L’éolien

Objectif du dossier « l’éolien »

 

A la fin 2012, l’éolien couvrait 3% des besoins mondiaux en électricité, en grande partie grâce à la Chine, les Etats-Unis, l’Allemagne, l’Espagne et l’Inde. La production à large échelle s’oriente vers les parcs offshore. La Suisse, elle, profite principalement de ces crêtes ; mais de nombreux projets de parcs éoliens sont bloqués par des oppositions.
Notre but ici est de vous informer sur l’éolien qui est une énergie renouvelable économique . Les points que nous abordons sont :

  • Le principe de fonctionnement d’une éolienne
  • Les avantages et inconvénients de l’éolien
  • les tendances,
  • les technologies des éoliennes,
  • les politiques,
  • les réalisations.

Le principe de fonctionnement d’une éolienne

principe

principe de l'éoliencliquez pour agrandir

Une éolienne produit de l’électricité grâce à l’énergie du vent, qui fait tourner les pales d’une hélice, qui met en mouvement un alternateur. L’alternateur produit un courant électrique alternatif.Un transformateur situé à l’intérieur du mât élève la tension du courant électrique produit par l’alternateur pour qu’il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à moyenne tension du réseau. Pour pouvoir démarrer, une éolienne nécessite une vitesse de vent minimale d’environ 10 à 15 km/h. Pour des questions de sécurité, l’éolienne s’arrête automatiquement de fonctionner lorsque le vent dépasse 90 km/h. La vitesse optimale est de 50 km/h.

Les types d’éoliennes

 

Il existe deux grands types d’éoliennes, caractérisées par la position de leur axe de rotation par rapport à la direction du vent :

  • l'éolienles éoliennes à axe horizontal sont actuellement les plus répandues à travers le monde, du fait de leur meilleur rendement.
  • l'éolienles éoliennes à axe vertical, de conception plus simple, ont cependant un rendement plus faible.

Les prix pour une éolienne

Voici des prix indicatifs pour des installations complètes :

Eolienne de 500 W : 1000 – 1500 €
Eolienne de 2 kW : 5000 – 10000 €
Eolienne domestique ou rurale de 10 kW : 20000 – 25000 €
Eolienne de 750 kW : 600000 €

Rentabilité

En fonction des pays , des politiques de subventions, des situations géographiques, la mise en oeuvre d’une petite éolienne est plus ou moins rentable. Par contre, dans les régions isolées, lorsqu’on se refuse à installer un groupe électrogène et que le site est bien exposé aux vents (moyenne annuelle de plus de 5 m/s), l’énergie éolienne devient alors plus intéressante.

L’investissement ne doit pas être analysé simplement à partir du coût d’achat d’une éolienne, mais aussi en tenant compte des frais d’installation. Quant à l’entretien, il est indispensable, bien que les éoliennes plus modernes présentent des dispositifs scellés et autolubrifiants.

La durée de vie d’une petite éolienne est variable et il s’agit d’une considération un peu théorique si le dispositif porteur (mât, haubans, etc.) ne résiste pas, lui, au premier coup de vent de 130 km/h. En général, de la part de fabricants sérieux, on considère qu’une bonne éolienne de série peut atteindre 15 ans de service, bien que ses pales aient pu être changées pendant cette période.

Les inconvénients et avantages de l’éolien

Inconvénients

 

C’est une énergie intermittente, plus ou moins abondante en fonction des régions . Dans le cas d’installations pour particuliers, il est nécessaire de recourir au stockage ou de coupler au réseau.

 

Avantages

En dehors de l’avantage d’une énergie renouvelable (protection de l’environnement, dépendance énergétique,…), l’exploitation de l’énergie du vent présente une série d’avantages propres:

  • L’énergie éolienne est modulable et peut être parfaitement adaptée au capital disponible ainsi qu’aux besoins en énergie. Il n’y a donc pas d’investissements superflus. Cette modularité permet aussi de maintenir en fonctionnement la plus grande partie de l’installation lorsqu’une pièce est défectueuse.
  • Les frais de fonctionnement sont assez limités étant donné le haut niveau de fiabilité et la relative simplicité des technologies mises en oeuvre.
  • Le prix de revient d’une éolienne va probablement diminuer dans les années à venir suite aux économies d’échelle qui pourront être réalisées sur leur fabrication.
  • Techniquement au point, les éoliennes sont rentables dans les régions bien ventées. La période de haute productivité, située souvent en hiver où les vents sont plus forts, correspond à la période de l’année où la demande d’énergie est la plus importante.

