- Avertissement: Cet article fait partie
d'une série de 4 articles :
- L'article Éolienne
traite du principe, du calcul et de la technologie
des éoliennes, du choix des sites et du poids
économique des fabricants.
- L'article Petit éolien traite de l'usage
domestique des éoliennes de faible puissance.
- L'article Énergie éolienne traite de la place
de cette énergie
dans la production mondiale, de ses enjeux économiques et
environnementaux.
- L'article Débat sur l'énergie
éolienne confronte les arguments des opposants
et des promoteurs de l'énergie éolienne.
Une éolienne est un dispositif utilisant la
force
motrice du vent pour produire soit de l'énergie
mécanique (dans le cas d'une éolienne de relevage d'eau),
soit de l'électricité
(dans le cas d'un aérogénérateur).
Fonctionnement
Schéma d'une éolienne de type
aérogénérateur
Une éolienne permet de récupérer l'énergie
cinétique du vent, pour produire le plus souvent de
l'électricité. Elle comporte les éléments suivants :
- le mât
qui permet de placer l'éolienne à une altitude
à laquelle la vitesse
du vent est plus élevée et plus régulière qu'au sol;
- une hélice,
montée sur l'axe du rotor de l'alternateur, composée généralement
de trois pales;
- une nacelle montée au sommet du mât et abritant les composants
électriques, pneumatiques et électroniques nécessaires pour
convertir le mouvement de rotation du rotor en énergie
électrique à la sortie d'un alternateur synchrone ou
asynchrone;
- une cabine de dispersion à la base de l'éolienne permettant de
se connecter au réseau
d'électricité existant, afin de pouvoir y injecter l'énergie
produite et non consommée directement.
Étymologie
Le mot « éolienne » vient du grec Α?ολος (Éole), le
dieu des vents. Le terme signifie également « rapide »,
« vif » ou « inconstant ».
Historique
Depuis l'Antiquité, les moulins à vents convertissent l'énergie
éolienne en énergie mécanique.
De nos jours, on trouve encore des éoliennes couplées à des pompes à
eau,
soit pour irriguer des zones sèches, soit pour assécher des zones
humides.
Article de Scientific American sur l'invention de
Brush (1890)
En 1888, Charles F. Brush construit une petite éolienne pour
alimenter sa maison
en électricité, avec un stockage par batteries [1].
La première éolienne « industrielle » génératrice
d'électricité est développée par le danois Paul La Cour en 1890,
pour fabriquer de l'hydrogène par électrolyse. Dans les années
suivantes, il crée l'éolienne Lykkegard, dont il aura vendu 72
exemplaires en 1908 [2].
Une éolienne expérimentale de 800 KVA a fonctionné de 1955 à 1963
en France, dans la Beauce. Elle avait été conçue par le Bureau
d'Etudes Scientifiques et Techniques de Lucien Romani et exploitée
pour le compte d'EDF.[3] Il y eut également une
éolienne raccordée au secteur sur les hauteurs d'Alger
(Dély-Ibrahim) en 1957.
Cette technologie a été quelque peu délaissée par la suite et il
faudra attendre les années 1970 pour que le Danemark reprenne les
développements d'éoliennes.
Éolienne de relevage d'eau
Sites éoliens
Critères de choix de l'implantation
éolienne
Le vent
L'efficacité d'une éolienne dépend de son emplacement. En effet,
la puissance fournie augmente avec le cube
de la vitesse du vent, et les sites sont d'abord choisis en fonction
de la permanence de vents de force suffisante. Un site avec des
vents d'environ 30 km/h de moyenne
sera environ 8 fois plus productif qu'un autre site avec des vents
de 15 km/h de moyenne.
