Index
1. Principe
2. Historique
3. Localisation
4. Puissance installée et production
5. Éolien Offshore
6. Fabricants
7. Avantages et inconvénients
8. Notre point de vue
9. En savoir plus
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 puissance récupérable varie proportionnellement à la surface de capture et surtout avec le cube 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 souvent 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 convertit l’énergie mécanique en énergie électrique distribuée sur le réseau via un transformateur ou un convertisseur..
3. Localisation
Les éoliennes sont installées en région où 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 et plus productives reposant sur les fonds marins ou des socles flottants.
4. Puissance installée production et coût
Puissance installée en France. |
Puissance installée en GW
Années |
2016 |
2017 |
2018 |
2019 |
Monde |
432 |
540 |
591 |
651 |
USA |
74 |
89 |
96 |
105 |
Chine |
145 |
188 |
211 |
236 |
Inde |
25 |
33 |
35 |
38 |
GB |
14 |
19 |
21 |
24 |
UE (à 28) |
142 |
169 |
180 |
189 |
Allemagne |
45 |
56 |
59 |
61 |
Espagne |
23 |
23 |
23 |
28 |
Danemark |
5 |
5,2 |
6 |
6 |
Italie |
9 |
10 |
10 |
11 |
France * |
10 |
13,8 |
15,7 |
16,6* |
*En France en 2018 il existe 7500 éoliennes dans 1380 parcs.
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).
En 2019, pendant 14% du temps, le facteur de charge en France a été inférieur à 10% et certains jours, la puissance instantanée a pu descendre à 2% de la puissance installée (le 5 décembre 2019, 346 MW pour 16144 MW installés, source RTE)
Années | 2016 | 2017 | 2108 | 2019 |
Monde * | 960 | 1127 | 1182 | 1390 |
USA | 230 | 257 | 275 | 300 |
Chine | 240 | 295 | 366 | 406 |
UE (à 28) | 305 | 336 | 361 | 426 |
France ** | 21 | 25 | 28 | 34 |
* l'énergie électrique éolienne mondiale représente, en 2018 , environ 4 % de la production d'électricité mondiale qui est de 24 250 TWh, et environ 1,4 % de la production d'énergie.
** l'énergie électrique éolienne représente en France 6,3 % de la production nationale en 2019.
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 (sources ADEME et Cour des comptes).
En France, EDF rachète l’électricité d’origine éolienne à 82 euros par MWh en 2014, pendant une durée de 10 ans, le prix du marché étant de 42 euros (Arenh au 01.01.2012), le surcoût est payé par les consommateurs jusqu’en 2015 via la CSPE (Contribution au Service Public de l’ Électricité) et ensuite via les taxes sur les carburants. La CSPE continue à être payée par les consommateurs, mais n’est plus affectée aux énergies renouvelables. À cela s'ajoute le coût de développement du réseau à charge de RTE jusqu'aux pieds de chaque ferme.
faut noter un coût supplémentaire induit par l’intermittence imposant le maintien de centrales thermiques en état, prêtes à fonctionner.
Les émissions en équivalent CO2 de l’énergie éolienne est d’environ 7 grammes par kWh (rappels : nucléaire : 6 grammes de CO2 par kWh, hydraulique : 6 grammes de CO2/kWh, photovoltaïque : 55 grammes de CO2/kWh (source ADEME).
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 coût de revient prévisionnel en France est plus élevé : de 100 à 160 euros par MWh avec une grande incertitude. Les coûts de raccordement très importants viennent s'ajouter sans compter les variations de charge très fortes et rapides pouvant déséquilibrer le réseau.
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 2018, 23 GW dont : Royaume Uni : 10 GW, Allemagne : 7 GW, Danemark : 1,7 GW, Chine 5 GW
En France :
En France les 6 projets d’éolien sont : à Fécamp, Courseulles-sur-Mer, Saint Nazaire, , Le Tréport, Saint Brieux, Noirmoutier, pour une puissance totale de 3,3 GW.
Hydrolienne
Une hydrolienne n’est pas une éolienne mais par commodité est souvent traitée avec l’éolien dans les médias. Sur notre site, c'est à cette page.
Les principaux fabricants d’éoliennes sont en 2015 :
Goldwing (USA) : 13 %, Vestas (Danemark) : 12 %, GE Wind (USA) : 10 %, Siemens (Allemagne) : 8 %, Gamesa (Espagne) : 5 %, Enercon (Allemagne) : 5 %, United Power (Chine) : 5 %.
On remarquera l’absence d’entreprise française dans le peloton de tête !.
L’éolien est relativement peu créateur d’emplois en France : en 2020, 20 000 emplois dans la construction, la maintenance, les bureaux d’études.
Avantages
- Pas de production de gaz à effet de serre pendant la phase d'exploitation (sauf si l’éolien nécessite à une installation de production électrique thermique, ce qui est maintenant de plus en plus nécessaire avec l'importance du parc)
- Démantèlement partiellement facile (mat)
- Pas de besoin d'infrastructure spécifique propre (mais infrastructure de réseau indispensable pour les fermes)
- Redevances aux communes
Inconvénients
- Impact sur le paysage
La hauteur du mat peut atteindre 140 mètres et des pales atteindre 190 mètres. Elles peuvent donc être visibles depuis plusieurs dizaines de km. Dans certains cas, paysage de plaine de culture extensive, la dégradation du paysage apparait limitée alors que dans le cas de sites présentant des attraits touristiques où un patrimoine historique existe le préjudice est réel.
