Terminalf

L'énergie éolienne
Français,anglais,espagnol

Élisabeth Carey

Maitrise LEA - 2003 / 2004 - Paris III
Responsable : Loïc Depecker

Je tiens tout d'abord à remercier Monsieur Lilian LABIT, qui a accepté de valider le contenu scientifique de ce glossaire, et dont la disponibilité m'a été d'un grand secours. Ses remarques et ses corrections ont contribué à donner à ce projet une dimension professionnelle.

Je remercie également Monsieur Loïc DEPECKER, mon directeur de mémoire et professeur de terminologie à l'Université de la Sorbonne Nouvelle, pour son écoute et ses explications en ce qui concerne les aspects terminologiques de ce mémoire.

Enfin, je remercie Madame Françoise CAREY pour sa relecture et pour le soutien qu'elle m'a apporté.

« Nous arrivâmes à l'île d'Eolie où habitait Eole, le fils d'Hippotas, cher aux dieux immortels… Pendant tout un mois, Eole me reçut et m'interrogea sur tout : Troie, les navires et le retour des Achéens. Je lui racontai tout comme il faut, et quand je lui demandai de me laisser partir, il prépara mon retour : dans la peau d'un bœuf de neuf ans, il tailla une outre où il enferma pour moi les vents mugissants - le fils de Cronos l'en avait fait maître – puis il fit souffler le seul Zéphyr qui devait nous ramener tous, navires et hommes à Ithaque. »
L'Odyssée, Homère

Dès l'Antiquité, le vent était considéré comme une source de puissance, ou plus exactement comme une manifestation de la puissance des Dieux. Ce mémoire de terminologie porte sur l'énergie éolienne, non pas celle qui a permis à Ulysse et à ses successeurs de mener leurs embarcations à voile à bon port, mais celle qui s'impose aujourd'hui comme une source d'énergie renouvelable d'avenir. L'énergie éolienne, dérivée de l'énergie solaire, consiste en l'exploitation de la force du vent pour produire de l'énergie mécanique ou électrique. Elle est dite renouvelable car elle exploite une source inépuisable qui se régénère en permanence et dont la consommation ne limite pas son utilisation future.

J'ai choisi de consacrer mon glossaire terminologique à cette source d'énergie pour différentes raisons. D'une part, les progrès scientifiques et technologiques relatifs à la protection de l'environnement ont toujours suscité mon intérêt. D'autre part, je souhaitais étudier un domaine conciliant environnement et technologie, assurant ainsi une certaine continuité dans le travail de spécialisation et de terminologie déjà commencé au travers de mon mémoire de traduction de maîtrise, lequel traite de l'environnement dans le bassin méditerranéen. Enfin, ce domaine se prêtait bien à mon objectif de travailler vers deux langues cibles, à savoir l'anglais et l'espagnol, en raison de la place importante des Etats-Unis, du Canada et de l'Espagne sur le marché de l'éolien.

