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Vents et Moulins du Lauragais

Le Lauragais

Comté, sénéchaussée d’Ancien Régime aujourd’hui devenu, sans avoir ses anciennes limites, Pays, le Lauragais s’étend sur trois départements et deux régions depuis les portes de Toulouse jusqu’à la petite ville de Bram.

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Domaine du Vent d’Autan. Schéma DR.

Terre de céréales, elle est une des premières régions de France à voir apparaître le maïs, qui fi gure sur le fourleau (la mercuriale) de Castelnaudary en 1637. Dès lors cette céréale permet à la population de mieux se nourrir, libère une fraction du blé qui est exportée par le Canal royal dès la fi n du XVIIème siècle et fait la richesse des négociants de Castelnaudary. Les grains à moudre se multiplient et entraînent la construction de moulins dont le nombre s’accroît au XVIIIème siècle et sont signalés sur la carte de Cassini. La présence, assez fréquente, d’un moulin à eau et d’un moulin à vent voisins conduits par le même meunier, pose le problème de la rareté de l’énergie disponible. En effet, plusieurs conditions, pour l’eau, concourent à cette rareté : zone de diffl uence, vallées à fond plat où les digues génèrent des inondations, si bien que les pluies du XVIIIème siècle ont entraîné leur destruction. La prolifération des moulins à vent dès que l’eau ne peut être utilisée, a donc été nécessaire.


Les vents du Lauragais

La seule station de Météo France à avoir répertorié les vents de cette région est celle de Castelnaudary. Située dans un couloir, elle rend compte des deux directions privilégiées et diamétralement opposées, nord-ouest pour le cers (du latin cercius ou circius le vent fort du Narbonnais) et sud-est pour les autans (du latin altanus qui vient de la haute mer synonyme de marin dont le mot est en usage dans l’Aude). La répartition des fréquences, en pourcentage, de vingt degrés en vingt degrés à partir du nord, est exprimée dans les tableaux suivants :

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Les fréquences plus grandes du cers s’expliquent par la circulation générale de l’atmosphère. Le long trajet qu’il a parcouru, sur l’océan atlantique, tempère l’Europe occidentale et justifi e le terme de climats océanisés.
Le système des vents d’autan, bien que moins fréquent, est caractéristique du Lauragais. On retient en général la turbulence de ces vents où se succèdent de brèves rafales dont la durée est souvent inférieure à la seconde, doublant ou triplant, la vitesse initiale, la vitesse de pointe pouvant alors dépasser largement les 20 m/s. Cet autan turbulent s’explique par l’existence d’un fl ux d’altitude de direction sud-ouest, perpendiculaire à celui qui souffl e à proximité du sol. Ce fl ux, qui traverse les Pyrénées, a les caractères d’un foehn. Il écrase la veine au sol dont l’épaisseur est voisine de 300 mètres. Dès lors le relief et les ondes stationnaires générées par son passage au-dessus des Pyrénées, qui ouvrent alternativement le passage de l’air aux basses couches, paraissent être responsables de ces violentes rafales. Il faut ajouter que, dans ce cas de fi gure et pour les basses couches de l’air, les Pyrénées sont débordées à l’ouest et créent sous le vent une dépression dynamique qui attire l’autan. Ce système, décrit par les géographes toulousains sous le nom d’autan géographique, génère des coups de boutoirs qui fatiguent plantes, êtres vivants, machines et qui ont pu, dit-on, renverser même des véhicules. Les moulins à vent ont du s’adapter à ces conditions particulièrement diffi ciles.