Un autre critère important pour le choix du site est la constance
de la vitesse et de la direction du vent, autrement dit la
turbulence du vent. En effet, en règle générale, les éoliennes sont
utilisables quand la vitesse du vent est supérieure à une valeur
comprise entre 10 et 20 km/h, sans toutefois atteindre des
valeurs excessives qui conduiraient soit à la destruction de
l'éolienne, soit à des coûts de construction et de maintenance
prohibitifs. La vitesse du vent doit donc être comprise le plus
souvent possible entre ces deux valeurs pour un fonctionnement
optimal de l'éolienne. De même, l'axe de rotation de l'éolienne doit
rester la majeure partie du temps
parallèle à la direction du vent. Même avec un système d'orientation
de la nacelle performant, il est donc préférable d'avoir une
direction de vent la plus stable possible pour obtenir un rendement
optimal.
Certains sites à proximité d'obstacles sont ainsi à proscrire car
le vent y est trop turbulent (arbres, bâtiments,
escarpements...).
De manière empirique, on trouve les sites propices à
l'installation d'éoliennes en observant les arbres et la végétation.
Le site est intéressant s'ils sont constamment courbés par les
vents. Les implantations industrielles utilisent une carte de la
vitesse des vents, ou des données
accumulées par une station météorologique proche.
Certains sites bien spécifiques sont particulièrement propices à
un bon rendement :
- L'effet tunnel ou effet Venturi: au niveau des cols,
entre deux montagnes comme entre deux grands bâtiments, le vent
est souvent plus fort. L'air est compressé entre les montagnes ou
les bâtiments. Pour garder un débit d'air constant, la vitesse
augmente donc considérablement. De plus, le vent garde
généralement une direction constante. Ces lieux sont donc très
appropriés pour les éoliennes. Ils sont cependant le plus souvent
de surface
restreinte et il est difficile d'y placer une grande quantité
d'éoliennes.
- Suivant le même principe, l'air est compressé au sommet des
collines et le vent y est donc accéléré. Il est tout de même
important que les flancs de la colline soient en pente douce et
sans escarpements susceptibles de provoquer des turbulences
néfastes au fonctionnement de l'éolienne.
- La mer
et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a
aucun obstacle au vent, et donc, même à basse altitude, les vents
ont une vitesse importante. La proximité d'une côte escarpée, en
revanche, créera également des turbulences à éviter.
Autres critères
Parc
éolien à Calenzana, Haute-Corse
D'autres critères sont pris en compte pour le choix du site.
- La nature du sol : il doit être suffisamment résistant
pour supporter les fondations de l'éolienne.
- L'accessibilité du site pendant le montage de l'éolienne
(passage de poids lourds) doit également être assurée à des coûts
raisonnables.
- La connexion au réseau électrique doit être peu coûteuse. Pour
cela, les petites fermes d'éoliennes sont le plus souvent situées
à proximité d'une ligne électrique afin de diminuer le coût de
raccordement qui est directement fonction de la distance. Pour les
grosses fermes éoliennes, le réseau doit être en mesure de
supporter l'énergie produite, et son renforcement est parfois
nécessaire. Le raccordement est encore plus coûteux pour les
éoliennes offshore,
c'est pourquoi les éoliennes sont placées à proximité des côtes.
- Les éoliennes peuvent avoir un impact sur les oiseaux
(collision, dégradation de l'habitat...). Aussi, Birdlife
International a fait un certain nombre
de recommandations au Conseil de l'Europe à ce sujet [4]: les réserves naturelles,
les routes migratoires importantes (cols), etc. sont des lieux à
éviter pour la sauvegarde des oiseaux.
- Même si les éoliennes de dernière génération sont relativement
silencieuses, une étude de l'impact sonore sur les habitations est
effectuée avant l'implantation des parcs éoliens. En fonction du
résultat, cette implantation peut être modifiée afin de respecter
la réglementation (émergence maximale de 5 dB(A) le jour et
3 dB(A) la nuit[5]). La distance entre les
éoliennes et les habitations est généralement de 300 m. À
environ 500 m, elles sont inaudibles ou très peu audibles et
leur bruit
est généralement couvert par le bruit du vent.