Alors que l'opinion publique, les médias et la technologie semblaient avoir négligé quelque peu cette source d'énergie au profit de l'énergie nucléaire ou encore de l'énergie solaire, j'ai d'emblée été plus attirée par cette source inépuisable qu'est le vent. A l'heure où l'avenir des combustibles est compromis politiquement et économiquement, l'énergie éolienne bénéficie d'un regain d'intérêt, bien longtemps après qu'aient été conçus les premiers moulins à vent. Originaires d'Egypte et de Perse, ces derniers datent de l'Antiquité et actionnaient alors un système à moudre le grain ou à pomper l'eau. Ce n'est qu'au XIIe siècle qu'ils apparaissent en Europe, et à partir de la fin du XIXe qu'ils font l'objet d'innovations déterminantes. Le terme « éolienne », au sens de machine mue par le vent et destinée à produire de l'énergie, date du début du XXe siècle. Et aujourd'hui, les aubes en toiles ont laissé place à l'ère des éoliennes modernes, et plus précisément des aérogénérateurs, dont le rotor mesure en moyenne 50 mètres de diamètre et peut capter l'énergie cinétique du vent pour produire de 600 à 750 kW, soit entre 1 et 2 millions de kilowattheures par an, ce qui correspond à la consommation de 300 à 500 foyers européens. Le secteur de l'éolien, qui représente aujourd'hui environ un milliard d'euros et produisait fin 2001 plus de 24 500 MW dans le monde, ne cesse de s'imposer depuis le début des années 1990. L'Europe est le premier producteur d'énergie éolienne avec plus de 13 000 MW installés, soit plus de 70% de la capacité totale installée dans le monde. En France, les sites éoliens sont encore rares, mais ce secteur ne fait qu'amorcer son développement. En effet, non seulement le projet Eole lancé en février 1996 par le ministère de l'Industrie, avec la participation d'EDF, mais également les décisions prises lors des sommets de Kyoto et de Buenos Aires, selon lesquelles la part des énergies renouvelables dans le total de la consommation intérieure brute d'énergie de l'Union Européenne devrait passer de 6 à 12% d'ici 2010, mettent l'accent sur l'enjeu de l'industrie éolienne comme source énergétique d'avenir. Pour la France, l'objectif est d'arriver à une part de 22 % de la consommation électrique en 2010 contre 15 % actuellement. Un tel ancrage dans l'actualité économique et technologique française et surtout à échelle européenne ont rendu le travail terminologique que j'ai accompli sur le domaine de l'éolien d'autant plus intéressant, notamment pour ce qui est de l'aspect trilingue de ce mémoire.

Le domaine de l'énergie éolienne présente la particularité de couvrir plusieurs domaines, ce qui a rendu le travail de structuration et de sélection des concepts d'autant plus complexe mais également intéressant. En effet, l'éolien est étroitement lié aux domaines de la météorologie et du relief (à travers l'orographie), de la physique, de l'aérodynamique (et donc de la mécanique des fluides), de l'électricité et de la mécanique. La haute technicité et le caractère scientifique de ces domaines ont demandé de ma part un effort nécessaire d'adaptation au contenu, mais ils se prêtaient tout à fait à mon objectif de départ, à savoir approfondir un domaine lié à la technologie et aux sciences.

Ainsi, de par la source même du domaine choisi, certains concepts relatifs à la météorologie se sont imposés comme des éléments essentiels à traiter du fait de leur importance dans l'évaluation de la ressource éolienne. Il a donc été nécessaire d'aborder et d'expliquer les phénomènes majeurs liés à la circulation atmosphérique. L'environnement dans lequel s'implantent les éoliennes suppose également l'étude du relief, c'est-à-dire l'orographie, dont les caractéristiques influent directement sur le vent et les phénomènes météorologiques et posent des contraintes déterminant l' « aérodynamique » de tout site éolien. Par ailleurs, le domaine de l'éolien se réfère dans une large mesure aux grandes théories de la physique, et repose notamment sur les principes de la mécanique des fluides, les systèmes de force, les théories relatives au mouvement et à l'énergie. C'est pourquoi, ces domaines scientifiques tiennent une place majeure dans la structuration des concepts de ce glossaire et dans leur définition, en particulier l'aéronautique et la mécanique à travers l'étude des interactions entre un rotor éolien et le vent et la conception des différents types et composants d'une éolienne. D'autres domaines découlent encore de cette source d'énergie, tels que l'étude des impacts environnementaux et l'intégration de cette technologie dite « verte » à nos vastes espaces, ou encore la production électrique. J'ai d'ailleurs abordé cette dernière application dans ce glossaire en traitant des aérogénérateurs, dans un souci de respecter la tendance technologique et économique actuelle et pour mieux ancrer ce mémoire dans le secteur tel qu'il évolue. L'amplitude de l'éventail qu'ouvre le domaine de l'éolien sur d'autres secteurs scientifiques et techniques, auxquels il emprunte plusieurs notions et principes, a rendu le travail terminologique intéressant du point de vue de la structuration des concepts. Cet aspect s'est également avéré très enrichissant en vue d'une spécialisation linguistique complète et variée.

