bâtiments et les parkings (en tant qu’ombrières photovoltaïques) comme c’est le cas au Jumbo Score de Sainte-Marie par exemple.