Comment construire une éolienne à la maison ?

L’énergie éolienne est utilisée par les hommes depuis des milliers d’années. Aujourd’hui, c’est une énergie écologique et renouvelable qui occupe une place dans les projets de développement durable. Les éoliennes génèrent de l’énergie et sont comparables aux anciens moulins.

Au lieu d’utiliser cette énergie pour moudre du grain, elles utilisent le vent pour produire et stocker de l’énergie. Même si elle est principalement à usage industriel, l’éolienne peut très bien être à usage domestique. Comment construire une éolienne à la maison ?

Voici le guide pour tout savoir sur l’éolienne : son fonctionnement, ses avantages, ses inconvénients et les différentes étapes à suivre pour en fabriquer une soi-même !

Origine du mot « éolienne »

Le mot « éolienne » tient ses origines du mot grec « Aiolos ». Celui-ci désigne le Dieu du vent, Éole. Il se traduit également comme « inconstant » et « vif ». L’éolienne puise son énergie de la force des vents et le transforme en énergie mécanique, cinétique ou électrique. On pourrait la comparer à une version améliorée du moulin à vent.

Ce n’est qu’en 1885 que le mot « éolienne » est utilisé pour la première fois, notamment par Ernest Sylvain Bollée. En 1907, il fait son apparition dans le Larousse. Depuis, l’énergie éolienne est devenue un terme pratiquement connu de tous. Nombreux sont ceux qui se tournent vers cette forme d’énergie renouvelable pour subvenir à leurs besoins.

À savoir qu’il existe deux types d’éoliennes domestiques : horizontale (la plus utilisée) et verticale. En ce qui concerne la durée de vie d’une éolienne domestique, elle est d’au moins 25 ans.

Comprendre le fonctionnement de l’éolienne

L’éolienne transforme le vent en électricité. D’où le terme technique aérogénérateur. Elle se compose de plusieurs éléments, dont un mat, une hélice, un multiplicateur, un frein, un générateur, une nacelle, une girouette, un moyeu, un axe et un anémomètre. Chaque élément a un rôle spécifique et assure le bon fonctionnement de l’éolienne.

Lorsqu’on parle de l’énergie éolienne, on fait référence à une forme indirecte de l’énergie solaire. On parle de l’énergie cinétique des masses d’air en mouvement autour de la planète pouvant être transformée et utilisée de plusieurs manières.

Son fonctionnement est simple et s’inspire du moulin à vent. Aucune émission de gaz à effet de serre, mais plutôt la force du vent comme énergie.

Comment ça marche au juste ?

Pour fonctionner, l’éolienne compte sur les conditions météorologiques. Plus il y a de vent et plus son rendement sera conséquent.

Pour transformer le vent en énergie, l’éolienne dépend de plusieurs éléments, dont :

• Un mat pour tenir l’hélice en hauteur
• Trois palles pour capter le vent et pour tourner
• Un multiplicateur qui augmente le nombre de tour. Par exemple, lorsque les palles font un tour, le multiplicateur en fait 10
• Un frein pour empêcher l’hélice de se décrocher ou de s’envoler
• Un générateur pour transformer la face tournante de l’axe en électricité
• Une nacelle pour contenir le multiplicateur et le générateur

Les avantages de l’éolienne

• L’énergie éolienne est renouvelable
• Elle ne nécessite aucun carburant
• Elle ne produit aucun déchet toxique ou radioactif
• Elle produit de l’électricité sans affecter la qualité de l’air
• Elle n’émet aucune pollution
• Elle garantit une sécurité d’approvisionnement
• Elle permet de réduire les factures d’électricité
• Elle assure l’électricité même en cas de coupures
• Elle permet de répondre aux besoins domestiques

Les inconvénients de l’éolienne

• L’énergie éolienne dépend essentiellement des conditions climatiques (puissance et régularité du vent)
• Il s’agit d’une source d’énergie intermittente
• Elle dépend de la topographie et ne peut donc être installée n’importe où
• Elle peut causer des nuisances sonores et visuelles

Construire une éolienne à la maison

En France, une éolienne de 2 MW est capable d’alimenter environ 900 foyers en électricité. Elle fournit une puissance de quelques kW jusqu’à plus de 6 MW.