Sur la terre
ferme
Dans une installation éolienne, il est préférable de placer la
génératrice sur un mât à une hauteur
de plus de 10 m jusqu'à environ 100 m, de façon à capter
des vents plus forts. Dans les zones où le relief est très complexe,
il est possible de doubler la quantité d'énergie produite en
déplaçant l'installation de seulement quelques dizaines de mètres.
C'est pour cela que l'on étudie et modélise bien souvent les vents
avant l'installation d'éoliennes. L'énergie éolienne est aisément
exploitable dans les Grandes plaines nord-américaines, dans les
plaines centrales eurasiennes, ainsi que sur la cime de certaines
chaînes de montagnes. Les sites soumis aux tempêtes sont également
propices aux éoliennes. Mais le plus important potentiel d'énergie
éolienne se situe dans les océans, et particulièrement au 40e
parallèle sud.
Pleine mer
Éoliennes en pleine mer, près de Copenhague. Malgré
la faible force du vent à cet endroit, elles produisent une énergie
significative 97 % du temps
À condition qu'elles soient implantées assez loin de la côte, les
éoliennes en pleine mer (offshore) entraînent moins d'impact
sur le paysage. L'installation d'éoliennes en mer est beaucoup plus
coûteuse qu'à terre : les mâts doivent être étudiés pour
résister à la force des vagues et du courant, la protection contre
la corrosion (particulièrement importante du fait des embruns) doit
être renforcée, l'implantation en mer nécessite des engins
spécialisés, le raccordement électrique implique des câbles
sous-marins coûteux et fragiles, et la moindre opération de
maintenance peut nécessiter de gros moyens. En revanche, une
éolienne offshore peut fournir jusqu'à 5 MégaWatt (à comparer
aux éoliennes terrestres limitées à 3 MW dans des sites bien
ventés). Dans les zones où la mer est peu profonde (par exemple au
Danemark), il est assez simple de les installer, et elles ont un bon
rendement. L'ensemble des éoliennes (en pleine mer ou terrestres) du
Danemark produit, début 2006, 23 % de l'électricité nécessaire
au pays[6]. Ce pays est un leader et
précurseur dans la construction et l'utilisation de l'énergie
éolienne, avec un projet
lancé dans les années 1970 pour produire la moitié de l'énergie du
pays de cette manière. Alors que les États-Unis ont perdu tout
intérêt dans les éoliennes lors de la chute des cours du baril après
la crise des années 1970, le Danemark a poursuivi ses efforts, et
est finalement devenu le premier exportateur mondial de grandes
turbines, qui produisent entre 0,66 et 3 MW chacune.
Le parc éolien de Vindeby, le premier parc éolien en mer au
monde, a été construit en 1991 par le fabricant danois Bonus (devenu
Siemens Windpower). Le parc de Nysted, un des projets les plus
récents, est aujourd'hui le plus puissant parc éolien offshore avec
72 éoliennes et une puissance maximale de 165,6 MW. Voir aussi
le projet du Parc éolien de Belwind en mer du Nord.
Altitude
Le vent est engendré par une différence de température
ou de pression.
Il est ralenti par les obstacles, et la rugosité du sol, et est
généralement plus fort en altitude. Les plaines ont des vents forts
parce qu'il y a peu d'obstacles. Les cols de montagne ont eux aussi
des vents forts, parce qu'ils canalisent les vents de haute
altitude. Dans certains cols, les vents proviennent de l'écart de
température entre les deux versants. Les éoliennes installées sur
les côtes ou en bordure de mer bénéficient de vents puissants et
réguliers, car la surface de l'eau ne constitue pas un obstacle
(faible rugosité), et parce que la différence de température
mer/terre favorise des vents thermiques.
