L'énergie éolienne est l'énergie du vent, dont la force motrice (énergie cinétique) est utilisée dans le déplacement de voiliers et autres véhicules ou transformée au moyen d'un dispositif aérogénérateur, comme une éolienne ou un moulin à vent, en une énergie diversement utilisable. L'énergie éolienne est une énergie renouvelable.
L'énergie éolienne est une source d'énergie intermittente qui n'est pas produite à la demande, mais selon les conditions météorologiques ; elle nécessite donc des installations de production ou de stockage en remplacement pendant ses périodes d'indisponibilité. Celles-ci peuvent être prévues avec une assez bonne précision.
La part de l'éolien dans la production d'électricité mondiale atteignait 7,7 % en 2023 et est estimée à 8,4 % en 2025. L'énergie éolienne est principalement développée en Chine (41,6 % de la production mondiale en 2025), aux États-Unis (17,1 %), en Allemagne (5,0 %) et au Brésil (4,3 %). Les pays où la part de l'éolien dans la production d'électricité est la plus élevée sont en 2025 le Danemark (56,2 %), le Royaume-Uni (30,0 %), la Finlande (28,2 %), l'Allemagne (26,8 %), le Portugal (25,0 %), les Pays-Bas (24,2 %), la Suède (22,8 %) et l'Espagne (19,9 %).
La part de la Chine dans les nouvelles installations de 2025 s'est élevée à 73,2 %, portant sa part dans la puissance installée éolienne mondiale à 49,3 %. La part de marché de l'Europe est de 11,6 % et sa part dans la puissance installée mondiale de 23,6 %.
Le mot « éolien » signifie « qui fonctionne sous l'action du vent ». Il est tiré d'Éole, le dieu des vents dans la mythologie grecque. Le mot apparaît au XVIIIe siècle pour désigner la harpe éolienne et sert pour décrire des aérogénérateurs dès 1907 en tant que « moteur éolien » ou « machine éolienne ».
L'énergie éolienne est utilisée depuis que l'humain met des voiles au vent ; la plus ancienne utilisation de l'énergie éolienne est la marine à voile : des indices permettent de penser qu'elle aurait été employée en mer Égée dès le XIe millénaire av. J.-C.. Le peuplement de l'Océanie s'est vraisemblablement fait par des déplacements à la voile. Le Code de Hammurabi, daté d'environ 1750 av. J.-C., mentionne déjà des moulins à vent générant de l'énergie mécanique. Ces machines utilisées pour moudre le grain et pomper l'eau sont développées sur le territoire de l'Iran, l'Afghanistan et le Pakistan dès le 9e siècle.
À la fin du XVIIIe siècle, à la veille de la révolution industrielle, la quasi-totalité des besoins d'énergie de l'humanité est assurée par des énergies renouvelables. Le nombre grandissant de navires à voile fait que l'énergie éolienne occupe une part importante dans le bilan énergétique mondial — divisé également entre la traction animale, le bois et les forces hydrauliques. Les moulins à vent représentent alors une fraction négligeable du bilan, ceux-ci ayant un moins bon rendement que les moulins à eau.
Le premier moulin à vent utilisé pour la production d'énergie électrique est construit en Écosse en juillet 1887 par le professeur James Blyth de l'université de Strathclyde, à Glasgow. L'éolienne en forme de voile de Blyth, haute de dix mètres, est installée dans le jardin de son chalet de vacances à Marykirk, dans le Kincardineshire et est utilisée pour charger des accumulateurs mis au point par le Français Camille Alphonse Faure, afin d'alimenter l'éclairage du chalet. L'invention n'est jamais vraiment adoptée car la technologie n'est pas considérée comme économiquement viable, mais Blyth parvient tout de même à construire une éolienne pour fournir de l'énergie en cas de panne à l'asile, l'infirmerie et le dispensaire de Montrose.
À Cleveland, dans l'Ohio, une machine plus grande et plus sophistiquée est conçue au cours de l'hiver 1887-1888 par Charles Francis Brush. Elle est construite par sa société d'ingénierie à son domicile et fonctionne de 1886 à 1900. L'éolienne Brush est alors utilisée soit pour charger un banc de batteries, soit pour faire fonctionner jusqu'à 100 ampoules à incandescence, trois lampes à arc et divers moteurs dans le laboratoire de Brush. La fin du XIXe siècle marque également le remplacement des navires à voile par des bateaux à moteur, plus rentables financièrement.
Avec le développement de l'énergie électrique, de nouvelles applications sont trouvées aux éoliennes, notamment dans l'éclairage de bâtiments éloignés du réseau électrique. Des recherches au Danemark et aux États-Unis, motivées par le premier choc pétrolier, conduisent dans les années 1980 à la mise au point d'aérogénérateurs de plus grande taille pouvant être connectés aux réseaux électriques pour une utilisation à distance de l'énergie. La barre symbolique du térawatt de capacité installée dans le monde est franchie en juin 2023.
Comme presque toutes les énergies renouvelables (excepté les énergies géothermique profonde et marémotrice), l'énergie éolienne est une forme indirecte de l'énergie solaire. Or, la Terre reçoit 175 000 TW d'énergie solaire au sommet de l'atmosphère, dont 900 TW sont convertis en énergie éolienne. À partir d'un modèle de circulation générale de l'atmosphère, couplé à l'effet simulé du freinage des éoliennes, on estime que le potentiel maximal de puissance éolienne récupérable est compris entre 18 et 34 TW. D'autres études estiment que le potentiel éolien est beaucoup plus élevé, mais elles négligent les modifications qu'un déploiement massif d'éoliennes induirait sur la circulation des vents, donc ne prennent pas en compte toutes les contraintes physiques. Si l'on considère les nombreuses contraintes liées au déploiement des éoliennes, par exemple, en excluant les villes, les parcs naturels, les zones maritimes très éloignées des côtes, etc., tout en prenant en compte l'effet des éoliennes sur le vent, on peut montrer que le potentiel maximal ne peut dépasser 20 TW, et largement moins si on se restreint à un taux de retour énergétique pas trop bas.
L'énergie éolienne est l'énergie cinétique du vent. L'énergie totale du vent E qui traverse une surface d'aire A pendant un temps t est :
{\displaystyle E={\frac {1}{2}}mv^{2}={\frac {1}{2}}(Avt\rho )v^{2}={\frac {1}{2}}At\rho v^{3}}
Où ρ est la densité de l'air, v est la vitesse du vent, Avt est le volume d'air passant par A (considéré perpendiculaire à la direction du vent), Avtρ est la masse m passant par A et ½ ρv2 est l'énergie cinétique de l'air en mouvement par unité de volume.
La puissance éolienne incidente P, qui équivaut à l'énergie par unité de temps, (par exemple égale à la surface du rotor d'une éolienne) est définie par :
{\displaystyle P={\frac {E}{t}}={\frac {1}{2}}A\rho v^{3}}
L'énergie éolienne est utilisée de trois manières :
avec conservation de l'énergie mécanique : le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (navire à voile ou char à voile) ou pour faire tourner la meule d'un moulin ;