L'Eolien

Index
1. Principe
2. Historique
3. Localisation
4. Puissance installée et production
5. Avantages et inconvénients
6. Notre point de vue
7. En savoir plus

 

 

 

 

 

 

1. Principe

Les vents à la surface du globe terrestre sont des masses d'air en mouvement. Elles sont potentiellement sources d'énergie. Cette énergie correspond pour l'essentiel à l'énergie solaire reçue par la terre, combinée à la rotation de celle ci. La quantité récupérable varie proportionnellement à la surface de capture et surtout avec le carré de la vitesse du vent.

 

 

 

2. Historique

 Rappelons que, pendant des siècles, la force motrice du vent a été utilisée par les "ailes" des moulins. L’énergie mécanique disponible servait à actionner les meules qui broyaient les céréales pour les transformer en farine.
Dans le passé, des petites éoliennes ont été utilisées pour le puisage autonome de l'eau (rappelons nous ces structures métalliques érigées dans les prairies pour alimenter en eau le bétail!).


Comment aujourd'hui se fait cette capture d'énergie ?
Une hélice entraînée en rotation par la force du vent permet via un rotor la production d’énergie mécanique couplée à une génératrice qui converti l’énergie mécanique en énergie électrique distribuée sur le réseau via un transformateur.

3. Localisation

Les éoliennes sont installées en région ou la conjugaison force des vents, régularité et nombre d'heures ventées est la meilleure. Elles sont regroupées en parc (ou fermes).

Les éoliennes offshore : au large des côtes, le vent est plus fort et plus stable, d’où la possibilité d’installer des éoliennes plus puissantes reposant sur les fonds marins. 

 
 
 

4. Puissance installée production et coût

Puissance installée en France.
Chiffres :voir page "suivi éolien" sur le site:
www.suivi-eolien.com

Puissance installée en GW

Années 2012 2013 2014 2015
Monde 281 319 370 432
USA 60 61 66 74
Chine 76 91 115 145
Inde 18 20 22 25
GB  8,4 11 12 14
UE 106 118 130 142
Allemagne 31 34 40 45
Espagne 23 23 23 23
Danemark  4,2 4,8 5 5
Italie 8 8,5 9 9
France *  7,2 8,2 9 10

 

Production en TWh

En moyenne mondiale une puissance éolienne installée de 1 GW correspond à une production électrique de 2 TWh car une éolienne fonctionne environ 2 000 heures par an (sur les 8766 heures que totalise l'année )

Années 2012 2013 2014 2015
Monde * 500 670 720 841
USA   169 182 191
Chine   141 160 185
UE (à 28)   234  247 303
France ** 14,9 15,9 17 21

* l'énergie électrique éolienne mondiale représente, en 2015, 4,2 % de la production d'électricité mondiale qui est de 20 000 TWh, et 1,4 % de la production d'énergie.
** l'énergie électrique éolienne représente en France 3,9 % de la production nationale en 2015.

Il existe fin 2015 en France 1373 parcs représentant environ 9 000 éoliennes.
Le facteur de charge moyen est de 23 % du temps.

 

Coût de l'électricité éolienne

Le cout de revient de l’électricité éolienne en France varie de 60 à 100 euros par MWh selon les sites et la puissance (source ADEME)..

En France, EDF rachète l’électricité d’origine éolienne à 82 euros par MWh en 2014, le prix du marché étant de 42 euros Arenh au 01.01.2012), le surcoût est payé par les consommateurs via la CSPE (Contribution au Service Public de l’Electricité).
Les émissions en équivalent CO2 de l’énergie éolienne est d’environ 20 grammes par kWh (rappels : nucléaire : 4 grammes de CO2 par kWh, hydraulique : 8 grammes de CO2/kWh, photovoltaïque : 70 grammes de CO2/kWh.

 

Eolien sur mer (offshore)

L’éolien en mer présente l’avantage de s’affranchir d’une partie des nuisances de voisinage (sauf pêcheurs, transport maritime), de bénéficier d’un vent plus fort et plus constant qu’à terre et d’un facteur de charge plus élevé, proche de 40 %, mais le cout de revient prévisionnel en France est plus élevé : de 100 à 160 euros par MWh avec une grande incertitude.

Les éoliennes en mer sont soit ancrées au fond sur une embase de béton surmontée d’un mat (jusqu’à 50 mètres de profondeur) soit sur des systèmes flottants. Les installations dans le monde représentent, fin 2015 une puissance de 12,1 GW dont :
Royaume Uni : 5,1 GW, Allemagne : 3,3 GW, Danemark : 1 GW.

 

En France :
Le premier appel d’offre de 3GW a été lancé en 2011 concernant les sites : Tréport, Fécamp, Courselles sur Mer, Saint Brieuc, Saint Nazaire.
Le site de Saint Brieuc a été remporté par Iberdrola associé à AREVA fournissant les éoliennes M5000 de 5 MW unitaire.

Le deuxième appel d’offre pour une puissance de 1 GW a été lancé en 2013 concernant les sites Tréport, Yeu-Noirmoutier.
Le site du Tréport a été remporté par GDF associé à EDF Renewables associé à AREVA avec des éoliennes de 8 MW unitaire (mat de 90 mètres, pales de diamètre 180 mètres).

Le troisième appel d'offres a eu lieu en avril 2015 pour le site de Dunkerque.

 

L’ensemble est prévu pour un fonctionnement en 2020.

 

Hydrolienne

Une hydrolienne n’est pas une éolienne mais par commodité ce § est inclus dans la fiche éolien.