Villes
En environnement urbain, où il est difficile d'obtenir de
puissants flux d'air, de plus petits équipements peuvent être
utilisés pour faire tourner des systèmes à bas voltage. Des
éoliennes sur un toit fonctionnant dans un système d'énergie
distribuée permettent d'alléger les problèmes d'acheminement de
l'énergie et de pallier les pannes de courant. De petites
installations telles que des routeurs wi-fi peuvent être alimentées
par une éolienne qui recharge une petite batterie.
Modélisation d'une éolienne
Une éolienne se modélise principalement à partir de ses
caractéristiques aérodynamique,
mécanique et électrotechnique. En pratique, on distingue aussi le
"grand éolien", qui concerne les machines de plus de 500 kW, de
l'éolien de moyenne puissance (entre 6 kW et 300 kW) et du petit
éolien (entre 100 watts et 20 kW).
Axe horizontal
Une éolienne à axe horizontal est une hélice perpendiculaire au
vent, montée sur un mât. La hauteur est généralement de 20 m
pour les petites éoliennes, et supérieure au double de la longueur
d'une pale
pour les modèles de grande envergure.
Puissance récupérable
La puissance du vent contenue dans un cylindre
de section
est :
avec :
:
masse
volumique de l'air (environ 1,23 kg/m3 à
15 °C)
:
vitesse du vent en m/s
Formule de Betz
La puissance récupérable est inférieure, puisque l'air doit
conserver une énergie cinétique
résiduelle pour qu'il subsiste un écoulement. Albert Betz a démontré
que l'énergie récupérable était maximale lorsque :
Ceci a pour conséquence que la puissance maximale récupérable
est :
.
Le rendement maximal théorique d'une éolienne est ainsi fixé à
16/27, soit 59,3 %. Ce chiffre ne prend pas en compte les
pertes d'énergie occasionnées lors de la conversion de l'énergie
mécanique du vent en énergie électrique.
Autres caractéristiques
techniques
Pour des raisons de sécurité, il est nécessaire d'immobiliser les
pales lorsque le vent est très fort. Pour une vitesse de vent
donnée, la masse de la turbine
est environ proportionnelle au cube de la longueur de ses pales,
alors que l'air intercepté par l'éolienne est proportionnel au carré
de cette longueur. Les pressions exercées sur une éolienne
augmentent donc très rapidement à mesure que sa taille augmente.
Ainsi, la longueur maximale d'une pale est-elle limitée par la
résistance de ses matériaux.
Pales de remplacement mesurant environ 15 m de
long.
Les coûts de construction et de maintenance d'une éolienne
augmentent peu en fonction de sa taille. En limitant tous les coûts,
on reste seulement contraint par la résistance des matériaux et de
sa fondation. Pour la réalisation des pales, l'un des meilleurs
matériaux disponibles actuellement est l'époxy. Le graphite
composite permet de construire des éoliennes de 60 m de rayon,
suffisantes pour obtenir quelques mégawatts. Les éoliennes plus
petites peuvent être construites dans des matériaux plus légers,
tels que la fibre de verre, l'aluminium ou le bois laminé.
Les petites éoliennes sont dirigées vers le vent par un aileron
arrière, à la manière d'une girouette. Les grandes éoliennes
possèdent des capteurs qui enregistrent la direction du vent et
actionnent un moteur
qui fait pivoter le rotor.
Quand elle tourne face au vent, l'éolienne agit comme un
gyroscope, et la précession
essaie de faire faire volte-face en avant ou en arrière à la
turbine. Chaque pale est soumise à une force de précession maximale
lorsqu'elle est verticale
et minimale lorsqu'elle est horizontale. Ces changements cycliques
de pression sur les pales peuvent vite fatiguer et casser la base
des pales ou fausser l'axe de la turbine.
Dans l'optique de réduire les contraintes dues à la précession,
les éoliennes modernes ont trois pales, de sorte qu'une seule pale
est soumise à une précession maximale à la fois. Le défaut
historique majeur des éoliennes était d'avoir un nombre pair de
pales, de sorte que deux pales étaient verticales en même temps. Le
modèle à deux pales est celui qui reçoit le plus de contraintes.