ARBORESCENCE GENERALE

1.Type d'éolienne
1.1. éolienne
1.1.1. aérogénérateur
1.1.2.1.éolienne à axe horizontal
1.1.2.1.1. éolienne à pas fixe éolienne
1.1.2.1.2. éolienne à pas variable
1.1.2.1.3. éolienne bipale
1.1.2.1.4. éolienne face au vent
1.1.2.1.5. éolienne monopale
1.1.2.1.6. éolienne multipale
1.1.2.1.7. sous le vent
1.1.2.1.8. éolienne tripale
1.2.2.2. éolienne à axe vertical
1.2.2.2.1. éolienne à portance
1.2.2.2.1.1. rotor Darrieus
1.2.2.2.2. éolienne à traînée
1.2.2.2.2.1. rotor Savonius
1.2.2.2.2.2. moulinet
1.2.2.2.2.3. éolienne à clapet battant
1.2.2.2.2.4. éolienne à écran
1.1.2. éolienne offshore
1.2. parc éolien

2.Composant d'éolienne
2.1. anémomètre
2.2. arbre lent
2.3. arbre rapide
2.4. automate de contrôle
2.5. dispositif d'orientation
2.6. fondation
2.7. frein à disque
2.8. frein aérodynamique
2.9. générateur
2.9.1. générateur asynchrone
2.9.2. générateur synchrone
2.10. girouette
2.11. gouvernail
2.12. moyeu
2.11. multiplicateur de vitesse
2.12. nacelle
2.13. pale
2.14. rotor
2.15. servomoteur
2.16. système de refroidissement
2.17. système hydraulique
2.18. tour

3.Fonctionnement d'une éolienne
3.1.Aérodynamique du rotor
3.1.1. angle d'attaque
3.1.2. angle d'incidence
3.1.3. angle d'inclinaison
3.1.4. couple moteur
3.1.5. décrochage aérodynamique
3.1.6. emballement
3.1.7. énergie cinétique du vent
3.1.8. force du vent
3.1.9. limite de Betz
3.1.10. portance
3.1.11. traînée
3.1.12. vitesse moyenne de vent
3.2.Rendement
3.2.1. coefficient de puissance
3.2.2. facteur de charge
3.2.3. puissance installée
3.2.4. puissance nominale
3.2.5. vitesse de coupure
3.2.6. vitesse de démarrage
3.2.7. vitesse nominale
3.3. Système de régulation
3.3.1. régulation par effacement de rotor
3.3.2. régulation par frein aérodynamique centrifuge
3.3.3. régulation par variation de calage de pale
3.3.3.1. régulation par asservissement de calage
3.3.3.1.1. régulation par décrochage aérodynamique
3.3.3.1.2. régulation par mise en drapeau

4. Contraintes naturelles de site
4.1. Circulation atmosphérique
4.1.1. cisaillement de vent
4.1.2. rafale
4.1.3. turbulence
4.1.4. vent de surface
4.1.5. vent dominant
4.2. Evaluation du potentiel éolien
4.2.1. distribution de Weibull
4.2.2. échelle de Beaufort
4.2.3. rose des rugosités
4.2.4. rose des vents
4.3. Relief
4.3.1. effet accélérateur
4.3.1.1. effet de colline
4.3.1.2. effet de tunnel
4.3.2. effet d'abri
4.3.2.1. effet de parc
4.3.2.2. effet de sillage
4.3.3. rugosité de surface

