Newsletter d’anniversaire n° 6 : « 40 ans, 46 types d’éoliennes : L’innovation en mouvement »
Depuis 1985, nous nous engageons à apporter les meilleures solutions technologiques pour répondre aux demandes de nos clients. Au cours des 40 dernières années, nos ingénieurs ont développé sans relâche une large gamme d’éoliennes basées sur divers concepts : plus de 46 modèles en tout. Deux entreprises sont à l’origine de Nordex Group, fondée par fusion en 2016, avec, à la clé, une remarquable réussite basée sur des décennies d’innovation. Félicitations à tous ceux et celles qui y ont contribué ! 👌
Dans les premiers temps de l’industrie éolienne, il était largement admis qu’augmenter la taille des éoliennes permettrait de réduire les coûts, à l’instar des tendances observées dans le secteur de l’aviation. On s’attendait à ce que l’énergie éolienne suive une voie économique similaire. Cependant, la dynamique des coûts de l’électricité éolienne et le rendement énergétique se sont avérés très différents. Au fil du temps, l’industrie a pris une autre direction : au lieu de simplement augmenter la capacité installée, l’accent s’est porté sur l’association de diamètres de rotor plus importants avec une puissance nominale optimisée et des mâts plus hauts.
Rejoignez nos ingénieurs Michael Franke, VP Global Engineering et Migueltxo Núñez, Chief Technology Officer, pour un voyage à travers le temps. Venez explorer les principales caractéristiques de conception et les concepts de plateforme de certains types d’éoliennes terrestres développées par Nordex Group au cours des 40 dernières années. Ces éoliennes, autrefois très populaires, ont jeté les bases, étape par étape, de la haute technologie qui fait la fierté de Nordex Group aujourd’hui. Et ne manquez pas le test à la fin 😎.
On pourrait croire, en regardant en arrière, qu’il s’agit d’un simple chiffre : 46. Et pourtant, c’est le nombre de types d’éoliennes terrestres que les ingénieurs de Nordex Group ont conçu et développé et qui ont été installées et entretenues par les équipes de la société au cours des 40 dernières années (sans compter les différentes conceptions de mâts et les variantes de hauteur de moyeu de chaque modèle). Bref, cela représente, en moyenne, au moins un modèle d’éolienne par an !
Cet exploit est d’autant plus impressionnant que la longueur des pales du rotor a augmenté, que la capacité installée est passée de 250 kW à 7 MW et que la hauteur du moyeu est passée d’environ 30 mètres à plus de 179 mètres aujourd’hui.
Les premières éoliennes Nordex : toutes des machines régulées par décrochage
Nordex a lancé ses premières éoliennes à la fin des années 80 et au début des années 90. Aujourd’hui, elles semblent petites, mais à l’époque, elles étaient impressionnantes. Elles avaient un diamètre de rotor inférieur à 30 mètres et une puissance maximale de 250 kW. Mais ne sous-estimons pas leur importance car la N27/250, lancée en 1987, était la plus grande éolienne produite en série au monde ! (Voir également l’édition n.º 2 « La première éolienne de la marque Nordex ».
Quelques années plus tard, Nordex a élargi la taille de ses rotors et a mis au point de nouveaux modèles dont le diamètre dépasse les 50 mètres. La première de ces éoliennes, la N52/800, fournissait 800 kW, soit plus de trois fois la capacité des éoliennes initiales de Nordex. Nordex a ensuite innové en introduisant la N52/1000, s’est introduit dans la catégorie des mégawatts puis est devenue la première entreprise au monde à produire en série des éoliennes d’une capacité de l’ordre du mégawatt.
Le saviez-vous ? À cette époque, la taille de la nacelle a été optimisée et la longueur des pales réduite pour mettre au point un modèle spécial. Cela permettait d’expédier cette nacelle dans des conteneurs adaptés au transport maritime.