La plupart des éoliennes artisanales possèdent deux pales, car
elles sont fabriquées à partir d'une seule longue pièce courbée de
bois ou de métal, montée sur un générateur de récupération, tel
qu'un aternateur de voiture ou un moteur de machine à laver.
Les rotors à nombre pair de pales ne nécessitent pas
obligatoirement de fixer individuellement chaque pale sur un moyeu.
Aussi, beaucoup d'éoliennes commercialisées ont elles deux pales,
car il est plus facile et plus économique d'usiner celles-ci d'un
seul tenant. Les éoliennes à trois pales, bien plus efficaces et
silencieuses, doivent généralement être montées sur place.
éolienne de pompage pour puiser de
l'eau
Quand une éolienne puissante possède plus de trois pales,
celles-ci sont perturbées par l'air déplacé par la pale précédente.
Le rendement s'en trouve réduit.
Les vibrations diminuent quand le nombre de pales augmente. En
plus de fatiguer les mécanismes, certaines vibrations sont audibles
et provoquent des nuisances sonores. Cependant, les éoliennes
possédant moins de pales, plus grandes, fonctionnent à un nombre de
Reynolds plus élevé, et sont par conséquent plus efficaces. Le prix
d'une éolienne augmente avec le nombre de pales, leur nombre optimal
semble donc être de trois.
Comme le mât produit des turbulences derrière lui, le rotor est
généralement placé devant celui-ci. Dans ce cas, le rotor est placé
assez loin en avant, et son axe est parfois incliné par rapport à
l'horizontale, afin d'éviter que les pales ne viennent heurter le
mât. On construit parfois des éoliennes dont le rotor est placé en
aval du mât, malgré les problèmes de turbulences, car les pales
peuvent ainsi être plus souples et se courber sans risquer de
heurter le mât en cas de grand vent, réduisant ainsi leur résistance
à l'air.
Les anciens moulins à vent sont équipés de voilures en guise de
pales, mais celles-ci ont une espérance de vie très limitée. De
plus, leur résistance à l'air est relativement élevée par rapport à
la puissance qu'elles reçoivent. Elles font tourner le générateur
trop lentement et gaspillent l'énergie potentielle du vent dont la
poussée implique qu'elles soient montées sur un mât particulièrement
solide. C'est pourquoi on leur préfère aujourd'hui des pales
profilées rigides.
Quand une pale est en rotation, la vitesse relative du vent par
rapport à la pale est supérieure à sa vitesse propre, et dépend de
l'éloignement du point considéré de la pale avec son axe de
rotation. Cela explique que le profil et l'orientation de la pale
varient dans sa longueur. La composition des forces s'exerçant sur
les pales se résume en un couple utile permettant la production
d'électricité par l'alternateur, et une force de poussée axiale,
répercutée sur le mât par l'intermédiaire d'une butée. Cette poussée
peut devenir excessive par vent trop fort ; c'est pourquoi les
éoliennes sont alors arrêtées et orientées pour offrir la moindre
prise au vent. Des essais sont effectués (2004) pour utiliser des
pales cylindriques et bénéficier de l'effet Magnus.
Axe horizontal et pales
horizontales
Un essai d'un nouveau type d'éolienne est en cours (2006) sur un
bâtiment d'habitation en France à Équihen, dans le
Pas-de-Calais : deux groupes de lames fixées sur un axe qui
entraîne le générateur.
