Quel vent minimum pour une éolienne domestique ? Les seuils comparés

Pour qu'une éolienne domestique soit rentable, les guides demandent un vent moyen annuel d'au moins 4 à 6 m/s (14 à 22 km/h) à hauteur de mât. Le guide du département de l'énergie américain retient 10 mph, soit environ 4,5 m/s. Il ne faut pas confondre ce seuil avec la vitesse de démarrage, de l'ordre de 2 à 3 m/s, qui indique seulement quand les pales tournent. Sur un toit ou en ville, les essais de terrain britanniques ont mesuré des vents moyens souvent inférieurs à 4 m/s et une production très faible.

Quand une fiche produit annonce un démarrage « dès 2 m/s », elle ne dit rien de la rentabilité. Trois vitesses différentes circulent dans les guides, et les mélanger explique en partie leurs contradictions.

Pour comprendre pourquoi certaines machines tournent peu malgré un démarrage bas, voir notre article sur les éoliennes qui ne tournent pas ou peu.

Nous avons relevé le seuil de vent moyen annuel dans six sources. Elles ne s'accordent pas, et l'écart va de 4 à 6 m/s.

Deux sources américaines, un même organisme cité, deux valeurs : le guide du DOE que nous avons lu donne 10 mph, alors que Connaissance des énergies lui attribue 9 mph. Les guides français, plus récents, penchent vers 4 à 5 m/s ou 5 à 6 m/s. Aucun ne précise la hauteur de mesure de façon homogène, ce qui compte beaucoup (voir plus bas).

La puissance disponible dans le vent est proportionnelle au cube de sa vitesse, selon la formule P = ½ × ρ × S × v³ (ρ : densité de l'air, S : surface balayée par les pales, v : vitesse du vent), rappelée dans un cours de l'Université Paris Cité. Une éolienne ne peut de plus récupérer que 16/27 de cette puissance, soit environ 60 %, c'est la limite de Betz.

Concrètement, pour un vent constant, passer de 4 à 5 m/s multiplie la puissance disponible par environ 2, et de 4 à 6 m/s par environ 3,4 (nos calculs). Choisir un seuil de 4 ou de 6 m/s, c'est donc raisonner sur des sites qui produisent du simple au triple. Ce sont des ordres de grandeur : la production annuelle dépend de la répartition réelle des vitesses sur l'année et de la puissance maximale de la machine.

Les essais de terrain montrent l'écart entre les cartes et la réalité. En 2009, l'Energy Saving Trust britannique a suivi pendant un an 57 petites éoliennes, dont 38 posées sur des bâtiments et 19 sur des mâts. D'après le résumé qu'en fait le spécialiste Paul Gipe, le vent moyen restait inférieur à 5 m/s sur la plupart des sites et inférieur à 4 m/s sur tous les sites sur bâtiment. Les éoliennes sur mât ont produit environ six fois plus que celles sur toit, avec un facteur de charge moyen de 19 %.

Un autre essai britannique, mené par Encraft (rapport de 2009, mesures d'octobre 2007 à octobre 2008), a donné un facteur de charge moyen de 0,85 % pour les éoliennes posées sur des bâtiments. Les vents mesurés allaient de 1,72 à 6,22 m/s, et sur 16 des 26 sites ils étaient inférieurs de plus de 40 % aux prévisions des cartes. Le rapport conclut que la technologie n'a de sens que sur les sites les plus exposés et les bâtiments les plus hauts.

Ces essais datent de 2007-2009 et concernent des turbines sur bâtiment : les machines ont évolué, mais la logique de site reste valable. En France, l'Ademe, citée par Connaissance des énergies en septembre 2024, estime que le petit éolien ne se justifie généralement pas en milieu urbain, le vent y étant souvent trop faible ou trop turbulent. Le même article donne en exemple un facteur de charge de 13,7 % pour une éolienne de 5 kW, soit environ 6 000 kWh par an, contre 26,2 % en moyenne pour le parc éolien français en 2023.

Pour estimer ce que ce vent donnerait en production, voir le rendement d'une éolienne domestique et le guide d'installation. Pour comparer avec une annonce récente, voir notre article sur la KiteX TWT-11, qui annonce 15 000 kWh par an pour 5 kW.