L’énergie éolienne

Par Jean RIVIERES

Une aïeule, se promenant à Montmartre en 1785, ne comptait pas moins de 50 moulins à vent.

L’idée que le vent, source d’énergie naturelle, est gratuit et n’engendre pas de déchets, est séduisante et les écologistes en on fait une énergie emblématique pour la production électrique et le développement durable.

Voyons ce qu’il en est.

La situation actuelle

La RFA vient en tête (20,6 GW, 19000 éoliennes), puis l’Espagne et les USA (11,6 GW chacun), l’Inde (6,2 GW), le Danemark (3,1 GW), la Chine (2,6 GW), l’Italie (2,1 GW), le Royaume Uni (2 GW), le Portugal (1,7 GW), la France et les Pays-Bas arrivent en 10ème position (1,6 GW), suivi par le Japon (1,4 GW). La puissance installée a été multipliée par 4 entre 2000 et 2006 et est en forte croissance (USA + 2, 5 GW), la RFA (+2, 3 GW), l’Inde (+1,8 GW), l’Espagne (+1,6 GW).

(1 Gigawatt = 1000 mégawatts (MW) ou 1 million de kilowatts)

Précisons que la Grande Bretagne possède le premier potentiel éolien d’Europe, suivie par la France. D’ailleurs pour répondre aux objectifs auxquels la France s’est engagée en 2001 auprès de l’Union Européenne (21% d’énergie renouvelable dans sa production d’électricité à l’horizon 2010), un tarif très avantageux d’achat de la production éolienne par EDF a été mis en place cette année-là (Arrêté Cochet du 8 juin 2001).

Selon les chiffres communiqués par la Direction Générale de l’Énergie et des Matières Premières, la production annuelle est d’environ 3TWh soit 0,6% de la consommation
nationale d’électricité. (1 térawatt heure (Thw) = 1 milliard de kWh).

Quelques données techniques

La puissance unitaire des machines proposées par les constructeurs, restée longtemps inférieure au MW, est aujourd’hui couramment de 2,5 MW (2500 kilowatts) et des machines de 5 MW sont proposées (Repower, Multibrid en RFA). Enercon en RFA en a installée 3 à 6 MW.

Les éléments constitutifs d’une éolienne.

• Une tour cylindrique en acier d’une hauteur pouvant aller jusqu’à 150 mètres. Les éoliennes de 5 MW sont deux fois plus hautes que les tours de Notre-Dame.
• Une nacelle située en haut de la tour, qui contient les installations de production d’électricité (multiplicateur et générateur) et de pilotage (orientation et freinage).
• Le rotor qui comporte en général trois pales. Pour les grandes éoliennes, les pales en fibres de carbone peuvent atteindre 80 mètres de long.

Les éoliennes les plus puissantes pèsent dans les 850 tonnes, la nacelle plusieurs centaines de tonnes et le rotor environ 100 tonnes.

Les dispositifs de pilotage et de freinage sont des éléments essentiels de la survie des éoliennes : la plupart des accidents sont imputables à un défaut de freinage des machines qui doivent être impérativement arrêtées dès que la vitesse du vent atteint 90 km/h.

Éoliennes terrestres ou offshore ?

Les limitations de l’éolien terrestre sont bien connues (impact sur le paysage, limitation du nombre de sites, perception de nuisances par la population). L’offshore (implantation en mer) apparaît plus intéressant, mais de nombreux défis restent à relever (coût des projets plus élevés – conception de machines soumises à une forte corrosion).

Le plus grand parc offshore en service actuellement est celui de Middelgrunden au Danemark (20 éoliennes de 2 Mw). Le programme allemand table sur plus de 15000 MW offshore en 2020, mais ce projet serait sur le point d’être reconsidéré. La France quant à elle a retenu en 2005 un projet de 21 machines de 5 MW à Veulettes sur Mer, au large des côtes de la Seine Maritime, par 23 mètre de fond.

L’insertion des éoliennes dans les réseaux électriques

L’éolien est par nature intermittent. S’il est à peu près possible de prévoir les variations de vent d’un jour à l’autre, il est en revanche impossible de les prévoir à long terme, d’où la nécessité de puissance de réserve (thermique), notamment pour les périodes anticycloniques d’hiver, où la puissance appelée est à son maximum. Dès que les éoliennes s’arrêtent, par trop fort vent ou par manque de vent, il faut donc disposer d’une énergie de réserve susceptible de prendre le relais. Elle est estimée à 90% de la puissance éolienne en Allemagne. Ce chiffre élevé est dû au faible nombre d’heures de fonctionnement (1500 h/an en moyenne, 17% du temps). L’obligation d’une reprise très rapide en cas d’arrêt brutal des éoliennes impose de préférence des centrales thermiques à flamme maintenue à basse puissance ou de l’hydraulique de barrage. Les tranches nucléaires françaises sont également capables de faire varier leur puissance rapidement dans une fourchette de 5% de leur capacité nominale. La forte proportion d’éoliennes en Allemagne a été responsable d’un black-out le 17/12/2001, et y a contribué pour celui du 4/11/2006.

