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Spring Home Maintenance Checklist: Tips and Tricks

Une énergie propre à l’échelle locale, c’est ce que promet une éolienne domestique. Faut-il un permis pour l’installer ? Est-ce rentable financièrement ? Voici les réponses à toutes vos questions sur cette technologie.&nbsp;

Principe de base et mécanismes internes d'une éolienne domestique

Avant d’entrer dans le détail des turbines, il faut commencer par distinguer l’éolienne en fonction de sa puissance. Dans ce domaine, 3 distinctions doivent être opérées :&nbsp;

Parmi les éoliennes domestiques, on ne trouve que rarement une éolienne d’une puissance supérieure à 20 kW, mais l’éolien domestique peut aller jusqu’à 36 kW. Au-delà, ces installations sont réservées à un usage professionnel ou industriel. Dans leur principe de fonctionnement, la production d’énergie est simple à comprendre :&nbsp;

Maintenant, quelle différence fait-on entre une éolienne verticale et une éolienne horizontale ?&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;

Différence entre éolienne verticale et horizontale

Une éolienne verticale est un modèle dont les pales tournent sur un axe vertical. Ce sera, par exemple, le pied de l’éolienne dans son ensemble qui sera rotatif et dédié à la production d’énergie, avec un générateur au sol.&nbsp;&nbsp;

Une éolienne horizontale, quant à elle, est constituée d’un mât qui porte une turbine posée sur un axe horizontal appelé « nacelle ». Les pales sont fixées en hauteur, directement au nez de la turbine. Lorsque le vent les fait tourner, ce n’est pas l’ensemble du mât qui tourne, comme pour les éoliennes verticales, mais simplement la turbine à laquelle les pales sont accrochées. Le générateur se trouve alors au sommet de l’éolienne, dans la nacelle.&nbsp;

Toutefois, la grande différence entre les éoliennes verticales et les éoliennes à axe horizontal repose dans les contraintes structurelles qu’elles subissent. On parle notamment ici de :&nbsp;

Pour simplifier, disons que les pales des éoliennes à axe horizontal doivent supporter une force de gravité toujours constante, couplée à une force inertielle constamment changeante. Ces contraintes, qui existent aussi pour les éoliennes verticales, sont moindres.&nbsp;

Par conséquent, les éoliennes verticales s’usent moins vite, et sont plus faciles à réparer car le générateur est situé au niveau du sol et non pas dans la nacelle.&nbsp;

A cela, il faut encore distinguer 2 situations. Les éoliennes peuvent fonctionner, soit :&nbsp;

Lorsqu'elles tournent face au vent, la nacelle est fixe. Lorsqu’elles fonctionnent avec un vent arrière, elles s’orientent dans la direction du vent. Il est important de noter que la fatigue des pales est plus importante sur les éoliennes fonctionnant avec un vent arrière, à raison de 50% d’augmentation par rapport à une éolienne fixe, avec un vent de 7 m/s.&nbsp;

Comment l'éolienne domestique alimente-t-elle la maison ?

Dans le premier cas, vous pourrez vendre votre électricité à Hydro-Québec. Dans le second, l’éolienne alimentera directement votre maison. Comment ? Grâce à deux éléments :&nbsp;

Le régulateur alimente les batteries en électricité créée par les turbines. Il sert également à protéger les batteries lorsque l’éolienne tourne trop rapidement. Autre avantage du régulateur : vous pouvez y brancher des panneaux solaires. Ainsi, lorsque vous avez très peu de vent, vous pouvez tout de même recharger vos batteries. Ce sont elles qui vont alimenter votre maison en électricité.

