Lénergie éolienne est l'énergie du vent, dont la force motrice (énergie cinétique) est utilisée dans le déplacement de voiliers et autres véhicules ou transformée au moyen d'un dispositif aérogénérateur, comme une éolienne ou un moulin à vent, en une énergie diversement utilisable. L'énergie éolienne est une énergie renouvelable.

L'énergie éolienne est une source d'énergie intermittente qui n'est pas produite à la demande, mais selon les conditions météorologiques ; elle nécessite donc des installations de production ou de stockage en remplacement pendant ses périodes d'indisponibilité. Celles-ci peuvent être prévues avec une assez bonne précision.

La part de l'éolien dans la production d'électricité mondiale atteignait 7,7 % en 2023 et est estimée à 8,4 % en 2025. L'énergie éolienne est principalement développée en Chine (41,6 % de la production mondiale en 2025), aux États-Unis (17,1 %), en Allemagne (5,0 %) et au Brésil (4,3 %). Les pays où la part de l'éolien dans la production d'électricité est la plus élevée sont en 2025 le Danemark (56,2 %), le Royaume-Uni (30,0 %), la Finlande (28,2 %), l'Allemagne (26,8 %), le Portugal (25,0 %), les Pays-Bas (24,2 %), la Suède (22,8 %) et l'Espagne (19,9 %).

La part de la Chine dans les nouvelles installations de 2025 s'est élevée à 73,2 %, portant sa part dans la puissance installée éolienne mondiale à 49,3 %. La part de marché de l'Europe est de 11,6 % et sa part dans la puissance installée mondiale de 23,6 %.

Étymologie Le mot « éolien » signifie . Il est tiré d'Éole, le dieu des vents dans la mythologie grecque. Le mot apparaît au pour désigner la harpe éolienne et sert pour décrire des aérogénérateurs dès 1907 en tant que « moteur éolien » ou « machine éolienne »..

Histoire vignette|L'utilisation de l'énergie éolienne par l'homme est ancienne. L'énergie éolienne est utilisée depuis que l'humain met des voiles au vent ; la plus ancienne utilisation de l'énergie éolienne est la marine à voile : des indices permettent de penser qu'elle aurait été employée en mer Égée dès le . Le peuplement de l'Océanie s'est vraisemblablement fait par des déplacements à la voile.. Le Code de Hammurabi, daté d'environ 1750 , mentionne déjà des moulins à vent générant de l'énergie mécanique.. Ces machines utilisées pour moudre le grain et pomper l'eau sont développées sur le territoire de l'Iran, l'Afghanistan et le Pakistan dès le ...

À la fin du , à la veille de la révolution industrielle, la quasi-totalité des besoins d'énergie de l'humanité est assurée par des énergies renouvelables. Le nombre grandissant de navires à voile fait que l'énergie éolienne occupe une part importante dans le bilan énergétique mondial . Les moulins à vent représentent alors une fraction négligeable du bilan, ceux-ci ayant un moins bon rendement que les moulins à eau...

vignette|gauche|Barges à propulsion éolienne imaginées par l'ingénieur Le Blanc en 1798 pour permettre à Napoléon d'envahir l'Angleterre. Le premier moulin à vent utilisé pour la production d'énergie électrique est construit en Écosse en par le professeur James Blyth de l'université de Strathclyde, à Glasgow.. L'éolienne en forme de voile de Blyth, haute de dix mètres, est installée dans le jardin de son chalet de vacances à Marykirk, dans le Kincardineshire et est utilisée pour charger des accumulateurs mis au point par le Français Camille Alphonse Faure, afin d'alimenter l'éclairage du chalet. L'invention n'est jamais vraiment adoptée car la technologie n'est pas considérée comme économiquement viable, mais Blyth parvient tout de même à construire une éolienne pour fournir de l'énergie en cas de panne à l'asile, l'infirmerie et le dispensaire de Montrose.