Axe vertical
Plusieurs solutions d’éoliennes à axe vertical ont été
expérimentées :
Éolienne de type Darrieus à rotor parabolique, Parc
Éole, Canada
- Le type Darrieus repose sur l’effet de
portance subi par un profil soumis à l’action d'un vent
relatif ; Effet qui s'exercent sur l'aile d'un avion. On
distingue plusieurs déclinaisons autour de ce principe, depuis le
simple rotor cylindrique - deux profils disposés de part et
d'autre de l'axe - jusqu’au rotor parabolique où les profils sont
recourbés en troposkine et fixés au sommet et à la base de l'axe
vertical. Une éolienne de ce type a fonctionné au Canada (au Parc
Éole) de 1983 à 1992. De grandes dimensions (110 m de haut),
le prototype s'est détérioré lors d'un coup de vent, il était
conçu pour fournir 4 MW avec un générateur au sol ;
![](Éolienne - Définition - Encyclopédie scientifique en ligne_fichiers/50px-Savonius_Rotor.png)
- Le type Savonius, constitué schématiquement
de deux ou plusieurs godets demi-cylindriques légèrement désaxés
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. Une
déclinaison de ce type d'éolienne est le Moulinet dont
l’anémomètre constitue une bonne illustration. Citons aussi les
modèles à écran
où on masque le côté « contre-productif » de l’engin. Ce
modèle utilise un système d’orientation de l’écran par rapport au
vent, supprimant de fait un avantage essentiel des éoliennes à axe
vertical. Ajoutons finalement que l’accroissement important de la
masse en fonction de la dimension
rend l’éolienne de type Savonius peu adaptée à la production de
masse dans un parc à éoliennes ;
- D'autres modèles sont construits aujourd'hui par diverses
entreprises pour s'affranchir des limites introduites par la
taille des pales, par leur vitesse de rotation et par le bruit. Le
principe est celui d'un rotor d'axe vertical qui tourne au centre
d'un stator à ailettes. Ce type de solution réduit
considérablement le bruit tout en autorisant le fonctionnement
avec des vents supérieurs à 220 km/h et quelle que soit leur
direction. L'encombrement total est plus faible aussi bien pour
l'espace au sol que pour la hauteur. Pour une éolienne de 3 m
de diamètre et 2 m de haut une production de
8 000 kWh/an est annoncée (2004).
Modalités de freinage et
d'arrêt
Régulation
et freinage par basculement de l’éolienne
Ce dispositif est installé seulement sur de petites éoliennes, il
modifie les efforts de l'air sur les pales. Il agit de façon à
sortir le rotor du lit du vent de façon à diminuer ses effets sur
les pales. La force du vent comprime un ressort qui maintient, en
temps normal, la tête de l’éolienne verticale.
Régulation aérodynamique sur les
pales
- Le pas variable permet de modifier
l'orientation des pales sur le moyeu et permet ainsi de modifier
l'énergie récupérée par l'éolienne. Entre autres, il permet
d’arrêter l’éolienne afin de la protéger des vents violents (en
plaçant les pales en drapeau et en réduisant donc la prise au
vent) ou à maximiser l'énergie absorbée par l'éolienne pour la
faire démarrer ;
- Le pas fixe empêche les pales d'accélérer en
utilisant l’effet Stall qui agit comme un frein
par le décrochage aérodynamique au niveau de la pale du
rotor ;
- Les volets (aérofrein ou flaps)
s’ouvrent automatiquement, si la vitesse du vent devient excessive
ou si un problème est décelé, et ralentissent les pales ou
diminuent leur portance en provoquant un décrochage aérodynamique.
Éoliennes à axe vertical
Il existe des systèmes ou les ailes se décalent plus ou moins
pour augmenter l'étendue des vitesses d'action. Si la vitesse du
vent est basse, les ailes sont complètement déployées, si la vitesse
est trop forte, les ailes sont complètement fermées et l'éolienne
forme un cylindre.
Un nouveau type d'éolienne est en plein développement du fait de
ses avantages: il s'agit d'une turbine à axe vertical de forme
cylindrique qui peut facilement être installée sur le toit d'une
maison moderne et dont les avantages sont : faible impact
visuel, pratiquement pas de bruit, très grande tolérace aux vents
forts.