Jetez un coup d’œil à l’intérieur des éoliennes N52/1000 et N54/1000 :
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La dernière turbine mégawatt de cette classe a ensuite servi de base technique à la génération suivante, les modèles N60/1300 et N62/1300. Au cours des années suivantes, ces éoliennes sont devenues les plus performantes de Nordex. Mais qu’avaient en commun toutes ces premières éoliennes Nordex ?
Michael Franke: « Dans les années 1980 et au début des années 1990, elles étaient généralement équipées d’un système de régulation par décrochage qui rendait les éoliennes simples et rentables. Leurs rotors entraînaient des générateurs via des multiplicateurs connectés directement au réseau, sans convertisseurs de puissance. La puissance était régulée par le décrochage aérodynamique. En cas d’erreur et lorsque la vitesse du vent était élevée, le rotor était freiné par les extrémités des pales qui se détachaient et se tordaient, empêchant le rotor de prendre de la vitesse ».
Apparemment, ces machines avaient beaucoup de succès à l’époque. À la fin des années 1990, Nordex a coproduit en Chine une machine de 600 kW, la N43/600, qui a réussi à obtenir 76 % du marché en 1999. La même année, Nordex a également achevé la construction de son éolienne numéro 1000, également régulées par ce système de décrochage aérodynamique.
« Mais la technologie a aussi atteint ses limites », poursuit Michael. « Le fonctionnement à vitesse fixe était moins efficace et permettait une moins bonne régulation de la puissance que les systèmes ultérieurs à pas variable, qui sont essentiels pour la stabilité et la conformité du réseau. Par conséquent, le concept de décrochage est devenu obsolète. Les N60 et N62 ont été les dernières éoliennes Nordex munies de contrôle par décrochage ».
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La première éolienne de 2,5 MW au monde
Les rapides progrès réalisés de la technologie éolienne au cours des années 1980 et 1990 ont ouvert la voie à la turbine multi-mégawatt de Nordex. Les développeurs pensaient que la technologie était prête à faire un grand bond en avant, mais a-t-elle été à la hauteur des attentes ?
« En 1999, nous avons lancé la N80/2500, la première éolienne de 2,5 MW au monde. À nouveau, nous avions introduit la plus grande puissance et le plus grand rotor pour une éolienne de série. Cette éolienne Génération Alpha, qui constituait une nouvelle conception d’éolienne, était également équipée d’un système à pas variable. Le concept a jeté les bases des générations d’éoliennes à venir », explique Michael.
Les éoliennes à pas variable utilisent des systèmes de contrôle pour limiter la production d’énergie et ajuster activement l’angle de calage des pales afin de maintenir un fonctionnement sûr. Lorsque les conditions de vent dépassent les limites de sécurité, les pales sont orientées de manière à réduire la surface de prise au vent puis sont repositionnées lorsque les conditions se normalisent, optimisant ainsi la capture d’énergie. Ce système réduit les pertes de puissance et protège l’éolienne d’un couple et d’une vitesse excessifs, en particulier en cas de vents forts.
Après 2000, le développement des éoliennes Nordex, avec la N80/2500 comme point de départ, a suivi une voie évolutive plutôt que révolutionnaire. Le pas variable devient la norme et la Génération Beta est prête à voir le jour.
De nombreux modules et développements de la Generation Beta sont incorporés dans divers types d’éoliennes des générations suivantes.
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Éoliennes Südwind
Quelques années plus tôt, Nordex fabriquait également des éoliennes de 1,5 MW sous la marque Südwind, pour quelle raison ?
Michael: « Pour combler l’écart entre nos éoliennes de 1 MW et de 2,5 MW. Vers 2000, une société nommée Südwind Energiesysteme a fait faillite et a été partiellement rachetée par Nordex, qui l’a rebaptisée Südwind Energy ».
Au départ, des unités plus petites (750 kW) du modèle S46 ont permis à Nordex d’acquérir de l’expérience avec la technologie à pas variable. Le saviez-vous ? Les éoliennes Südwind S70 et S77, produites sous licence, sont devenues par la suite, et pendant plusieurs années, les turbines parmi les plus populaires de Nordex.