Lorsqu’on parle de l’éolienne domestique, on compte une puissance comprise entre quelques kW et 1 MW. Elle ne cause que peu de nuisances sonores et est à faible encombrement. C’est ce qu’on appelle la petite éolienne.

Pour diminuer les factures d’électricité, pour devenir autonome, pour devenir revendeur d’électricité, pour s’impliquer dans le développement durable… les raisons pour lesquelles l’éolienne domestique prend de l’envergure sont nombreuses.

Construire une éolienne à la maison, c’est possible, à condition de suivre les étapes suivantes :

1. La planification de la construction
2. L’assemblage de la nacelle de l’éolienne
3. La fabrication du mât de l’éolienne
4. Édifier l’éolienne

Quels éléments sont nécessaires ?

• Un moyeu
• Un générateur
• Des pales d’éolienne
• Des attaches métalliques
• Un axe en bois d’environ 4 x 9 cm
• Un tuyau d’acier de 2,5 cm de diamètre
• Des brides de plancher en acier de 2,5 de diamètre
• Des tés en acier de 2,5 et 2,75 cm de diamètre
• Des conduites métalliques
• Un mamelon en acier de 2,5 cm de diamètre
• Une batterie à décharge profonde
• Un contrôleur de charge
• Du câble isolé

Étape 1 : la planification de la construction

La première étape consiste à planifier la construction de l’éolienne. Il faut d’abord déterminer la zone dans laquelle elle sera installée. La zone doit être suffisamment ventée et ne doit être soumise à aucune contrainte (radars et aéronautiques).

Le site d’implantation doit être assez particulier : aucun bâtiment et aucun arbre ne devraient bloquer le vent. De manière générale, pour que votre éolienne domestique soit rentable, il faut qu’elle soit exposée à des vents d’au moins 11 à 16 km/h.

La planification de la construction demande également à ce que vous vous renseignez sur les normes de construction liées aux éoliennes. Parlez de votre projet à vos voisins et rassurez-les sur l’installation de cette mécanique. 

Veillez à ce que l’éolienne soit installée assez loin d’eux. Il est donc indispensable d’évaluer l’espace libre vertical et horizontal disponible. Idéalement, un espace de 0,2 hectare devrait suffire pour une turbine de moins de 3 kW.

La deuxième partie de la planification concerne les pales de l’éolienne. Vous devez choisir entre en acheter ou en fabriquer. Dans les deux cas, il est important de s’inspirer du design des éoliennes commerciales et standard. Il faut utiliser ou construire 3 palles.

Pour les construire, privilégiez le bois ou le PVC, car ce sont deux matériaux qui continuent à faire leurs preuves en ce qui concerne la solidité, l’efficacité et la durabilité. Dans l’ensemble, les pales devraient représenter environ 20 à 60 % du poids total de l’éolienne.

Enfin, vous devez penser au générateur. C’est un élément crucial dans le fonctionnement de l’éolienne, car c’est lui qui génère du courant pour permettre l’utilisation des applications domestiques. Un générateur à courant continu ou un générateur à courant alternatif peuvent être utilisés.

En revanche, il n’est pas conseillé d’utiliser les alternateurs de voiture, car ils ne sont pas adaptés au fonctionnement des éoliennes.

Étape 2 : l’assemblage de la nacelle de l’éolienne

En premier lieu, il faut visser les palles sur un moyeu, qui sert à les connecter à l’axe du générateur. Attention à bien espacer les palles tout en assurant la même inclinaison pour les trois. Un angle de 120 degrés est à respecter entre deux palles pour une éolienne à 3 palles, tandis qu’un angle de 90 degrés est à respecter dans le cas d’une éolienne à 4 palles.

Ensuite, il faut percer un trou dans l’axe de direction de la nacelle. Il doit être percé sur un axe simple en bois de section de 4 x 9 cm. Veillez à ce que l’axe soit suffisamment long pour permettre l’attachement du générateur, mais aussi pour permettre aux câbles de passer à l’intérieur. Utilisez des fixations métalliques pour attacher le générateur et protégez-le avec un tube de métal ou de PVC.

