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Une éolienne permet de récupérer l'énergie cinétique du vent, le plus souvent pour produire de l'électricité, grâce aux éléments suivants qui la composent :

• Le mât qui permet de placer l'éolienne à une hauteur où la vitesse du vent est plus élevée et plus régulière qu'au sol.
• Une hélice, montée sur l'axe du rotor de l'alternateur, qui est composée généralement de trois pales.
• Une nacelle montée au sommet du mât et abritant les composants électriques, pneumatiques et électroniques nécessaires pour convertir le mouvement de rotation du rotor en énergie électrique à la sortie de l' alternateur synchrone ou asynchrone.
• Une cabine de dispersion à la base de l'éolienne et permettant de se connecter au réseau d'électricité existant, afin de pouvoir y injecter l'énergie produite et non consommée directement.

L'efficacité d'une éolienne dépend grandement de son emplacement. En effet, la puissance fournie augmente avec le cube de la vitesse du vent, et les sites seront d'abord choisis en fonction de la permanence de vents de force suffisante. Un site avec des vents d'environ 30 km par heure en moyenne sera toujours bien meilleur (de l'ordre de 8 fois) qu'un autre site avec des vents de 15 km par heure en moyenne.

En règle générale, les éoliennes sont utilisables quand la vitesse du vent est supérieure à une valeur comprise entre 10 et 20 km par heure, sans toutefois atteindre des valeurs excessives qui conduiraient soit à la destruction de l'éolienne, soit à des coûts de construction et de maintenance prohibitifs.

On recherche habituellement les sites propices à l'installation d'éoliennes en observant les arbres et la végétation. Le site est intéressant s'ils sont constamment courbés par les vents. Une autre façon de procéder est d'utiliser une carte de la vitesse des vents, ou des données accumulées par une station météorologique proche.

Dans une installation classique en plaine, une tour d'environ 30 mètres est généralement nécessaire pour placer l'éolienne à une hauteur convenable de façon à obtenir un bon rendement. Dans les zones où le relief est très complexe, il est parfois possible de doubler la puissance de sortie en la déplaçant de 30 m. C'est pour cela que l'on étudie et modélise bien souvent les vents avant l'installation d'éoliennes.

L'énergie éolienne est aisément exploitable dans les Grandes Plaines nord-américaines, dans les plaines centrales eurasiennes, ainsi que sur la cime de certaines chaînes de montagnes. Les sites soumis aux tempêtes sont également propices aux éoliennes. Le plus gros « réservoir » d'énergie éolienne se situe dans les océans, et particulièrement au 40 e parallèle sud.

À condition qu'elles soient implantées assez loin de la côte, les éoliennes en pleine mer ( offshore ) entraînent moins d'impacts sur le paysage. L'installation d'éoliennes en mer est beaucoup plus coûteuse qu'à terre : les mâts doivent être étudiés pour résister à la force des vagues et du courant, la protection contre la corrosion (particulièrement importante du fait des embruns) doit être renforcée, l'implantation en mer nécessite des engins spécialisés, le raccordement électrique implique des câbles sous-marins coûteux et fragiles, et la moindre opération de maintenance peut nécessiter de gros moyens. Par contre, une éolienne offshore peut fournir jusqu'à 5MW (à comparer aux éoliennes terrestres limitées à 3MW dans des sites bien ventés). Dans les zones où la mer est peu profonde (comme par exemple au Danemark), il est assez simple de les installer, et elles ont un bon rendement.

Les éoliennes offshore du Danemark produisent de 12 à 15 % de la demande énergétique du pays. Le Danemark est un leader et précurseur dans la construction et l'utilisation de l'énergie éolienne, avec un projet lancé dans les années 1970 pour produire la moitié de l'énergie du pays de cette manière. Alors que les Etats-Unis ont perdu tout intérêt dans les éoliennes lors de la chute des cours du baril après la crise des années 1970, le Danemark a poursuivi ses efforts, et est finalement devenu le premier exportateur mondial de grandes turbines, qui produisent entre 0.66 et 3 MW chacune.