Données économiques

En se plaçant dans une hypothèse de développement soutenu de la filière, les coûts d’investissement, exprimés en Euros de 2004, passent de 1020 Euros/Kw à 922 Euros/KWh en 2007 et 785 Euros/KW en 2015. Ne sont pas compris : les investissements d’adaptation du réseau, ni les coûts de reprise de la production du fait de l’intermittence de celle-ci. Les coûts annuels d’exploitation sont estimés à 2,5% du coût d’investissement en 2007 et à 2,5% en 2015. Les taxes annuelles (fiscalité locale) se situent entre 0,7 % et 1% du montant de l’investissement.

Coût de production de 4 à 6 cents par KWh)

Durée de fonctionnement annuelle	2500h	2500h	3000h
Mise en service en 2007	63,4 Euros/MWh	51,5 Euros/MWh	43,6 Euros/MWh
Mise en service en 2015	52,6 Euros/MWh	42,8 Euros/MWh	36,4 Euros/MWh

Pour l’éolien offshore, on se base sur un surcoût de 50%, dû aux difficultés de montage et de maintenance et de raccordement au réseau.

Retombées locales

La construction des centrales éoliennes nécessite des moyens de montage très performants compte tenu notamment de la hauteur (une éolienne de 5 Mw est deux fois plus haute que les tours de Notre-Dame). Les équipements sont par ailleurs fabriqués par un petit nombre d’industriels européens, surtout danois et allemands. On ne peut donc pas attendre de retombées économiques significatives à la construction.

Pendant la phase d’exploitation, deux sujets suscitent l’intérêt :

• La fiscalité locale sur la production et le foncier.( cf paragraphe « Données économiques » supra.
• La rente de situation liée à l’obligation d’achat de l’électricité à un tarif élevé faite à EDF (arrêté COCHET – député Vert – du 8 juin 2001).

Les projets généralement soutenus par les municipalités ne sont motivés que par la manne que représente la taxe professionnelle. A savoir : une centrale de 5 éoliennes de 2 MW rapporte par an : 60 000 Euros à la commune, 60 000 Euros au département, 12 000 Euros à la région, 15 à 25 000 Euros au propriétaire du terrain.

Par ailleurs, la différence entre le prix de rachat par l’EDF et le prix « normal » du KWh, (45 Euros/MWh, prix de l’électricité sur le marché de gros) est facturé à l’ensemble des consommateurs. Selon la Commission de Régulation de l’Électricité le surcoût « écologique » sera de l’ordre de 11 milliards d’euros pour 5000 MW installés en 2010- objectif actuel. L’intermittence de la production électrique étant le principal inconvénient, il faudra envisager la conception de centrales thermiques relais (de 50Twh) pour suppléer les éoliennes hors service (absence ou vent trop fort – maintenance mécanique etc…)

Aspects écologiques

Les plus

Une énergie renouvelable et gratuite : Le vent est renouvelable, et ainsi les Kwh produits à partir de l’énergie éolienne épargnent d’autant les ressources limitées de la Planète en pétrole, gaz, charbon et uranium.

L’éolien ne rejette aucun gaz à effet de serre autre que celui généré par la fabrication des matériaux employés (ciment, acier, matériaux composites, cuivre, plastiques…etc). L’énergie éolienne contribue à limiter la production de gaz carbonique, notamment dans les pays où l’électricité est essentiellement produite à base de ressources fossiles. C’est le cas du Danemark où l’éolien réduit de 18% la production d’électricité à partir de charbon et, à un degré sensiblement moindre, de l’Espagne et de l’Allemagne. A l’inverse, lorsque la part des énergies fossiles dans la production d’électricité est faible (cas de la Suède, de la Suisse et de la France), l’éolien ne permet pratiquement pas de réduire les rejets de CO2.

Projet

Lors d’un salon consacré à l’énergie éolienne qui s’est tenu à Berlin, la société néerlandaise Blue H Technologie a présenté, le 5 décembre dernier, la première éolienne « flottante » au monde. Elle sera ancrée au large de l’Italie du Sud à 10, 6 milles marins (19, 6 km) des côtes et à une profondeur de 108 mètres. L’intérêt de cette technologie est de permettre d’alléger considérablement le poids des éoliennes installées en mer, de faciliter leur installation et surtout de rechercher la haute mer pour profiter de vents forts et plus réguliers. Selon les représentants de la société néerlandaise, en 2030 quelque 50% des éoliennes installées dans le monde le seront offshore.