Les différentes puissances des éoliennes domestiques

Nous avons vu précédemment qu’il existe 3 classifications de turbines (petites, moyennes, grandes). On peut aussi les distinguer selon leur usage :&nbsp;

La puissance d’une éolienne dépend directement de son diamètre. Une règle de calcul simple permet d’ailleurs d’en estimer la puissance potentielle :&nbsp;

Puissance = 0.15 X diamètre ^2.15 (^ étant le signe d’insertion de l’exposant)

Installation d'une éolienne domestique : ce qu'il faut savoir

Les critères pour choisir l'emplacement idéal

Selon l’endroit où se trouve votre maison, les critères pour choisir l’emplacement idéal de vos turbines sont indépendants de votre volonté. En effet, il est possible que vous habitiez l’un des environnements suivants :&nbsp;

Dans ce cas, le vent est naturellement ralenti par les obstacles qui se trouvent tout autour de votre maison. Il vous faudra alors veiller à choisir une éolienne domestique capable de produire de l’électricité malgré un vent faible. Nous y reviendront dans la partie consacrée au choix du bon modèle d’éolienne domestique au Québec.

La direction du vent concerne surtout l’éolienne fixe à axe horizontal. Celle-ci est intéressante, car le vent dominant au Québec vient de l’Ouest. Il n’y a que durant les mois d’avril et mai que le flux d’air change notablement de direction :&nbsp;

Sur le reste de l’année, 5 mois sont plein Ouest et 5 mois présentent un vent légèrement en biais avec du ONO (mars), du SO (juin) et du OSO (juillet-août-septembre). Autant dire que si vous optez pour une éolienne fixe, la production d’électricité ne sera réellement gênée que durant 2 mois (avril et mai).&nbsp;&nbsp;&nbsp;

Aux 2 premiers critères s’ajoutent aussi, pour les turbines à axe horizontal, le positionnement par rapport au vent. Nous l’avons déjà dit, certaines sont faites pour tourner face au vent (fixes), d’autres sont étudiées pour fonctionner avec un vent arrière, et s’orientent avec la direction du vent (mobiles).

Vous devez donc veiller à tourner votre éolienne à axe horizontal dans le bon sens, c’est-à-dire le nez de la turbine vers l’Ouest pour une éolienne fixe, et vers l’Est pour une éolienne qui fonctionne par vent arrière.&nbsp;

En termes de production d’énergie, les 2 modèles se valent, mais l’éolienne fonctionnant avec vent arrière s’use plus rapidement, à cause du sillage du mât. Quand bien même celui-ci serait aérodynamique, un changement de direction de la turbine de plus de 10° met un terme à cet avantage.&nbsp;

Achat d’éolienne domestique : laquelle choisir au Québec ?

Une étude parue dans le Journal of Cleaner Production en mars 2023, a montré que les 2 turbines les plus efficaces sous un vent faible sont :&nbsp;

Il faut savoir qu’au Québec, les mois les plus venteux sont janvier-février-mars et avril, tandis que les mois les moins venteux sont juin, juillet, août, septembre et octobre.&nbsp;

À titre d'exemple, le vent moyen dans la ville de Québec ne dépasse pas 2.96 m/s annuellement. Le modèle hybride Savonius-Darrieus est donc le plus adapté.

À Montréal, les données sont un peu différentes.&nbsp;La vitesse de vent moyenne dans la plus grande ville de la province est de 4.1 m/s. Le choix entre un modèle Savonius-Darrieus et une Savonius devient donc possible pour assurer une production d’énergie optimale. À condition toutefois que votre voisinage ne fasse pas sérieusement baisser la vitesse du vent.&nbsp;

Autre exemple avec Gaspé, qui est probablement la ville la plus venteuse de la province. Avec un vent annuel moyen de 4.7 m/s, l’installation d’une éolienne de modèle Darius est la plus adéquate pour profiter d’une production d’énergie optimale.&nbsp;&nbsp;

Par conséquent, avant de choisir d’investir dans une éolienne d’une puissance donnée, nous vous conseillons d’acheter un anémomètre et d’enregistrer les relevés sur une année complète. Ainsi, vous aurez une vision très précise des turbines vers lesquelles vous pouvez vous tourner.&nbsp;

Il est même possible que vous vous rendiez compte que le prix d’un tel système ne pourra jamais être amorti. Tout dépend de votre lieu de résidence.&nbsp;&nbsp;