Architecture des ailes et sites des moulins à vent du Lauragais

Pour résister à ces coups de boutoir les ailes sont plus courtes et leur charpente plus massive que dans les moulins du Nord de la France (7 à 7,5 mètres contre 11 mètres). La puissance développée, explicitée un peu plus loin, proportionnelle à la longueur des ailes est plus faible. Le poids de l’ensemble est très lourd d’autant plus que, souvent en Lauragais, la toile n’occupait que la moitié périphérique de l’aile. La partie la plus proche de l’arbre supportait un lattis de planchettes. Ce lattis, plus solide que la toile, permettait de résister à la violence de l’autan mais surchargeait les ailes. Il fallait donc pour les animer, surtout aux faibles vitesses de vent, favoriser le couple qu’elles pouvaient fournir et pour cela augmenter la surface exposée au vent.

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Photo DR.

Une anecdote qui nous avait été rapportée par le meunier de Saint-Amans dans la Piège permet de confi rmer l’importance de ce couple que pouvait développer ces machines. En effet il racontait que, tout jeune sa blouse avait été happée par une aile et qu’il avait fait un tour complet avant que son père, alerté par ses cris, ne puisse arrêter la machine. Pour favoriser le couple, les ailes sont élargies ou leur nombre est multiplié, comme pour le moulin de Nailloux qui avait six ailes mais au détriment du rendement puisque ces dispositifs peu aérodynamiques freinaient leur rotation.

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Moulin St Amans dans l’Aude. Photo DR.

Il faut cependant souligner que le poids donne à la voilure une inertie propre à mieux réguler sa rotation dans les rafales d’autan. Tous ces aménagements variables selon les moulins permettaient aux meuniers de mieux s’adapter aux différentes vitesses du vent qui dépendaient, elles-mêmes, des sites sur lesquels étaient bâtis ces moulins.
La carte de Cassini, éditée à la fi n du XVIIIème siècle, montre que, pour cette époque, la plupart des moulins se regroupaient autour des agglomérations qui sont les lieux de consommation des farines. Cependant la petite région qui se trouve au pied de la Montagne Noire, industrieuse et célèbre par son école, celle des villes de Revel et de Sorèze, en est à peu près dépourvue. Cela peut s’expliquer à la fois par l’abondance des eaux apportées par les ruisseaux qui descendent de la montagne, mais peut être aussi par la violence de l’autan, la plus grande dans cette région. Les meilleurs sites pour installer les moulins se trouvent sur les hauteurs, les lignes de crêtes arrondies face au vent où la vitesse et la régularité du vent s’accroissent. On les trouve sur le pech au sommet de la ville de Castelnaudary, sur les cuestas de Saint-Félix-Lauragais ou sur les sommets de la Piège.

La puissance et les conditions d’utilisation des moulins du Lauragais

De nombreuses études ont été menées dès le XVIIIème siècle sur la puissance que pouvaient fournir ces machines. Charles Augustin Coulomb, connu pour ses études sur l’électricité et le magnétisme, s’est penché sur l’effi cacité des machines, particulièrement celle des moulins ; alors que Daniel Bernoulli est à l’origine de la théorie cinétique des gaz. A côté de ces études théoriques, les expérimentations menées par l’ingénieur anglais John Smeaton aboutissent, dans un premier temps, à constater que la puissance fournie par le vent était proportionnelle au cube de sa vitesse, puis à évaluer que la puissance sur l’axe des ailes d’un moulin hollandais était proche de 40 ch et que la perte par les différents engrenages et paliers réduisait la puissance recueillie au niveau des meules à 15 ch seulement. Ces mesures, confi rmées de manière récente, permettent d’apprécier le rendement de ces machines qui au niveau des transmissions en bois étaient voisines de celles du Lauragais.
La puissance fournie par le vent, celle qui s’applique sur l’axe des ailes peut être calculée grâce aux recherches d’Albert Betz, physicien allemand (1885-1956), poursuivies à l’Université de Göttingen. Travaillant essentiellement sur les problèmes de l’aérodynamique, il publie en 1926 Wind-Energie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen (l’énergie éolienne et son exploitation dans les moulins à vent), ouvrage dans lequel il démontre qu’environ 59 % seulement de l’énergie cinétique du vent peut être transformée en énergie mécanique. Selon Betz la puissance maximum disponible en watts s’exprime par la relation suivante P = 16/27 (1/2 m S V3) où m est la valeur de la masse volumique de l’air (variable entre 1,33 kg/m3 en hiver et 1,15 kg/m3 en été, la valeur moyenne de 1,25 kg/m3 a été utilisée par simplifi cation), S la surface balayée par les ailes en m2 et V la vitesse du vent.
Désiré Le Gourières dans son livre Energie éolienne, théorie, conception et calcul pratique des installations paru chez Eyrolles en 1979 donnait, comme rendement aérodynamique des ailes des moulins traditionnels, le chiffre de 50 %. Dans cette même publication, l’auteur calculait la vitesse de rotation des ailes par la formule suivante N = 51,5 V/D ou N est le nombre tours par minute, V la vitesse du vent et D une constante qui est calculée en tenant compte non seulement de la limite de Betz mais aussi du rendement aérodynamique des ailes de 50 %. En admettant un rendement de 40 % pour l’ensemble des engrenages qui communiquent leur puissance aux meules, conforme aux calculs explicités plus haut, un tableau peut être établi des puissances et vitesses de rotation des ailes en fonction de la vitesse du vent.

