L’effet Betz et les limites physiques de la récupération du vent
En deux phrases
Même parfaite, une éolienne ne peut pas capter plus de ~59 % de l’énergie du vent qui la traverse. C’est la limite de Betz.
Dans la vraie vie, une petite éolienne domestique récupère plutôt 20 à 35 % (le reste se perd en frottements, électronique, vent irrégulier, etc.).
1) C’est quoi, l’effet Betz ?
Imaginez un ruisseau : si vous posez une roue à aubes, vous ne pouvez pas arrêter l’eau derrière la roue, sinon plus rien ne passe.
Avec le vent, c’est pareil : l’air doit continuer sa route après l’éolienne. En faisant le calcul, on trouve qu’on ne peut pas prendre plus de 59 % de l’énergie du vent.
On appelle ça la limite de Betz (~59,3 %). C’est un plafond théorique qu’aucune éolienne “en plein air” ne peut dépasser.
2) Pourquoi on est plus bas en pratique ?
Même une bonne machine perd encore un peu sur le chemin :
Aérodynamique des pales (angle pas toujours parfait, turbulence, extrémités des pales).
Vent réel (souvent irrégulier et turbulent, surtout près des toits/arbres).
Mécanique (roulements, éventuel réducteur) → frottements.
Électrique (générateur, redresseur, régulateur, onduleur) → rendements pas à 100 %.
Résultat : au total, une petite éolienne bien placée tourne autour de 20–35 % d’énergie utile.
3) Le vent, ça “monte très vite”
L’énergie du vent grandit très vite avec sa vitesse (presque comme vitesse³).
Si le vent passe de 20 km/h à 40 km/h, l’énergie disponible est environ 8 fois plus.
D’où l’intérêt d’un mât plus haut et d’un endroit dégagé : un peu plus de vent = beaucoup plus d’électricité.
4) Petit Exemple Très Parlant
Supposons la même éolienne au même endroit :
À 20 km/h, elle produit “un peu”.
À 40 km/h, elle pourrait produire jusqu’à ~8 fois plus…
… mais elle sera limitée par sa puissance nominale (l’étiquette, ex. 1 000 W) et par les systèmes de protection (frein, sécurité par grand vent).
Conclusion : le vent fort aide beaucoup, mais on n’ira pas au‑delà de ce que la machine peut donner.
5) Idées reçues (et réalité)
“Plus de pales = beaucoup plus d’énergie.” → Pas forcément. Plus de pales peut aider à démarrer tôt et à faire moins de bruit, mais le rendement dépend surtout du profil, de l’angle et de la vitesse de rotation.
👉 Exemple : éolienne 5 pales Vector 500W 12V.
“Une éolienne verticale dépasse Betz.” → Non. La limite de Betz s’applique à toutes les turbines “à l’air libre”.
👉 Voir : éolienne verticale domestique.
“Avec un carénage (anneau, venturi), on bat Betz.” → On contourne les chiffres, pas la physique : si on compte toute la surface captée (rotor + carénage), on reste sous la même limite.
6) Comment “gagner des kWh” sans magie
Montez le mât (kit haubané 4 m) (plus haut = vent plus fort et plus stable).
Éloignez l’éolienne des obstacles (arbres, murs) → moins de turbulences.
Privilégiez le diamètre du rotor (grande surface = plus d’air “attrapé”).
Gardez les pales propres et les roulements graissés → meilleur démarrage.
Câbles assez gros et courts → moins de pertes électriques.
Régulateur MPPT si possible → il optimise quand le vent change.
7) À retenir
Betz = plafond : ~59 % maximum, jamais plus.
Une petite éolienne bien posée tourne souvent à 20–35 % d’énergie utile, et c’est normal.
Le site (vent moyen), la hauteur, le diamètre et un montage propre comptent bien plus que les promesses marketing.
Un peu plus de vent (mât plus haut, zone dégagée) vaut plus que n’importe quel “gadget miracle”.