Le concept des éoliennes Südwind S70/1500 kW et Südwind S77/1500, basé sur la technologie du pas variable, s’appuie sur les solutions réussies utilisées dans les éoliennes sous-mégawatt qui ont été adaptées aux exigences de la classe mégawatt.
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La flotte Acciona Windpower : AW1500
Aujourd’hui, de nombreux collègues d’Acciona Windpower – qui fait désormais partie de la #TeamNordex – se souviennent des premières éoliennes développées ici : « Le premier prototype – un AW60/1300 – développé par Acciona a été installé en août 2000. À vitesse variable il disposait d’un générateur à induction à double alimentation et une sortie moyenne tension. La turbine, à pas variable, était contrôlée par trois vérins hydrauliques et ses pales mesuraient 29 mètres de long », se souvient Migueltxo Núñez. « Le deuxième prototype d’éoliennes AW était une AW70/1300 avec des moteurs hydrauliques. Au lieu des moteurs électriques et des batteries, nous avions conçu un système de pas variable avec des moteurs hydrauliques et des accumulateurs hydrauliques. Mais cette technologie a finalement été abandonnée. En 2002, une présérie de 20 turbines a été lancée, 12 d’entre elles équipées d’un contrôle de pas par vérin hydraulique et 8 d’un système de pas électromécanique.
En 2006, le premier mât en béton était érigé ; d’une hauteur de 80 mètres il supportait une éolienne AW77/1500. C’est ainsi qu’est née la technologie et le savoir-faire à l’origine du mât hybride développé en interne par Nordex Group, dont la hauteur de moyeu est aujourd’hui de 179 mètres.
Les AW 77/1300 et AW77/1500 ont jeté les bases des premières éoliennes d’Acciona Windpower.
Generation Gamma et Generation Delta
De 2005 à 2015, Nordex a développé de nouveaux types d’éoliennes appelés Generation Gamma et Generation Delta. Bénéficiant de composants plus légers, ces grandes éoliennes présentent des jeux de pales moins lourd en fonction de leur longueur, ce qui permet d’alléger les assemblages nacelle/tour encore davantage.
Generation Gamma
La série Generation Gamma représente la troisième itération de la plateforme 2,5 MW de Nordex, après la série Beta introduite en 2010. Mais, qu’est-ce qui a été modifié ?
« Toutes les éoliennes de cette série présentaient une conception modulaire qui améliorait la maintenance et les performances par rapport à la génération précédente. Entre autres, elles permettaient l’entrée par le moyeu arrière, elles possédaient une grue à portique interne pour les composants de poids moyen (jusqu’à 1000 kg) et permettaient de réaliser les travaux d’entretien à l’abri des intempéries, puisqu’il n’était pas nécessaire d’ouvrir le toit de la nacelle », explique Michael.
Le saviez-vous ? Introduite en 2011, l’éolienne N117/2400 a révolutionné l’industrie éolienne, en particulier pour les sites à vents faibles. Elle associait un diamètre de rotor de 117 mètres à une puissance nominale de 2,4 MW, comme principale innovation. « Les pales du rotor de cette turbine ont été les premières à être dotées de poutrelles en fibre de carbone. La plate-forme Gamma n’a pu être étendue qu’à 117 mètres de diamètre en raison de la légèreté de ses pales », explique Michael.
Par la suite, Nordex a incorporé des poutrelles en fibre de carbone dans les pales de tous les nouveaux types d’éoliennes, à l’exception du modèle N155.
Les éoliennes 3 MW
En 2013, Nordex a introduit la Generation Delta : une étape évolutive au-delà de la classe Gamma. Quelle était la nouveauté ?
« Avec Génération Delta, nous sommes entrés dans la catégorie des 3 MW. La nacelle a été redessinée pour offrir plus d’espace et améliorer l’accès à la maintenance, avec un accès direct au moyeu protégé des intempéries », se souvient Michael.
Toutes les éoliennes de la Génération Delta sont le reflet de la stratégie de Nordex Group qui consiste à adapter des conceptions éprouvées à des conditions de vent spécifiques, tout en améliorant l’efficacité et le rendement.