 

Les tendances sur l’éolien

Chaque année, l’éolien participe davantage à la production électrique mondial.En 2012, la puissance éolienne dans le monde a augmenté de 40 GW, ce qui porte la puissance mondiale installée à plus de 260 GW.Les principaux acteurs de cette croissance sont à chercher du côté des États-Unis, qui établissent un nouveau record d’installation, et du côté de l’Europe, qui reste une valeur sûre du marché mondial. Le marché asiatique a perdu un peu en intensité mais reste très prometteur pour le futur. Les photos ci dessous montrent l’évolution et tendances du marché mondial (cliquez sur l’image pour l’agrandir).

puissance de l'éolienparcmondial éolien

D’après Siemens, la capacité de l’éolien installé dans le monde, qui est aujourd’hui de 275 GW, devrait augmenter de près de 400% et atteindre les 1.100 GW en 2030, grâce au dynamisme de la zône Asie.

La Chine a détrôné les États-Unis et héberge désormais le premier parc éolien de la planète, avec 42 gigawatts (GW), soit les deux tiers de la capacité du parc nucléaire français, contre 40 GW pour les Américains, selon les chiffres communiqués ce mercredi par le Conseil mondial de l’énergie éolienne.

Les technologies

Les éoliennes à axes horizontal

Nous trouvons ici 2 types raccordés au réseau électrique:

  • l'éolienles éoliennes terrestres : Les éoliennes terrestres sont les machines plus répandues ; elles desservent la plupart des parcs installés, avec des puissances pouvant atteindre jusqu’à 3MW par turbine.Ils existent aussi des éoliennes terrestres dites « de niche » qui répondent à des besoins particuliers d’implantation ou d’exploitation. C’est le cas par exemple des éoliennes rabattables pour les zones cycloniques, notamment adoptées à certains départements et territoires d’outre-mer.Des évolutions technologiques sont attendues, notamment dans la réduction des coûts de production et dans l’exploitation de zones aux plus faibles vents.

 

  • l'éolien offshoreles éoliennes marines ou offshore : Comme la vitesse du vent augmente avec l’altitude, les éoliennes du type « offshore » sont généralement très hautes. Elles peuvent avoir un diamètre de plus de 150 m et s’élever au dessus de la mer jusqu’à 176 mètres en bout de pale, soit l’équivalent d’une demi-Tour Eiffel. Leurs pales sont aussi plus larges car, plus la surface brassée d’air est importante, plus la puissance de l’éolienne est grande.Nous disposons ainsi aujourd’hui d’éoliennes offshore dont la puissance peut aller jusqu’à 6 MW pour la prochaine génération fabriquée par Alstom, de quoi alimenter une ville de 5000 habitants. Des projets d’éoliennes offshore de 7, 8 et 10 MW sont par ailleurs étudiés par les constructeurs.

Les éoliennes à axes vertical

Il existe plusieurs types d’éoliennes à axe vertical, comme par exemple :

  • Le type Darrieus repose sur l’effet de portance subi par un profil soumis à l’action d’un vent relatif ; effet qui s’exerce sur l’aile d’un avion.
  • Le type Savonius est basé lui sur l’effet de la traînée. Il est constitué schématiquement de deux ou plusieurs godets demi-cylindriques légèrement désaxés. Il présente un grand nombre d’avantages. Outre son faible encombrement, qui permet d’intégrer l’éolienne aux bâtiments sans en dénaturer l’esthétique, il est peu bruyant. Il démarre à de faibles vitesses de vent et présente un couple élevé quoique variant de façon sinusoïdale au cours de la rotation.