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Photo DR.

Pour compléter ce tableau et bien apprécier les conditions d’utilisation des moulins à vent dans le Lauragais, il faut considérer la fréquence des vitesses des vents. Pour ce faire, ces fréquences ont été enregistrées sur l’anémomètre de la ferme de Loudes à Castelnaudary (les données n’y sont pas en cohérence parfaite avec celles des fréquences des vents enregistrées par Météo France sur une autre station proche et dans une durée différente).
Ces fréquences ont été relevées sur les graphiques de l’anémomètre toutes les deux heures sur une durée de dix minutes en considérant les vitesses moyennes. Dans ces conditions le tableau suivant a pu être établi :

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Ces résultats sont en cohérence avec un certain nombre de données collectées par ailleurs. Paul Gille dans l’Histoire générale des techniques chez PUF 1996 affi rme « la roue hydraulique même avec ses engrenages un peu améliorés donnait au maximum une puissance de 10 ch. n’atteignait en moyenne que 5 ch. ». Le meunier de Saint-Amans nous avait dit que lorsque les ailes de son moulin n’avaient plus fonctionné, il les avait remplacées par un moteur électrique de 10 ch. Le meunier de Ribouisse affi rme que son moulin peut développer une puissance de 12 ch., sans autre précision. Les différents engrenages de ce moulin - grand rouet 83 dents, grande lanterne 41, rouet 92, lanterne 34 - multiplient le mouvement des ailes par un chiffre voisin de 5 que l’on retrouve communément dans les autres moulins de la région. Dès lors si on considère que la vitesse pondérée moyenne pour l’anémomètre de Loudes se situe entre 4 m/s et 5m/s avec des vents majoritairement de cers, les ailes tourneraient, pour ces vitesses, entre 14 et 17 t/m entraînant les meules entre 70 et 85 t/m ce qui n’est pas loin des normes communément admises pour des meules d’un diamètre de 1,50 m à 1,70 m employées dans les moulins à eau. Ces chiffres n’infi rment pas les affi rmations de Claude Rivals dans son livre Le moulin à vent et le meunier pour lequel les ailes des moulins à vent du Lauragais tourneraient normalement à 12 t/m. Ce devait être le cas pour des moulins dont le rendement aérodynamique était plus faible notamment ceux qui étaient équipés de planchettes. La diversité de l’équipement des ailes des moulins, des sites et des expositions aux vents ne permet guère d’apprécier une moyenne qu’il faut donc relativiser.

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Moulin Ribouisse dans l’Aude. Photo DR.

René VIALA - Article paru dans le Monde des Moulins - N°32 - avril 2010