Comment transformer un moulin à vent en centrale électrique

Une réalisation conduite M. Michel Mortier sur le moulin de la Fée en Loire-Atlantique.

 Résumé d’un article de 5 pages avec schémas de fonctionnement et photos, par Désiré Le Gouriérès, ingénieur hydraulicien et électricien diplômé des ENSI de Toulouse et de Grenoble, membre des Amis des Moulins du Finistère et des Côtes d’Armor.

Transformer un moulin à eau en petite centrale électrique ne pose pas de problème majeur. Il n’en n’est pas ainsi quand on envisage la production d’électricité en utilisant un moulin à vent, surtout quand il s’agît de rendre l’opération complètement automatique. M. Michel MORTIER, s’attaqua au problème et apporte la solution. Il a mis sept ans pour y parvenir et explorer un domaine qui n’était pas le sien montrant une capacité d’analyse et une ténacité exceptionnelles. Électricité de France a reconnu son savoir-faire en lui proposant de réaliser dans l’immédiat la transformation de dix moulins à vent en mini-centrales électriques couplées sur le réseau, un nombre qui pourrait s’élever plus tard, à une centaine de moulins pour toute la France, à raison de un par département.

Le Moulin de la Fée est situé en Brière, en bordure de la route qui mène de Guérande au bourg de Saint Lyphard. C’est un moulin très ancien du type à tour et à toit tournant, reconstruit en 1892 avec des ailes Berton.

M. Mortier s’en rendait, en l’an 2000, propriétaire. Au départ, l’intéressé voulait juste le restaurer, l’idée d’exploiter la force du vent pour produire de l’électricité, germa dans son esprit. Accroître la hauteur du moulin lui permettait de capter davantage d’énergie et donc de produire plus d’électricité. M. Mortier éleva les murs du moulin de 2,70 mètres permettant de porter la hauteur de l’axe du nouveau moulin à 15 mètres d’altitude par rapport au sol.

L’arbre en bois a été remplacé par un arbre creux en acier de 20 cm de diamètre.

Pour maîtriser la vitesse de rotation, les ailes ne pouvaient être qu’à géométrie variable. Le choix du constructeur se porta sur des ailes de type Berton  M. Mortier a substitué à la commande manuelle une commande automatique par servomoteur hydraulique à travers l’arbre creux du moulin. Ce système qui constitue le cœur l’invention  est protégé  par un brevet délivré par l’INPI.

L’arbre moteur métallique du moulin, qui transfère l’énergie produite par l’action du vent vers le générateur électrique, est incliné d’une dizaine de degrés sur l’horizontale environ. Cet axe est fixé par deux paliers sur un cadre en chêne. Dans l’intervalle, l’arbre porte une poulie métallique d’un mètre de diamètre et de 25 cm de largeur recevant une courroie plate qui entraîne à son tour une seconde poulie métallique. Cette deuxième poulie est fixée sur l’arbre primaire d’un multiplicateur à angle droit. L’axe secondaire du multiplicateur mécanique transmet alors directement, par l’intermédiaire d’un accouplement élastique, la puissance reçue à un générateur électrique. Le générateur électrique est un alternateur triphasé, à aimants permanents qui compte 36 pôles. Sa puissance nominale est égale à 24 kW. Selon M. Mortier, l’aérogénérateur peut fournir annuellement 50 000 kWh au réseau EDF.

L’orientation du moulin est commandée par une girouette située au sommet du chapeau conique qui coiffe le moulin. Celle-ci porte également un anémomètre qui mesure la vitesse du vent. L’orientation de la girouette est transmise par câble sous forme d’impulsions au moteur électrique d’orientation porté par la structure tournante supportant le toit du moulin.

Le fonctionnement du moulin est contrôlé par automate. Celui-ci reçoit les informations provenant de la girouette et de l’anémomètre mais aussi de 50 autres capteurs qui donnent des indications sur la température des locaux, du générateur, du moteur d’orientation, la tension aux bornes du générateur, l’intensité du courant, la position du vérin hydraulique actionnant les planches constituant les ailes, l’état du frein mécanique, etc...

Pour traiter le courant fourni, M. Mortier s’est inspiré des méthodes utilisées en énergie éolienne. Le courant est d’abord redressé par pont de Graetz avant de passer dans un onduleur à IGBT et MLI. Il traverse ensuite un transformateur, avant d’être injecté dans le réseau EDF à la fréquence de 50 Hz et à la tension idoine.

Le fonctionnement du moulin est complètement automatisé. La vitesse de vent minimale, nécessaire pour produire de l’énergie est intégrée dans le programme de l’automate. Dès que l’anémomètre mesure une vitesse de vent supérieure à 5 km/h pendant un certain temps, autrement dit dès que le vent devient productif, l’automate procède au démarrage. Le moulin déploie alors ses ailes et se met en route de lui-même. Le couplage du générateur au réseau se fait dans la foulée.

En marche normale l’automate adapte la surface des ailes offerte au vent en fonction de l’intensité de celui-ci. Si la vitesse du vent est importante mais ne dépasse pas 60 km/h, il va réduire la surface déployée en actionnant le vérin de commande Berton de façon que la puissance débitée par le générateur électrique ne dépasse pas sa puissance nominale.

Arrêt du moulin : Si le vent devient excessif ou si une anomalie de fonctionnement est signalée par les capteurs, le moulin s’arrête et se met en position de sécurité. Les ailes se replient et le frein mécanique immobilise l’arbre moteur. Le moulin de la Fée, producteur d’électricité, peut fonctionner de manière complètement autonome mais aussi être commandé à distance.

Le Moulin de la Fée constitue une belle transformation de moulin à vent classique en petite centrale électrique. Son intérêt principal ne réside pas seulement dans la production d’électricité qu’il peut assurer mais aussi dans le fait que sa réhabilitation lui assure une nouvelle vie, en même temps qu’elle incite les propriétaires de moulins à vent à restaurer les vestiges du passé en leur possession . Le moulin de la Fée constitue désormais un élément important et particulièrement attractif du patrimoine culturel du département de Loire-Atlantique. Il est en effet situé en bordure du Parc naturel régional de Brière, à moins de 100 mètres des dolmens de Kerbourg et à proximité u village de Kerhinet connu pour ses chaumières à toit de chaume.