Ma première approche du domaine a consisté à balayer un certain nombre de sites Internet sur les énergies renouvelables pour m'assurer de l'accessibilité du contenu scientifique, tant du point de vue de la compréhension du contenu (étant donnée que j'étais tout à fait novice dans ce domaine), que sur le plan de la disponibilité des informations. Puis, après avoir glané divers références, textes et documentations de degré technique variable, j'ai tenté de repéré les termes récurrents et qui paraissaient essentiels au domaine, pour ensuite les lier selon une logique scientifique et terminologique cohérente. Le repérage des concepts s'est avéré relativement aisé. Pour cela, je me suis basée sur plusieurs critères de sélection. La récurrence des termes est un critère qui a fait apparaître les concepts essentiels de l'énergie éolienne, notamment les caractéristiques techniques que l'on trouve dans les fiches techniques des machines (ex. puissance nominale, vitesse nominale, vitesse de coupure, vitesse de démarrage, mode de régulation, système de freinage, rotor, etc.) et les éléments de la physique qui revenaient au fil des ouvrages techniques sur l'éolien. Le critère de l'opposition a fait ressortir les différents types d'éoliennes définies dans ce glossaire (ex. éolienne à axe horizontal, éolienne à axe vertical, éolienne sous le vent, éolienne au vent, etc.). Enfin, le repérage selon l'axe paradigmatique du contenu des mes références a fait apparaître des concepts tels que effet de parc, effet de tunnel, effet de sillage, ou encore éolienne bipale, éolienne tripale et éolienne mulitpale. La dernière sélection des termes pour obtenir une liste de l'ordre de 80 concepts s'est révélée plus difficile, et a été effectuée dans un souci de conserver les termes les plus pertinents pour un usage immédiat et pratique dans l'industrie éolienne.
La collaboration d'un expert ingénieur dans la construction des éoliennes a été décisive dans cette étape. Par exemple, j'avais sélectionné les termes éolienne à rotation lente et éolienne à rotation rapide, puis les ai supprimés après consultation de mon valideur, pour qui ces catégories n'étaient pas déterminantes dans la caractérisation d'une éolienne. Le recours à un expert des éoliennes m'a ainsi permis de donner à ce glossaire une dimension pratique et actuelle, notamment grâce à ses corrections et aux pistes supplémentaires qu'il m'a suggéré d'explorer.

Ce mémoire a été élaboré avec pour premier objectif de tenter de participer au travail terminologique qui a été effectué jusqu'à présent sur l'énergie éolienne, domaine qui, comparé à certaines formes d'énergies et à certaines industries, a longtemps été relégué au second plan dans l'actualité scientifique. Les travaux effectués sur la terminologie de l'éolien datent dans l'ensemble des années 1950. Ainsi, un premier glossaire franco-anglais a été adopté en 1951 par l'Organisation Européenne de Coopération Economique sous le titre Terminologie de l'Energie Eolienne, et un certain nombre de termes ont été normalisés en France en 1956. Néanmoins, le travail terminologique sur ce secteur est encore loin d'être exhaustif et bien souvent, j'ai pu remarquer que l'énergie éolienne était traitée d'un point de vue terminologique comme un secteur secondaire des énergies renouvelables, et non comme une activité et un savoir-faire technologiques à part entière. Ce glossaire, loin d'être complet, aborde ainsi les grands principes de l'énergie éolienne et ne se concentre pas sur un sous-domaine trop précis, afin de poser les bases et les structures susceptibles d'être approfondies par la suite. Il s'agissait donc pour moi de mettre un domaine très technique et parfois extrêmement complexe à la portée d'un lectorat pas nécessairement expert mais curieux de s'informer sur une énergie d'avenir. Les définitions ont néanmoins été rédigées dans un souci de précision accessible à la fois à des non-spécialistes et à des professionnels promouvant l'énergie éolienne (en particulier au sein d'associations et divers organismes) ou susceptibles d'avoir des besoins en traduction, notamment par leur activité à l'échelle européenne ou en collaboration avec certaines entreprises anglo-saxonnes ou espagnoles. Ainsi, lorsque par exemple une définition porte sur des lois mathématiques, les éléments nécessaires à la compréhension des équations sont apportés soit dans la définition même, soit dans la note technique de la fiche terminologique ou dans la liste des abréviations et symboles physiques figurant dans la section d'introduction du mémoire. Les contextes ont également été sélectionnés dans l'optique de fournir tout autre élément de compréhension complémentaire à la définition ou descriptif, dans la mesure du possible et en fonction des sources disponibles.