Les perspectives de l’éolien

Les nouvelles éoliennes en cours de développement ont pour objectif d’obtenir une technologie qui s’affranchit du bruit, de l’encombrement et de la fragilité des éoliennes à pales, tout en étant capables d’utiliser le vent quelle que soit sa direction et sa force. De nombreuses variantes sont étudiées par des essais réels en grandeur nature. Certaines éoliennes sont de petite taille (3 à 8 mètres de large, 1 à 2 mètres de haut), avec pour objectif de pouvoir les installer sur les toitures et terrasses des immeubles . Leur vitesse de rotation est faible et indépendante de la vitesse du vent. La vitesse du vent peut varier de 5 km/h à plus de 200 km/h sans nécessiter l’arrêt.

Les aspects politiques

Une des feuilles de route du Grenelle de l’Environnement, le Programme Pluriannuel d’Investissements de Production d’électricité pour 2009-2020, prévoit l’installation de 25000 MW éoliens en 2020, dont 6000 en mer. C’est dans ce cadre que se déploie les politiques publiques de l’éolien français non sans une certaine complexité.

suppression des tarifs de rachat ?

Le verdict qui vient de tomber annonce-t-il une fin des aides aux énergies renouvelables ? Au niveau européen, la suppression progressive des tarifs de rachat semble être inscrite à l’agenda en matière de politique énergétique. Bruxelles souhaite privilégier le système des primes de rachat qui, elles, suivraient les cours du marché. Comme l’indiquait le commissaire européen en charge de l’Energie Günther Oettinger, les interventions publiques “peuvent perturber gravement le fonctionnement du marché et entraîner une augmentation des prix de l’énergie”.

Au niveau national, le Président de la République avait, lors de la Conférence environnementale au mois de septembre 2013, fait part de son souhait de “revisiter” le dispositif des tarifs de rachat bonifié de l’électricité d’origine renouvelable (l’éolien, photovoltaïque…).

Dans cette optique, le ministre de l’Ecologie, du Développement durable et de l’Energie, Philippe Martin, a lancé la semaine dernière une consultation , qui se tiendra jusqu’au 28 février 2014, et qui devra envisager des pistes pour réorienter et améliorer le système actuel de soutien aux énergies renouvelables.

Les réalisations (existantes, futures et en cours)

L’éolien offshore et terrestre

En France

parceolienfrance

Aujourd’hui 4 parcs offshore sont déjà lancés, 2 devraient être attribués au début 2014 et un total de 14 sites potentiels ont d’ores et déjà été identifiés. Lancé en 2013, le projet du parc éolien en mer de Saint Nazaire a franchi une nouvelle étape lundi 16 décembre. Après 9 mois de concertation, le tracé de raccordement du futur parc vient d’être décidé en accord avec tous les acteurs du projet. Le tracé permet de répondre conjointement aux contraintes techniques et au respect de l’environnement. L’électricité produite par le parc éolien sera raccordée au réseau public de transport d’électricité via une double liaison sous-marine puis souterraine. Ce projet nécessite également la construction d’un poste électrique de 225.000 volts, pour le raccordement de la future ferme éolienne au réseau existant.

Dans le monde

On compte aujourd’hui 5.5 MW de capacité éolienne en mer installée dans le monde, dont 90 % sont situées en Europe. Les 10 % restant se trouvent principalement en Chine (9%) et dans une moindre mesure au Japon (1%).

Les pays de l’Europe du Nord ont été les premiers à se lancer dans cette innovation, profitant de vitesses de vent supérieures à 8 m par seconde à 50 m de hauteur. 80 % des parcs offshore européens actuellement en fonctionnement sont installés sur la mer du Nord.

Aujourd’hui, 55 parcs sont opérationnels en Europe (1.662 éoliennes), totalisant une capacité de 5 GW. 14 autres projets sont actuellement en cours en Europe (dont 5 en France) et devraient amener au continent, une fois achevés, une capacité de 8,3 GW.

L’éolien offshore pourraient ainsi représenter entre 13 et 16% de la consommation électrique de l’UE en 2030.

Les Constructeurs français de l’éolien : thewindpower

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