Arrêt par frein à disque
automatique
Il ne s’agit plus d’un système de ralentissement,
mais d'arrêt complet de l’éolienne. Ce mécanisme se déclenche
automatiquement lorsque la vitesse atteint un certain seuil par
l’intermédiaire d’un détecteur de vitesse. En cas de ralentissement
du vent, le frein est relâché et l’éolienne fonctionne de nouveau
librement. Ce dispositif peut aussi se déclencher lorsqu'un problème
de réseau est détecté. Remarque : Les éoliennes à pas fixe et
régulation Stall comportent souvent, par sécurité, deux freins à
disques.
Poids économique des acteurs de
l'industrie éolienne
Une éolienne utilisée pour fournir de l'électricité aux réseaux
délivre des puissances importantes, de l'ordre de 2 MW à
l'intérieur des terres et de 5 MW en mer. Cependant, des
modèles plus petits sont également disponibles.
C'est ainsi que certains navires sont maintenant équipés
d'éoliennes pour faire fonctionner des équipements tels que le
conditionnement d'air. Typiquement, il s'agit alors de modèles à axe
vertical prévus pour fournir de l'énergie quelle que soit la
direction du vent. Une éolienne de ce type délivrant 3 kW tient
dans un cube de 2,5 m de côté.
Certaines éoliennes produisent directement de l'énergie mécanique
sans passer par la production d'électricité, notamment pour le
pompage de l'eau dans des lieux isolés. Ce mode de fonctionnement
correspond à celui des moulins à vent d'autrefois, qui entraînaient
le plus souvent des meules de pierre ; en effet, la plupart des
20 000 moulins à vent à la fin du XVIIIe siècle
en France servaient à la minoterie.
Fabricants d'éoliennes
En 2004, les parts de marché mondiales des principaux fabricants
d'éoliennes sont les suivantes :
- le danois Vestas avec 34,1 %,
- l'espagnol Gamesa avec 18,1 %
- l'allemand Enercon avec 15,8 %
- l'américain GE Wind avec 11,3 %.
Les principaux fabricants d'éoliennes construisent des machines
d'une puissance d'environ 1 MW à 5 MW. Il existe de très
nombreux autres fabricants d'éoliennes, parfois de plus petite
dimension pour des applications individuelles ou spécialisées. La
France ne compte aucun acteur majeur dans les principaux fabricants
d'éoliennes, principalement originaires du Danemark et d'Allemagne,
pays qui ont investi ce secteur de manière très volontariste. Le
retard accumulé oblige les grands groupes français à opérer par
acquisitions ou prises de participations pour pénétrer sur ce marché
(prise de participation par AREVA dans REPower le 27 septembre 2005
à hauteur de 21,1 %). Ce développement de la capacité de production
répond à une demande croissante d'une partie de la population pour
une production d'énergie
renouvelable.
- Se reporter au rapport très documenté de Jérôme GOSSET et
Thierry RANCHIN: Bilan et prospective de la filière
éolienne française - CONTRAT ARMINES/ADEME n° 50722 du 10
février 2006. (lien)
Le débat environnemental
Avantages
Éolienne dans le centre de la
France
Selon Hubert Reeves, chaque éolienne est garante d'un peu
moins de gaz
carbonique dans l'atmosphère ou d'un peu moins de déchets nucléaires
à gérer par les générations à venir
L’énergie éolienne est une énergie renouvelable idéale selon
Ressources naturelles Canada (lien) parce que :
- il s’agit d’une forme d’énergie indéfiniment durable et
propre ;
- elle ne nécessite aucun carburant ;
- elle ne crée pas de gaz à effet de serre (sauf si l'on
considère que ce type d'énergie est intermittent et nécessite
l'utilisation de centrales thermiques constamment au ralenti afin
de réguler les variations imprévisibles de la production
éolienne) ;
- chaque mégawatt-heure d’électricité produit par l’énergie
éolienne aide à réduire de 0,8 à 0,9 tonne les émissions de
CO2 rejetées chaque année par la production
d’électricité d'origine thermique;
- elle ne produit pas de déchets toxiques ou radioactifs ;
- lorsque de grands parcs d’éoliennes sont installés sur des
terres agricoles, seulement 2 % du sol environ est requis
pour les éoliennes. La surface restante est disponible pour
l’exploitation agricole, l’élevage et d’autres utilisations ;
- les propriétaires fonciers reçoivent souvent un paiement pour
l’utilisation de leur terrain, ce qui augmente leur revenu ainsi
que la valeur du terrain ;
- la propriété des aérogénérateurs par des particuliers et la
communauté permet aux gens de participer directement à la
conservation de notre environnement ;
- Selon EDF[7], l'énergie éolienne se
révèle une excellente ressource d'appoint d'autres énergies,
notamment durant les pics de consommation, en hiver par
exemple.