À Cleveland, dans l'Ohio, une machine plus grande et plus sophistiquée est conçue au cours de l'hiver 1887-1888 par Charles Francis Brush.. Elle est construite par sa société d'ingénierie à son domicile et fonctionne de 1886 à 1900.. L'éolienne Brush est alors utilisée soit pour charger un banc de batteries, soit pour faire fonctionner jusqu'à à incandescence, trois lampes à arc et divers moteurs dans le laboratoire de Brush.. La fin du marque également le remplacement des navires à voile par des bateaux à moteur, plus rentables financièrement.

Avec le développement de l'énergie électrique, de nouvelles applications sont trouvées aux éoliennes, notamment dans l'éclairage de bâtiments éloignés du réseau électrique. Des recherches au Danemark et aux États-Unis, motivées par le premier choc pétrolier, conduisent dans les années 1980 à la mise au point d'aérogénérateurs de plus grande taille pouvant être connectés aux réseaux électriques pour une utilisation à distance de l'énergie.. La barre symbolique du térawatt de capacité installée dans le monde est franchie en ...

Concepts théoriques Potentiel

vignette|upright|Éolienne au premier plan d'une centrale thermique à Amsterdam, Pays-Bas. Comme presque toutes les énergies renouvelables (excepté les énergies géothermique profonde et marémotrice), l'énergie éolienne est une forme indirecte de l'énergie solaire. Or, la Terre reçoit d'énergie solaire au sommet de l'atmosphère, dont sont convertis en énergie éolienne. À partir d'un modèle de circulation générale de l'atmosphère, couplé à l'effet simulé du freinage des éoliennes, on estime que le potentiel maximal de puissance éolienne récupérable est compris entre Estimating maximum global land surface wind power extractability and associated climatic consequences L. M. Miller, F. Gans, and A. Kleidon, Earth system dynamics, 2, 1–12, 2011.. D'autres études estiment que le potentiel éolien est beaucoup plus élevé How much wind power potential does Europe have? Examining European wind power potential with an enhanced socio-technical atlas, mais elles négligent les modifications qu'un déploiement massif d'éoliennes induirait sur la circulation des vents, donc ne prennent pas en compte toutes les contraintes physiquesLe potentiel éolien de la Terre sur lederniercarbone.org.. Si l'on considère les nombreuses contraintes liées au déploiement des éoliennes, par exemple, en excluant les villes, les parcs naturels, les zones maritimes très éloignées des côtes, tout en prenant en compte l'effet des éoliennes sur le vent, on peut montrer que le potentiel maximal ne peut dépasser , et largement moins si on se restreint à un taux de retour énergétique pas trop bas Global available wind energy with physical and energy return on investment constraints, Elise Dupont, Rembrandt Koppelaar, Hervé Jeanmart, Applied Energy 209, 322-338 (2018)..

Calcul L'énergie éolienne est l'énergie cinétique du vent. L'énergie totale du vent E qui traverse une surface d'aire A pendant un temps t est. :

Où ρ est la densité de l'air, v est la vitesse du vent, Avt est le volume d'air passant par A (considéré perpendiculaire à la direction du vent), Avtρ est la masse m passant par A et est l'énergie cinétique de l'air en mouvement par unité de volume.

La puissance éolienne incidente P, qui équivaut à l'énergie par unité de temps, (par exemple égale à la surface du rotor d'une éolienne) est définie par :

Utilisation L'énergie éolienne est utilisée de trois manières : avec conservation de l'énergie mécanique : le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (navire à voile ou char à voile) ou pour faire tourner la meule d'un moulin ; transformée en force motrice (pompage de liquides, compression de fluides…) : par exemple, dans les moulins de Majorque, pour irriguer les champs, ou pour abreuver le bétail ; en production d'énergie électrique : l'éolienne est couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou fonctionne au sein d'un système plus autonome grâce à un générateur d'appoint (par exemple, un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage de l'énergie.