Une girouette doit être attachée de l’autre côté de l’axe de direction de la nacelle. En perçant encore un trou, vous devrez arriver à la fixer facilement. Ensuite, il faut visser une bride de plancher d’environ 2,5 cm sous l’axe de direction de la nacelle.

Cette étape est importante, car elle permet d’attacher le palier du mât. Dans ce palier, vissez une petite barre d’acier de 2,5 cm de diamètre pour permettre à l’éolienne de tourner librement. Les palles et le moyeu doivent être attachés.

Pour vérifier l’assemblage de la nacelle, il convient de le soulever et d’analyser son équilibre. En cas de déséquilibre, pensez à ajouter un poids à la girouette. En outre, l’assemblage de la nacelle de l’éolienne est une opération qui demande de la concentration.

Étape 3 : la fabrication du mât de l’éolienne

Avant de fabriquer le mât, vous devez déterminer les caractéristiques de l’éolienne. Cela veut dire que vous devez décider si l’éolienne sera installée de manière permanente ou si, au contraire, elle sera mobile. Gardez en tête que l’éolienne doit être construite sur une base très solide.

Le mât peut être un tuyau ou une conduite de PVC. Bien entendu, il devra être plus large en diamètre que le mamelon utilisé comme palier. Quant à la longueur du mât, il dépendra de la hauteur de l’éolienne.

Dans le cas d’une éolienne permanente, la base doit être très solide, large et lourde. Une base en bois alourdie avec du sable ou du béton devrait faire l’affaire. La largeur de la fondation doit être d’environs 1/3 de la hauteur du mât. Il est recommandé d’attacher un tuyau d’environ 2,5 cm de diamètre à la base avant d’y enfoncer un té d’un côté et un mamelon de l’autre.

Dans le cas d’une éolienne portable, un disque de contreplaqué épais s’avère être suffisant. Utilisez un tuyau d’environ 2,5 cm de diamètre et assemblez-le à un té de 2,75 cm. Un coude sur l’un des côtés du tuyau droit et des brides en métal formant un U sur l’autre côté. Le mamelon doit être connecté à l’autre bout du té. Pour enfoncer des pieux et ainsi stabiliser la fondation, il convient de percer des trous dans le disque.

Étape 4 : édifier l’éolienne

Pour édifier l’éolienne, il faut d’abord connecter le contrôleur de charge à la batterie. Il faut brancher le câble électrique au contrôleur de charge. Celui-ci doit impérativement comprendre deux fils isolés et devrait être similaire à celui utilisé pour l’alimentation en énergie.

Le contrôleur de charge doit être réglé de sorte qu’il y ait une charge factice ou en court-circuit. Cela vous aidera à monter la nacelle même après avoir connecté le générateur.

Ensuite, il faut insérer le câble isolé dans le mât puis la nacelle. Pour ce faire, enfilez le câble par l’ouverture du té et enfoncez-le jusqu’au bout du mât. Attachez ensuite des haubans sur la base pour renforcer l’attache du mât. Les fils doivent être enfilés par le palier de la nacelle avant d’être connectés au générateur.

Enfin, terminez par la connexion de l’autre embout du câble au générateur.

Ce qu’il faut savoir avant de se lancer dans l’aventure

La construction d’une éolienne à la maison est une opération qui prend du temps. Mais avant tout, il s’agit d’une aventure humaine qui s’adresse aux bricoleurs avertis.

En cas de mauvaise conception et installation, l’éolienne ne sera pas rentable. C’est pour cela qu’il convient de respecter l’ordre des étapes en commençant par la planification. Le choix des matériaux est également à souligner, car il faudra vérifier la fiabilité de chaque pièce détachée.

Pour se lancer dans l’aventure, il est important d’avoir de très bonnes connaissances en mécanique, en électricité et en physique. Il faut également être très prudent, car les risques de chutes et d’électrocutions sont bien réels.

Portez toujours un casque de protection lors des essais et si besoin, faites appel à un professionnel pour vous aider dans les installations électriques de votre éolienne domestique.