Inconvénients
On constate divers freins à l'implantation des parcs de
production éoliens :
- l'énergie intermittente et imprévisible produite par l'éolien
nécessite une régulation par des centrales thermiques, dont les
inconvénients doivent être pris en considération. Les centrales
nucléaires ont un démarrage beaucoup trop lent (par mesure de
sécurité) pour effectuer ce rôle de régulation. Les ressources
hydro-électriques peuvent cependant également assurer ce rôle de
régulateur.[8].
- les riverains craignent généralement une dégradation de
l'aspect visuel des sites concernés, ainsi qu'un impact sur
l'écosystème par le bruit des éoliennes et les interférences
électromagnétiques induites par leurs générateurs.
Ces craintes
recouvrent plus prosaïquement une inquiétude quant à la
dépréciation du foncier et de l'immobilier à proximité des parcs
éoliens ;
- les riverains déplorent le bruit[9] des éoliennes : le
bruit peut être d'origine mécanique ou d'origine
aérodynamique ;
- la réception des ondes hertziennes peut être perturbée, ce qui
provoque une image bruitée sur les récepteurs de télévision ;
- des flash très puissants sont émis toutes les cinq secondes en
haut des mats éoliens à la demande de l'aviation civile. Ces flash
perturbent la quiétude nocturne de la campagne et sont une
pollution lumineuse supplémentaire ;
- les éoliennes peuvent nuire à la migration des oiseaux en
étant un obstacle mortel. En effet, les pales en rotation sont
difficilement visibles par mauvais temps ou la nuit. Les oiseaux
peuvent alors entrer en collision avec celles-ci. Plus le parc
éolien est dense plus ce risque est grand. Des lumières sur les
pales peuvent réduire ce danger. Cependant, aucune étude sérieuse
ne semble actuellement avoir démontré la réalité du danger pour
les oiseaux ;
- les parcs éoliens produisent des interférences avec les radars
et en particulier avec les radars météorologiques. En effet, les
éoliennes peuvent constituer un obstacle à la propagation de
l'onde. Selon la proximité et la densité du parc d'éoliennes, ceci
peut constituer un blocage majeur à basse altitude donnant une
zone d'ombre dans les données. De plus, comme les pales sont en
rotation, le radar note leur vitesse de déplacement qui est
indifférentiable d'une cible en mouvement comme la pluie.
Habituellement, on filtre les échos indésirables de sol par leur
vitesse Doppler. Dans le cas d'une précipitation, la vitesse
enregistrée sera un mélange entre la vitesse des gouttes et celle
des pales ce qui peut mener à une fausse interprétation des
mouvements de l'air. Une étude sur cette possible interférence est
donc nécessaire lors de l'examen d'un projet d'éoliennes ;
- par son principe de fonctionnement même, une éolienne dévie le
vent en altitude et l'accélère en direction du sol, ce qui a pour
effet d'assécher davantage la terre dans son sillage.
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