- Public acceptance
En 2019-2020 le publicnon riverain semble en général accepter ce "mal" en pensant que c'est pour un "bien". Un sondage en 2020 a montré que cette acceptation est d'autant plus importante que le public en question ignore la réalité des faits, les conséquences et problèmes de cette énergie. Un certain nombre de régions craignent avec la densification un impact négatif sur le tourisme . Un nombre grandissant d'oppositions apparait maintenant chez les riverains et un grand nombre d'associations d'opposition se sont créées plus de 1000 regroupées au sein de la FED.
- Impact sur les habitants riverains
Ces derniers sont de plus en plus opposées à leur implantation en raison de potentiels problèmes de santé et d'impact très négatif sur leur patrimoine alors que la plupart du temps il n'en tirent pas bénéfice ou compensation.- Bruit :
Une éolienne de 500 kW produit un bruit d’environ 50 dB à 150 m (faible) et au-delà de 400 m peu audible par rapport au bruit du vent lui-même. - Infrasons:
Les infrasons produits par une éolienne se propage à grande distance. Si l'effet des infrasons est néfaste (voir étude) de manière générale pour la santé, leur effet réel, dans le cas des éoliennes selon la distance, la force du vent, etc. n'est pas encore bien connu, - Effets stroboscopiques
Cet effet, dû ici à la rotation des pales, est connu dans le milieu médical pour causer des troubles au moins sur l'être humain, troubles variables selon la fréquence et l'intensité de la variation lumineuse - Effets de courants tellurique, champs magnétiques et autres.
Les relations de causes à effets évoqués par certains riverains invoquant ces phénomènes pour expliquer leurs problèmes de santé ou des décès de bétail sont difficilement explicables avec les connaissances actuelles.
- Bruit :
- Impact sur la faune aviaire
Dans une étude de la LPO (Ligue de Protection des Oiseaux) achevée en 2017 et financée notamment par l'ADEME Il a été trouvé 0,3 à 18,3 oiseaux tués par éolienne et par an, selon les emplacements. Si les chiffres ne sont pas catastrophiques il montrent de fortes disparités tant au niveau localisation (forte incidence près des zones Zones de Protection Spéciale Natura 2000) qu'au niveau des espèces touchées (migrateurs60 %, rapaces diurnes 23 %..). Pour les chauves-souris les chiffres seraient du même ordre de grandeur.
- 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.
A ceci s'ajoute la nécessité d'une installation de substitution (actuellement thermique donc avec rejet de CO2) en état de démarrer instanttanément pour prendre le relais et couvrir la puissance installée en situation d'absence de vent.
Par ailleurs l'idée de foisonnement qui prévallait où l'intermitence régionale était compensée par une production dans une autre région (il ya toujours du vent quelque part) est largement prise en défaut lorsque de grande zones anticyclonique couvrent l'europe. En effet aucun souffle ne fait alors touner les pales de façon significative.
- 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 est peu réaliste.
- Infrastructure associée
Celle-ci est très lourde pour raccorder les éoliennes très dispersées au réseau de distribution (considérablement plus coûteux pour les éoliennes en mer que pour les éoliennes terrestres) et pour les raccorder au réseau de transport. En effet, en moyenne, l’électricité produite n’est pas consommée localement, il faut donc relever sa tension et ajuster sa fréquence pour la réinjecter sur le réseau de transport à haute ou très haute tension, ce qui nécessite des équipements nombreux et coûteux car dimensionnés pour la puissance de crête, rarement atteinte (voir document).
- 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.
- Démantèlement
Hormis le fût, qui se démantèle facilement, le coût du démantèlement est élevé, (et généralement insuffisamment provisionné) en particulier concernant l’enlèvement du socle en béton massif, lourdement ferraillé, jusqu’à 3000 tonnes de béton, 400 tonnes de feraillage sur 20 mètres de hauteur, dont on peut penser qu'il restera sur place.
La durée de vie est courte, inférieure à 25 ans (40 à 80 ans pour un réacteur nucléaire). Il n'y a pas encore de filière de recyclage pour les pales en fibre de carbone (actuellement enterrées aux USA, le problème va bientôt se poser en Allemagne).
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, (remplacée expérimentalement pour une durée de trois ans par une participation du public par voie électronique, décret du 24 décembre 2018), l’exploitant est responsable du démantèlement de l’installation.
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..). Même alors, il n’est pas certain qu’elle soit mieux placée que le nucléaire pour pouvoir le remplacer.
- www.energies-renouvelables.org/obser-er/stat_baro/observ/baro-jde12.pdf
- L'éolien en chiffres d'EDF
- Le journal de l'éolien
- Article sur les terres rares (utilisées notamment dans les éloiennes)