Etant donnée l'ampleur du domaine de l'éolien, j'ai surtout cherché à étudier les notions élémentaires de cette énergie et les concepts les plus récurrents et caractéristiques de la documentation sur l'éolien, de degré technique plus ou moins élevé. L'éolienne m'est apparue comme l'acteur principal de ce secteur, avec ses variantes, sa structure et son fonctionnement sous la contrainte exercée par l'environnement dans lequel elle est implantée. C'est pourquoi mon mémoire s'articule clairement autour de cette machine. C'est en effet l'éolienne qui transforme la ressource « de base » qu'est le vent en une énergie exploitable par l'homme. Par ailleurs, les ouvrages et divers documents que j'ai consulté m'ont orienté d'eux-mêmes vers le fonctionnement et la structure des aérogénérateurs, puisque c'est la production d'électricité qui domine le marché actuel de l'éolien et qui constitue sans doute la base de son avenir. Cette forte corrélation entre les éoliennes et la production électrique est telle qu'elle apparaît à travers la terminologie du domaine, par l'usage synonymique des termes éolienne et aérogénérateur. C'est une particularité terminologique que ce mémoire a d'ailleurs conservé.
Mes recherches documentaires et terminologiques sur l'énergie éolienne m'ont permis de distinguer quatre sous-domaines : les différents types d'éoliennes, les principaux composants d'une éolienne moderne, ou plus précisément d'un aérogénérateur, les concepts qui relèvent de son fonctionnement, enfin les contraintes naturelles d'un site éolien, dont l'évaluation est essentielle pour mesurer le potentiel éolien exploitable et choisir un site pour un rendement optimal.
Outre une représentation des concepts selon une hiérarchisation numérotée, j'ai choisi de mettre un certain nombre de relations conceptuelles en valeur par des arborescences graphiques. Ainsi, d'après l'arborescence intitulée « Types d'éoliennes », on constate que ce premier sous-domaine se caractérise par des relations conceptuelles génériques, qui permettent de structurer et hiérarchiser les principales variantes de types d'éoliennes. Le deuxième sous-domaine, représenté par l'arborescence intitulée « Composants d'une éolienne » s'articule majoritairement selon la relation de type partitive, laquelle traduit véritablement l'organisation des principaux composants d'une éolienne moderne. La représentation graphique du sous-domaine traitant du fonctionnement d'une éolienne a requis une sous-division supplémentaire distinguant l'aérodynamique d'un rotor éolien, les éléments relatifs au rendement d'une éolienne notamment en termes de puissance électrique et les principaux systèmes de régulation d'un rotor. Ces trois sections se sont avérées difficiles à structurer en raison des multiples corrélations existant entre plusieurs concepts et de leur lien avec certaines lois de la physiques dont l'étude n'était pas l'objet de ce mémoire. Une relation s'est imposée lorsqu'il a fallu représenter une logique entre ces termes : la relation de type séquentielle, qui reflète au mieux l'idée d'influence et d'interaction qui caractérise l'action du vent sur une machine destinée à la capter pour la transformer. Enfin, le sous-domaine regroupant les contraintes naturelles imposées par l'environnement proche d'une éolienne ou d'un parc est caractérisé par une prédominance de relations séquentielles du fait de l'influence météorologique et orographique sur les éoliennes, et des nombreux concepts physiques qui les expliquent. Il était également essentiel de faire apparaître, en les regroupant selon une relation générique, les moyens et instruments permettant d'évaluer, notamment mathématiquement, certains phénomènes déterminant le potentiel éolien d'un site, en vue d'une exploitation rentable du vent. Enfin, pour plus de lisibilité, il était préférable de traiter à part les effets et types d'effets engendrés par la rugosité de surface d'un site. Les deux derniers sous-domaines sont ceux qui ont représenté le plus de difficultés dans leur structuration conceptuelle et certaines relations ont supposé une simplification nécessaire à l'adaptation du glossaire à un lectorat parfois novice dans le domaine de l'énergie éolienne.