Lors de son lancement, Generation Delta comprenait trois éoliennes, toutes dans la catégorie des 3 MW : la N100/3300, la N117/3000 et la N131/3000.
« Après avoir fusionné avec Acciona Windpower en 2016, Nordex Group a également commencé à commercialiser la série AW3000 », ajoute Migueltxo. « Cette plateforme de 3 MW comprenait jusqu’à six types d’éoliennes, en commençant par l’AW100 et en s’étendant aux modèles pour des conditions de vent plus faibles. »
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La plate-forme Delta4000 : une puissance flexible
En 2017, Nordex Group a lancé l’éolienne N149/4.5, qui marquera le début de la plateforme Delta4000. S’appuyant sur son prédécesseur, cette plateforme a non seulement permis d’augmenter la production, mais elle est également devenue la première éolienne au monde à offrir une production d’énergie flexible.
Le modèle N149/4.5, appelé par la suite N149/4.X, a été lancé avec des options de puissance spécifiques au site, allant de 4 à 4,5 MW.
La classe des 5 MW. 2019 : l’année des trois types d’éoliennes
« En 2019, Nordex Group a lancé trois éoliennes consécutives », se souvient Migueltxo. « La première, la N149/5.X, qui lui a ouvert les portes de la catégorie des 5 MW, offrait à nouveau une puissance flexible. La longueur des pales du rotor a également joué un rôle plus important dans le développement de nouveaux modèles d’éoliennes. Ainsi, la même année, Nordex Group a également dévoilé la N155, dotée d’un rotor de 155 mètres conçu pour des conditions de vent moyen. Le modèle N155 est désormais abandonné, tout comme toutes les anciennes éoliennes AW. Il a été remplacé par le N163/5.X équipé d’un rotor de 163 mètres et offrant une puissance allant jusqu’à 5,7 MW ».
La classe des 6 MW
« Il n’a pas fallu longtemps à Nordex Group pour introduire l’éolienne N163/6.X et entrer dans la catégorie des 6 MW. C’était en 2021.», poursuivent Michael et Migueltxo. « Elle offrait à nouveau une puissance nominale flexible allant désormais de 6 à près de 7 MW. »
Enfin, en 2022, Nordex Group a présenté le N175/6.X, avec de nouvelles pales de rotor monobloc de 85,7 mètres et une capacité modulable supérieure à 6 MW. Les hauteurs de moyeu allaient de 112 à 200 mètres. Les premiers modèles ont été installés en Allemagne en 2024 ; en 2025, les éoliennes ont atteint une hauteur de moyeu impressionnante, à savoir 179 mètres.
Aujourd’hui
Aujourd’hui, nos éoliennes, fortes d’une capacité allant de 3 à 7 mégawatts, comprennent des modèles spécialisés comme bientôt la N169/5.X pour le marché américain et des caractéristiques telles que le système Anti-Icing pour les régions froides. Nos mâts en béton et nos mâts hybrides enrichissent un portefeuille produit très compétitif. En conclusion, Michael et Migueltxo précisent que toutes leurs éoliennes actuelles sont basées sur les développements et les expériences cumulées dès le départ, des expériences qui ont été des succès mais, aussi parfois, des apprentissages.
Les ingénieurs de Nordex ont été distingués par l’industrie éolienne. Rien qu’entre 2013 et 2021, le magazine Windpower Monthly a décerné à Nordex Group la très convoitée « médaille d’or à l’éolienne de l’année » et ce, à quatre reprises (pour la N117, la N131, la N149 et la N163). Un véritable hommage à l’innovation et à l’excellence.
Maintenant, à vous de gagner une médaille d’or. Testons vos connaissances ! Combien de temps mettrez-vous pour identifier la génération d’éolienne affichée ? Cliquez sur le bouton « lien » ci-dessous pour démarrer le quiz : L’image se construira progressivement, morceau par morceau. Cliquez sur la bonne réponse dès que vous reconnaissez l’éolienne.
Et si cela vous intéresse, voici un aperçu d’une sélection d’éoliennes de Nordex Group :