Caractéristiques techniques Variabilité vignette|upright|Distribution de probabilité de la production éolienne en Allemagne, 2010. La production éolienne dépendant directement de la force du vent, elle est très fluctuante (on dit aussi intermittente ou volatile) : le graphique ci-contre montre la distribution de probabilité de la production éolienne en Allemagne [en abscisse : production éolienne en % de la charge maximale du réseau ; en ordonnée : fréquence relative (nombre de valeurs au quart d'heure dans l'année)] : on note la concentration des fréquences sur les faibles valeurs de production. RTE publie un graphique similaire dans son rapport sur le Bilan électrique 2012RTE (Réseau de Transport d'Électricité), Bilan électrique 2012 , janvier 2013, pages 15-16..

Selon l'association VGB, on décompte sur la période 2010-2016 en Allemagne de cinq jours consécutifs de production éolienne inférieure à (la puissance installée du parc éolien était de en 2010 et de en 2016), et chaque année a connu des épisodes de vent faible de 10 à consécutifs. Une étude de la société Energy Brainpool pour le compte de Greenpeace confirme : sur la période 2006-2016, elle identifie tous les deux ans au moins un épisode de deux semaines de vent faible Neue Studie: Versorgungssicherheit in einer kalten Dunkelflaute ist klimaneutral und zu adäquaten Kosten möglich, Energy Brainpool, 29 juin 2017..

Il est nécessaire de disposer de moyens de production modulables (cycles combinés gaz, hydraulique de lac), en plus de ceux destinés à compenser les variations de la demande, pour compenser la baisse de puissance des éoliennes lorsque le vent faiblit.

Les données détaillées de RTE (eCO2mix)Fichier des données définitives 2012 , eCO2mix (RTE) (consulté le 20 septembre 2013). permettent de constater qu'en 2012, la puissance produite par le parc éolien français varie de (0,7 % de sa puissance installée totale) à (87 %) ; 21,3 % des puissances instantanées observées sont inférieures à 10 % de la puissance installée ; les moyennes journalières varient de (15 novembre), soit 2,7 % du total installé, à (27 décembre), soit 69,5 % du total installé ; les moyennes hebdomadaires varient de (semaine 9 : 11 %) à (semaine 52 : 58 %).

vignette|centre|redresse=1.75|Productions éolienne et nucléaire françaises (facteur de charge), semaine la moins ventée (du au ) et semaine la plus ventée (du au )Source : base eCO2mix (RTE). Les graphiques ci-dessus présentent les productions éolienne et nucléaire (en pour cent de leur puissance installée respective, afin de faciliter la comparaison des profils de ces deux énergies) sur ces deux semaines extrêmes :

Graphique de gauche : semaine 9, celle de la plus faible production éolienne en 2012 ; faits marquants : faiblesse de la production éolienne (moyenne hebdomadaire : 11 % de la puissance installée ; moyennes journalières entre 4,5 et 6,4 % sur les quatre jours les moins ventés) ; dynamique très forte de la remontée du dernier jour : l'éolien passe de à à à , soit en , à peu près l'équivalent de la puissance des trois principales centrales de pompage-turbinage françaises ; constance de la production nucléaire : le taux d'utilisation fluctue très peu, à part un léger fléchissement sur les derniers jours du fait de l'arrêt d'une tranche () et de légères modulations pour suivi de charge en heures creuses de week-end ; le taux d'utilisation global de 82,5 % s'explique par les arrêts de tranchesPendant cette semaine 9, six réacteurs nucléaires étaient à l'arrêt pour rechargement et maintenance : Chooz 2, Cattenom 1, Dampierre 2, Gravelines 1 et 4, Fessenheim 2, plus Blayais 1 à partir du 2 mars..

Graphique de droite : semaine 52, celle de la plus forte production éolienne en 2012 ; faits marquants : niveau élevé de la production éolienne (moyenne hebdomadaire : 57,9 % de la puissance installée ; la moyenne journalière du jour de Noël atteint même 62,8 %, presque égale à celle du nucléaire : 65,3 % ;