Les moins

Aspects paysagers :

Tout comme l’énergie solaire, le vent est une énergie diffuse et de très faible densité. Son intensité augmente avec la hauteur au-dessus du sol. Les installations tendent vers de fortes puissances. On est passé du standard de 300 kW (80 m de haut) au début des années 90 au standard terrestre de 2,5 à 3,5 Mw (130 à 150 m de haut) à partir de 2004. Par ailleurs, afin de tenir compte de l’effet de traîne un espace variant de 400 à 1000 mètres, selon la puissance de l’éolienne, doit être respecté. Les éoliennes se remarquent de loin (10 km pour H=80m,45 km pour H = 150 m). Un bilan économie touristique/éoliennes devrait s’imposer préalablement à toute décision d’implantation.

Dans un numéro de 2003 le SPIEGEL qualifiait l’éolien de « saccage du paysage hautement subventionné ».

Le bruit

La technologie des éoliennes a fait de grands progrès. Toutefois le bruit engendré reste perceptible de loin (45 Dba 0 300 m pour les machines de dernière génération). La distance entre une installation éolienne et l’habitat n’est pas à ce jour fixé. Depuis 2006, une étude est menée par l’Académie de Médecine afin de déterminée les effets du bruit sur la population.

Interférences hertziennes

La rotation des hélices interfère avec les ondes hertziennes. Une étude européenne est en cours.

Les oiseaux

Les routes migratoires traditionnelles longent les côtes. Les pales en rotation constituent un danger pour les oiseaux migrateurs (la vitesse périphérique des pales peut atteindre 300 km/h).

Effet stroboscopique

Plusieurs associations, allemandes notamment, se plaignent du fait que les pales cachant le soleil à intervalles lents et réguliers peut provoquer une modification de l’état de conscience.

Démantèlement

La tenue des mâts sollicités par le vent s’exerçant sur de gigantesques pales, nécessite l’implantation d’un socle de plusieurs centaines de tonnes de béton armé enfoui dans le sol. Les contrats actuels font l’impasse sur l’obligation de démantèlement pour des raisons économiques évidentes.

Les réactions de l’opinion

La réaction des populations concernées est souvent négative. C’est principalement l’impact paysager qui soulève et motive les oppositions et ceci à deux niveaux :

• Au niveau des riverains pour qui la vue ou la proximité d’une ferme éolienne portent une forte atteinte au paysage familier, ressentie comme une agression, et qui entraîne en outre une dépréciation du patrimoine immobilier (30% environ).
• A un niveau plus large de populations, les oppositions sont motivées par la sauvegarde de sites emblématiques soumis à la convoitise des investisseurs pour leur qualité aérologique (bords de mer, crêtes dans les massifs montagneux..) (Abers bretons, mont Mézenc, Abbaye de Fontfroide, Château de Touffou, site d’Azincourt, site de Fécamp, etc…)

Hormis les oppositions mentionnées ci-dessus, qui sont essentiellement des oppositions de terrain, l’énergie éolienne bénéficie aux yeux du grand public, en France et ailleurs, d’une bonne image. La plus populaire des énergies renouvelables, elle est parée, de façon imaginaire, de toute les vertus écologiques bien sûr : propreté, proximité… mais aussi économique : ressource inépuisable et gratuite..

La production intermittente et non garantie des parcs éoliens ne permet pas de les substituer en tant que moyen de production aux centrales qui produisent de l’énergie continue, indispensable pour la gestion et la sécurité d’alimentation du réseau. Ce n’est donc pratiquement que la consommation de combustible évitée, fossile ou nucléaire, qui est à mettre au crédit de l’éolien.

La Commission de Régulation de l’Électricité dès 2001, dénonçait d’ailleurs que le tarif d’achat (cf arrêté COCHET, supra) de la production éolienne engendrait un surcoût significatif à la charge des consommateurs.

Conclusion

Si l’on s’en tient à la France continentale, l’éolien n’a pas de justification économique et n’apporte pratiquement rien au bilan des émissions de gaz carbonique. Pire, un développement important rendrait nécessaire la mise en place de capacités thermiques supplémentaires pour assurer le relais pendant les absences de vent ou un vent atteignant 90 k/h (au moins 2/3 du temps), avec émission de gaz à effet de serre, ce qui n’est évidemment pas le but recherché.

Le développement de l’énergie éolienne n’est dû qu’à une politique de subventions, coûteuse pour le consommateur, incitée principalement par les opposants au nucléaire qui le présentent à tort comme une alternative.

Cette forme d’énergie peut cependant se justifier lorsqu’elle se substitue, même partiellement, à du thermique (charbon, pétrole, gaz). C’est le cas pour la Corse et les DOM TOM, et en Europe pour de nombreux pays encore très tributaires du thermique fossile.

Source : documents professionnels.

Tags : énergie éolienne; environnement