Réalisations éoliennes
Lorsque Jean Andreau s’intéresse à l’éolien en 1920, puis sous l’occupation, son objectif de concepteur ne se porte pas vers le rendement maximum, mais vers le prix minimum du kilowattheure. C’est dans ce but qu’il invente et développe l’éolienne à dépression. Après de très nombreuses itérations englobant le rendement aérodynamique, les coûts et la tenue mécanique, il parvient à une éolienne simple, robuste, économique et polyvalente.
Dans une note technique synthétisant ses travaux sur l’étude du vent, des éoliennes existantes et de la conception de son éolienne, on trouve cette introduction de l'inventeur:
« L’emploi de l’énergie du vent nécessite une étude très attentive des conditions dans lesquelles cette énergie se manifeste. Le problème de l’utilisation se présente comme la réalisation d’un appareil de puissance moyenne donnée, au prix de revient le plus bas possible, puisque l’énergie est gratuite.
On constate en effet, qu’il est souvent indiqué d’utiliser des rendements moindres que le rendement maximum possible, car alors le prix de revient de l’appareil diminue plus vite que la puissance moyenne qu’il fournit. […] La construction même de l’appareil doit en tenir compte, et son poids total croît rapidement avec la puissance nominale, alors que son coefficient d’utilisation va en diminuant. On constate qu’il existe des dimensions de poids et de prix minimum.
La connaissance des efforts a aussi une grande importance pour la détermination des contraintes et des poids, et elle est étroitement liée la connaissance des vents et de leurs effets. » (JA)
Jean Andreau fait breveter l'éolienne à dépression dans plusieurs pays (France, Espagne, Portugal, Grande Bretagne, Maroc, Venezuela…). Il reçoit de nombreuse commandes d’éoliennes suite à un article paru dans Science&Vie. Il revend finalement ses brevets à De Havilland, une société aéronautique anglaise qui fait construire une machine de 24m de diamètre et 100kW nominaux. Les documents conservés ont permis de reconstituer approximativement les principales étapes de ses travaux, sans toutefois savoir exactement combien d'éoliennes ont été construites:
Le premier prototype d’éolienne à dépression, après 7 ans d’études, est érigé le 14 juillet 1947 près d’Orléans en collaboration avec EDF : une hélice tripale de 6m50 de diamètre, en haut d’un mât de 30m.
La régulation de l’hélice est assurée par l’ouverture centrifuge de volets situés sur l’extrados des profils. Cette machine a tourné deux ans, résistant à deux tempêtes. Elle a été l’objet d’une étude expérimentale sur le sillage aval de l’éolienne et la résistance de l’hélice dans le vent, conduisant son inventeur à réfléchir sur la théorie de Betz. Après des calculs détaillés et de nombreuses mesures, il proposera une théorie s'appuyant sur celle de Betz, tout en l'enrichissant d'un phénomène supplémentaire.
En avril 1950, alors qu’une seconde machine de 8kW est à l’étude, Jean Andreau publie dans Sciences&Vie un article de 7 pages introduisant à l’éolien, et présentant sa machine. Cet article très complet et très explicite popularise son invention, et lui vaut des centaines de lettre venant du monde entier. Il recense alors en commandes fermes, pour des secteurs privés ou officiels : 82 machines de 8kW, 14 machines de 150 kW, et 1 machines de 4.5MW. Total estimé des commandes : 287 millions d’anciens francs (environ 10 millions d’euros). Lire l'article
Dès lors Jean Andreau prépare la fabrication en série du modèle de base sur lequel ses études convergent : une éolienne de 8m50 de diamètre pour 8kW nominaux, placée à 20m de haut. Corrections principale par rapport au prototype de 6m50 :
- L’hélice est sous le vent du mât et s’oriente seule
- Les 3 pales sont à pas variable avec une variation proportionnelle au vent, mécanique et passive (moulinet frontal). Au dessus de 25 m/s le pas se bloque et l’hélice s’arrête. Si le vent faiblit, l’hélice redémarre.
- Le vrillage des profils de pale et leur distribution sont ré-évalués conformément à la complétion par l’auteur de la théorie de Betz.
Parallèlement à l’industrialisation de sa machine de 8kW, Jean Andreau coopère avec EDF et De Havilland sur des machines plus importantes (150kW pour De Havilland, 1MW-35m et 4.5MW-55m pour EDF).
Jean Andreau revend alors tous ses brevets à De Havilland au début des années 50 pour la construction d’un prototype de 150kW. Sur les plans et les études conservés la machine était tripale, de 21m de diamètre pour 150kW nominaux. La machine finale sera bipale, de 24m de diamètre en comptant les sorties d’air, pour 100kW nominaux.
On ignore pourquoi la conception finale de cette éolienne s’éloigne tant des études et éoliennes initiales. Les proportions sont totalement changées par rapport aux éoliennes de 8kW, et le rendement devait être logiquement leur être supérieur (effet bénéfique de la taille sur les pertes relatives), à savoir autour de 0.3-0.4 en électrique, ce qui aujourd’hui encore est très satisfaisant.
Toujours est-il que Jean Andreau meurt en 1953, date à laquelle De Havilland met cette machine en fonctionnement et la teste 4 ans. Peu convaincante, elle sera revendue à Electricité et Gaz d’Algérie en 1957.
A sa mort personne ne poursuit la mise en série de l’éolienne de 8kW, pourtant très prometteuse. L’Histoire ne gardera que l’éolienne De Havilland, qui n’a pas vraisemblablement pas fait ses preuves.
Voici une courte vidéo datant de 1957 où l'on peut voir la mise en place, en Algérie, de cette éolienne à dépression de 24 mètres de diamètre. Il s'agit d'une Image Nationale d'Archive, merci à Marc Rapin et Bernard Hasquenoph de m'avoir révélé son existence !
Pour visualiser cette vidéo directement sur le site de l'INA, cliquer ici.
On notera pour terminer les nombreuses études de Jean Andreau sur le stockage de l'énergie. Il fait allusion aux batteries pour les petites puissances, mais évoque surtout la production d'hydrogène par électrolyse sous pression pour les plus grosses éoliennes:
"Le prix de la batterie est alors proportionnel à la puissance régularisée demandée. Il s'avère assez rapidement hors de proportion. Déjà à 400kWh par mois il dépasse le prix de l'éolienne. Pour 900kWh par mois il est environ 2 fois et demi celui de l'éolienne. C'est la raison pour laquelle il a été nécessaire d'étudier d'autres solutions permettant de régulariser des quantités importantes d'énergie. Parmi toutes celles qui ont été examinées, la régulation par l'hydrogène est de beaucoup la plus intéressante.
Si l'on envoie le courant, par dérivation, dans un électrolyseur d'eau sous pression il se forme de l'hydrogène et de l'oxygène qui se compriment directement, sans compresseur, dans des bouteilles. La quantité d'hydrogène comprimée [...] est alors utilisée dans un moteur ordinaire adapté, monté sur l'arbre turbo-dynamo" (JA)