La hauteur idéale pour une éolienne domestique

La hauteur idéale est celle-ci : le plus haut possible. Voici un tableau mettant en évidence le gain de puissance selon la hauteur d’une éolienne :&nbsp;

Vous devez donc placer vos turbines le plus haut possible. La communauté métropolitaine de Québec, au travers du règlement n° 2007-22, classifie les éoliennes selon les tailles suivantes :&nbsp;

Bien sûr, des règles viennent s’imposer à vous si vous décidez de construire une petite éolienne. En l’espèce, dans la communauté métropolitaine de Québec, vous ne pouvez pas installer une petite éolienne « à moins de trois fois sa hauteur de toute installation humaine », sauf pour le bâtiment principal dont elle est l’accessoire (c’est-à-dire votre maison).&nbsp;

Un autre problème concerne le voisinage. Puisque, toujours selon le même règlement, vous ne pouvez pas installer une éolienne « à moins de quatre fois sa hauteur de toute limite d’une propriété foncière », sauf si vous passez devant le notaire avec votre voisin pour revoir cette limite à la baisse. Vous devez donc chercher l’accord du voisinage pour donner vie à votre projet.&nbsp;&nbsp;

Par conséquent, avant d’entamer toute installation d’une éolienne, rendez-vous dans votre mairie. Par exemple, dans le schéma d’aménagement et de développement de la MRC du Rocher-Percé (Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine), les principales conditions sont les suivantes :&nbsp;

Les étapes d'installation d'une éolienne sur le toit

La ressource éolienne n’offre jamais la production d’énergie annoncée lors de l’achat. Cette dernière est toujours inférieure de 20% lorsqu’elle se trouve placée dans une zone optimale. Ce rendement peut même descendre à 50% ou 60% de ce qui est prévu.&nbsp;

Pour savoir si votre toit sera un bon « gisement éolien », vous devez effectuer des mesures avec un anémomètre. Une éolienne de toit va généralement commencer à produire avec un vent de 3 m/s. Elle atteindra sa pleine puissance avec un souffle à 18 m/s.&nbsp;

Si vous vous reportez aux tableaux que nous avons réalisés plus haut pour les villes de Québec, Montréal et Gaspé, vous comprenez tout de suite que la ressource éolienne est rarement dans une production d’énergie de 100%.&nbsp;

Étape 2 : Privilégier les bordures de toit

En anglais, cela s’appelle le « corner flow ». Il s’agit de l’accélération des vents sur les bâtiments au moment de la remontée de la façade par le flux d’air. Pour en profiter pleinement, vous devez installer votre éolienne de toit au centre du toit et suffisamment haut pour positionner les pales dans le flux.&nbsp;

Là encore, effectuer des mesures préalables, à différentes hauteurs, avec un ou plusieurs anémomètres peut être particulièrement intéressant avant d’installer une éolienne.&nbsp;

Étape 3 : Comprenez la géométrie du quartier

Mettre une éolienne sur un toit est une chose, la mettre au bon endroit en est une autre. Dans ce domaine, le « corner flow » n’est pas le seul élément à prendre en compte. Il y a aussi la rugosité du sol. C’est-à-dire le nombre d’obstacles que doit traverser ou contourner le vent avant d’arriver sur les pales de votre éoliennes.&nbsp;

Ces obstacles peuvent autant être des arbres que des façades de maisons ou d’immeubles. Vous devez donc tenir compte de l’organisation des constructions autour de votre habitation, ainsi que de la forme de leur façade.&nbsp;&nbsp;&nbsp;

L’ensemble de ces éléments jouent fortement sur la qualité du flux d’air.&nbsp;

Petite ou une mini éolienne: comment choisir ?

