Analyser les données de vent permet d'établir la fiche d'identité complète d'un site éolien
Les données issues d'une campagne de mesure sur terrain sont extraites de la mémoire de l'enregistreur de données (carte SD, EEPROM, USB) et disponibles sous forme de lignes en fichier texte. On ouvre ce fichier à l'aide d'un logiciel de traitement, par exemple Microsoft Excel, OpenOffice, Matlab ou encore des logiciels dédiés à l'éolien tels que WAsP.
Les données brutes sont traitées de manière a extraire une série de valeurs interprétables :
La vitesse moyenne annuelle. Elle s'exprime en m/s, c'est le standard de l'industrie pour toute les valeurs de vitesse. Elle n'a pas de sens si elle n'est pas accompagnée de la hauteur par rapport au sol. On considère que cette moyenne annuelle est la vitesse moyenne générale du site, cependant il existe des variations annuelles, environ de 10 à 15%, mais pouvant aller jusqu'à 30% certaines années.
Les vitesses moyennes mensuelles. Présentées par exemple sous forme de tableau pour une année complète. Elles sont très utiles pour déterminer les variations saisonnières et dimensionner un système en site isolé performant.
La rose des vents. Ce graphique donne des informations sur les directions prédominantes du vent. Les fréquences d'apparition des vents sont distribuées sur 360°, généralement divisé en 12 secteurs de 30°. (Voir graph ci-dessous, en grisé hachuré)
La rose énergétique du vent. Ce graphique introduit une donnée supplémentaire par rapport à la rose des vents : la vitesse. Ainsi, il nous renseigne sur le « contenu énergétique » de chaque direction du vent. Un vent fréquent mais très faible aura une faible part de la rose énergétique du vent. Cette rose permet donc d'identifier les directions qui contiennent le plus d'énergie, c'est à dire des vents puissants ET fréquents. (Voir les segments noirs dans le graph ci-dessous).
L'analyse de cette rose des vents nous apprends que les vents de la direction Nord-Est, bien que fréquents (barres grisés), sont faibles en énergie (barres sombres). C'est l'axe Nord-Ouest/Sud-Est qui présente les vents les plus énergétiques.
Le facteur de Weibull K. Derrière ce nom complexe se cache une notion simple : la régularité du vent. Est ce que le vent souffle très régulièrement sur le site, avec très peu de jours sans vents et très peu de jours de tempête (type Alizés) ? Est ce qu'au contraire le vent souffle très irrégulièrement (type Mistral) ? Le facteur de Weibull vous renseigne sur ce point. Un facteur de K=1 indique un vent très irrégulier, quand un facteur K=4 caractérise un site particulièrement régulier. Parfois, ce facteur évolue suivant les saisons. Notez qu'à vitesse de vent égale, un site avec un facteur de Weibull faible produit plus d'énergie qu'un site avec un Weibull fort, mais cependant plus irrégulièrement.
L'indice de turbulence. Ce pourcentage donne une information utile sur les turbulences d'un site éolien. Il se calcule en comparant la différence entre la vitesse instantanée au moment de la mesure et la vitesse moyenne sur la période étudiée. Plus les mesures de vent ponctuelles varient par rapport à la moyenne, plus le site est turbulent.
Voici un site de mesure sur le toit d'un bâtiment, à 5m. L'indice de turbulence y est de 39% :
Cet autre site, nettement plus favorable, présente un indice de turbulence de 23% à 20m du sol :
Des indices de turbulence supérieurs à 30% se rencontrent sur des sites turbulents, défavorables aux éoliennes de tous type. Certains bons sites, dans des zones très dégagées, présentent un indice de turbulence parfois proche de 10%.
Avec tous ces paramètres en main, il est facile de connaitre la qualité du site (qui jouera sur la longévité du matériel) et de déterminer la production d'énergie attendue pour différentes éoliennes.