Les sources documentaires à partir desquelles j'ai élaboré ce glossaire et procédé au repérage des concepts consistent en quelques ouvrages à caractère technique, réunissant théorie et technologie des éoliennes et abordant le domaine selon des axes différents. Ainsi, l'ouvrage de J. Vernier dans la collection Que Sais-je ? consacre un chapitre à l'énergie éolienne et a donc permis une première approche relativement structurée et globale du domaine, tandis que les trois autres ouvrages auxquels je me suis référée traitent de la technologie des éoliennes (fonctionnement, structure), de leur rendement (en particulier Vent et performances de C.G. Justus) et des aspects théoriques et physiques en jeu. Néanmoins, la plupart de mes sources proviennent d'Internet, notamment de sites d'organismes professionnels et de bureaux d'études spécialisés, mais aussi de pages personnelles recensant des données à caractère technique variable. Ces références présentent l'avantage d'être plus récentes que les ouvrages que j'ai pu consulté en bibliothèque. Le manuel L'univers de l'énergie éolienne que l' Association danoise de l'industrie éolienne met à la disposition des internautes s'est notamment révélé très utile. La multitude des documents émis sur Internet et traitant de l'énergie éolienne a certes représenté un avantage important, mais a également supposé une vigilance accrue dans la vérification et la confrontation des informations avant de les prendre en compte.
Les ressources terminologiques relatives à l'énergie éolienne se sont avérées relativement éparses et peu de glossaires présentaient un niveau réellement spécialisé, comparé à d'autres technologies et sources d'énergies, vraisemblablement en raison du récent intérêt dont bénéficie ce secteur. Par conséquent, j'ai eu recours à un glossaire publié par l'ONU sur les énergies renouvelables ainsi qu'à diverses bases de terminologie officielles, et j'ai « fouillé » les ressources documentaires à ma disposition pour en « extraire » des définitions plus complètes. Au cours de mes recherches sur les équivalents en langue anglaise et espagnole, j'ai pu constater l'abondance des ressources documentaires sur le thème de l'éolien, surtout en espagnol. Celles-ci m'ont permis d'observer l'usage et la phraséologie de ce domaine dans ces langues et de retenir par moi-même les équivalents qui me semblaient les plus pertinents.

La terminologie propre à l'énergie éolienne se caractérise avant tout par un certain nombre de termes empruntés à l'aéronautique, ainsi qu'à la mécanique, à l'électricité, à la météorologie et à l'orographie. Mais elle possède néanmoins son propre vocabulaire et sa propre phraséologie. Les recherches effectuées sur ce domaine m'ont, en outre, permis de constater que la terminologie de l'énergie éolienne est une terminologie « en mouvement », en évolution, vraisemblablement en raison des récents progrès technologiques dont elle a fait et continue à faire l'objet. Ainsi, tandis que j'ai pu observer l'emploi fréquent du terme « hélice » pour désigner l'ensemble formé par les pales d'une éolienne dans plusieurs ouvrages techniques de référence, lorsque j'ai soumis mes fiches à mon valideur, ce dernier m'a affirmé qu'hélice ne s'employait pas au sujet des éoliennes. Il était également intéressant de noter l'emploi d'anglicismes, tels que éolienne offshore ou encore l'effet stall, dans certains documents, pour désigner le décrochage aérodynamique. Enfin, une autre spécificité que j'ai pu relever concerne la multitude de synonymes existant pour certains concepts, en français mais également en anglais et en espagnol, et l'emploi fréquent du concept rotor pour désigner une éolienne ou un type d'éolienne dans son ensemble, et vice versa, selon la figure de rhétorique appelée métonymie. C'est donc l'ensemble de ces particularités d'usage et de terminologie que ce glossaire a tenté de mettre en évidence et de structurer.