 

Une hydrolienne est une turbine hydraulique qui utilise l’énergie cinétique des courants marins ou fluviaux. Cette énergie cinétique est transformée en énergie électrique. La puissance cinétique d’un fluide circulant est proportionnelle à sa masse volumique (densité) et au cube de la vitesse du fluide. La densité de l’eau est d’environ 830 fois plus élevée que celle de l’air (1000 Kg/m3 au lieu de 1,2 Kg/m3) ce qui est favorable à l’énergie hydrolienne par rapport à l’éolien malgré une vitesse de fluide inférieure.

 

Les courants marins sont stables et plus prévisibles que les courants du vent.

 

EDF estime le potentiel européen à environ 15 GW dont 3 GW pour la France pour une production de 20 TWh.

 

La principale réalisation en France est l’usine marémotrice de l’estuaire de la Rance qui a été raccordée au réseau en 1967. Sa puissance est de 240 MW pour une production annuelle de 0,5 TWh soit un facteur de charge de 25 %. Elle est munie de 24 turbines. L’amplitude moyenne des marées est de 7,5 mètres mais peut atteindre 12 mètres. Le principal problème concerne l’envasement.

 

Les principaux projets sont en France à Paimpol, le raz de Blanchard, Bénodet. Les principales réalisations dans le monde sont au Royaume Uni, au Canada et en Norvège.

 

Les principales difficultés concernent la corrosion, le développement des algues, l’envasement, le sable, la maintenance et l’impact sur la faune marine.

5. Inconvénients et avantages

 Inconvénients

  • Impact sur le paysage :
    Installée sur des parties élevées collines etc. hauteur du mat de 120 m mais subjectif selon les personnes, bien accepté actuellement par les populations (selon les sondages) non riveraines,
  • Bruit :
    Une éolienne de 500 kW produit un bruit d’environ 50 dB à 150 m (faible) et au-delà de 400 m pratiquement inaudible par rapport au bruit du vent lui-même.
  • Production intermittente : une éolienne ne fournit sa puissance nominale que dans une fourchette de vitesse de vent assez restreinte ; trop lent, le vent n’entraîne pas les pales assez vite, trop rapide, il les entraînerait trop vite et il faut réduire la vitesse de rotation en faisant pivoter les pales.
    Le facteur de charge moyen 2004 en France: 25 % (1 puissance de 1 MW installée correspond donc à une production annuelle de 2 GWh au lieu de 8 si le facteur était de 1).
    A ceci s'ajoute, si la puissance installée n'est plus marginale, la difficulté de gérer un réseau soumis à de fortes variations de puissance.
  • Nécessité d'une installation de substitution (actuellement thermique donc avec rejet de CO2)pour couvrir la puissance installée en situation d'absence de vent.
  • Emprise au sol :
    Pour un champ d’éoliennes la puissance délivrée par unité de surface est à peu près indépendante de la taille de l’éolienne car les éoliennes plus puissantes doivent être plus espacées pour que le vent soit efficace sur toutes les éoliennes. Concrètement la densité de puissance nominale d’un champ d’éolien, dans une zone favorable, est de l’ordre de 10 MW par km2 soit une production annuelle de l’ordre de 20 GWh par km2.
    Il faudrait couvrir une bande de terrain de presque 400 Km de long sur 1 Km de large pour produire la même quantité d'électricité qu'un réacteur nucléaire, ou encore un carré de 160 Km de côté (25 000 km2) avec 250 000 machines pour fournir l’ensemble de la production électrique française (# 500 Twh) ce qui serait peu réaliste 
  • Mort d’oiseaux : 0,8 mort d’oiseaux /an/éolienne, ce qui est faible.

  • Pollution:
    Les aimants permanents des alternateurs des éoliennes contiennent environ 600 kg de néodyme ainsi qu'environ 30 kg de praséodymepar MW de puissance.

    Ces terres rares sont essentiellement produites en Chine (97 % de la production mondiale), en particulier dans la province de Mongolie Intérieure, dans l'immense site de Baotou.
    L’exploitation et la purification de ces terres rares sont réalisées par des procédés hydrométallurgiques en utilisant des bains d'acide sulfurique, de solvants, d'acide fluorhydrique etc dont les rejets gaz (gaz fluorhydrique) et liquides génèrent de grandes pollutions et des impacts sanitaires graves des populations avoisinantes, en particulier des cancers du pancréas, du poumon des leucémies etc.

    Si ces terres rares sont reconnues comme toxiques pour l'homme à doses significatives en cas de dispersion sous forme de poussières, on dispose cependant d'assez peu de données toxicologiques chiffrées. Des recherches sont en cours pour le recyclage de ces matériaux mais davantage semble-t-il pour des raisons économiques (raréfaction) que pour des raisons environnementales. Le lecteur trouvera ici un article détaillé sur les terres rares, d'une association amie. 

 

Avantages

  • Pas de production de gaz à effet de serre (sauf si l’éolien est couplé à une installation de production électrique thermique…, 
  • Démantèlement relativement facile
  • Pas de besoin d'infrastructure spécifique
  • Redevances aux communes

Nota :
La loi n° 2003-8 du 3 janvier 2003 impose les conditions suivantes : permis de construire, conformité au plan local d’urbanisme (PLU), l’étude d’impact si le site dépasse 2,5 MW, une enquête publique, l’exploitant est responsable du démantèlement de l’installation).

6. Notre point de vue

L’éolien est une énergie renouvelable qui ne rejette pas de polluants lors de la phase de production et dont l'usage ne peut être que ciblé sur des zones particulières et des besoins spécifiques (sites isolés ou en couplage avec un autre mode de production ou de stockage d’électricité). Sa réelle viabilité sera atteinte lorsque, sans subvention, elle sera compétitive en ayant intégré toutes les conséquences de son intermittence (moyens de compensation, production de CO2, équilibrage des réseaux, etc....)

 

7. En savoir plus