Avantages et inconvénients de la mini éolienne

Commençons par voir les avantages des turbines.&nbsp;

Tout d’abord, la ressource éolienne est exploitable par les particuliers dans la catégorie du petit éolien (1 à 36 mW). Cette puissance peut déjà permettre une certaine autonomie énergétique.&nbsp;

La mise en place d’une éolienne domestique est relativement simple, et sa durée de vie est de 15 et 30 ans. Autrement dit, un retour sur investissement est possible. Mais nous verrons cela plus en détail un peu plus loin dans cet article.&nbsp;

Autres avantages du petit éolien dans le jardin ou sur le toit de la maison :&nbsp;

Vous avez donc le choix d’envoyer directement votre courant continu sur le réseau ou de le stocker dans des batteries pour faire fonctionner votre chauffage et votre électroménager.

Poursuivons par les inconvénients.&nbsp;&nbsp;

Le premier problème repose sur le bruit que fait une éolienne en fonctionnement. Selon les modèles, vous aurez entre 41.2 dB(A) et 55,6 dB(A) à entendre nuit et jour. A quoi cela correspond-il&nbsp; ? Au bruit d’une rue résidentielle en permanence dans le jardin. Voici pourquoi l’accord des voisins, même s’il n’est, selon les circonstances pas nécessaire, est tout de même important.

Ensuite, l’éolienne domestique possède un autre inconvénient majeur : sa productivité. Nous en reparlerons dans le calcul de la rentabilité, mais une éolienne ne produit que 50% à 80% de sa puissance théorique. Vous avez bien compris que cela dépend de l’orientation de votre terrain, des éléments qui vous environnent, etc.&nbsp;

Le gouvernement de l’Ontario souligne avec justesse que, pour être rentable, une éolienne doit bénéficier d’une vitesse de vent d’au moins 4 m/s à 4.5 m/s. A Québec, nous sommes à moins de 3 m/s. A Montréal, le seuil théorique de rentabilité est tout juste atteint, avec un vitesse de vent à 4.1 m/s. A Gaspé, la moyenne annuelle de 4.7 m/s laisse une certaine marge entre la théorie et la réalité.

Le mieux est donc d’opter pour une éolienne de type Savonius ou hybrid Savonius-Darrieus. Ce sont des éoliennes verticales capables de produire de l’électricité à un vent de 3 m/s. Elles sont donc adaptées aux conditions de vent de la province.&nbsp;

Pourquoi opter pour une petite éolienne ?

Parce que vous ne pouvez pas installer une éolienne de plus de 36 mW dans votre jardin, et que de nombreuses municipalités limitent même la hauteur de l’éolienne à 15 mètres, pales comprises.&nbsp;

Vous devez donc opter pour une éolienne qui respecte les standards du schéma d’aménagement local de votre commune.&nbsp;

L'éolienne domestique est-elle rentable ?

Analyse du coût d'installation versus économie réalisée

Bien qu’il existe des éoliennes domestiques à 3 000$, une Bergey Excel 10kW coûte environ 60 000$ avec deux batteries ou connection au réseau et avec les taxes, mais sans le montage.&nbsp;&nbsp;

On parle ici d’une éolienne à axe horizontal. Le fabricant indique que son éolienne peut produire annuellement 13 800 kWh avec un vent de 5 m/s, et qu’elle se coupe sous un vent de 2.5 m/s.

Pour simplifier, disons que vous habitez à Gaspé, et que vous profitez d’un vent moyen annuel de 4.7 m/s, arrondi à 5 m/s.

Nous avions déjà calculé la rentabilité d’une installation de <a href="https://apps.soumissionrenovation.ca/fr/blogue/guide-complet-pour-linstallation-dune-toiture-solaire">modules photovoltaïques</a>, en prenant en compte une maison individuelle avec climatisation et piscine (ou spa). Un tel bien consomme 29 000 kWh par an, d’après les données d’Hydro-Québec. Le coût est donc de 2 911.89$ par an avec un tarif D de 10.041 cents le kWh.

Si chaque année, l’éolienne produit 13 800 kWh, vous économisez 1 385.66$ sur le prix de votre facture. Rapporté sur 15 ans, cela fait une économie de 20 784.87$.&nbsp;&nbsp;

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