Les éoliennes

jeudi 30 octobre 2014
par  EcoEnergieTech
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Le mot « éolienne » vient du grec Α ?ολος (Éole), le dieu des vents. Le terme signifie également « rapide », « vif » ou « inconstant ».
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Une éolienne est une machine fabriquée par l’homme. Cette machine exploite l’énergie cinétique du vent en la convertissant en énergie mécanique. Au fil des années l’énergie mécanique de l’éolienne a été utilisé de différentes façons.

Nous retiendrons que l’éolienne peut servir à produire de l’électricité à injecter sur un réseau électrique (utilisation en pleine expansion). Elle peut aussi être utilisée pour faire de l’accumulation et du stockage (bateaux) mais il est aussi possible d’utiliser directement son énergie mécanique afin de pomper de l’eau ou de faire tourner des machines.

 II. Historique

L’utilisation de la force du vent pour suppléer l’énergie humaine ou animale n’est pas une idée nouvelle. Dans la civilisation perse on retrouve des traces d’ancêtres d’éolienne moderne. Le moyen Age a largement fait usage du vent comme source d’énergie par le biais des moulins à vent traditionnels. Au cours des siècles cette technologie a évolué pour devenir plus performante (moulins complets montés sur pivot pour permettre une orientation au vent plus facile).

Avec l’avènement de l’ère industrielle, l’énergie du vent est tombée en désuétude. Certains petits systèmes de pompage de l’eau sont apparus en Europe et principalement aux Etats Unis, d’où leur surnom de moulins américains. Le développement des sciences et des techniques du début du 20em siècle notamment en aéronautique a permis une perfectionnement des machines (améliorations des pales par exemple). Ces systèmes évolueront durant l’entre deux guerre vers la production d’électricité.
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Figure 1 : Éolienne Bollée, machine multi-pale de conception Française de la fin du XIX siècle (St Martin d’Ocre)

Le véritable essor de l’éolien moderne coïncide avec le premier choc pétrolier de 1973, date à laquelle certains pays comme le Danemark, les Pays-Bas et les Etats Unis ont pris conscience de l’utilité de diversifier leur source d’approvisionnement électrique. Le développement du marché américain des années 80 appelé « rush californien » a permis de lancer et structurer la filière industrielle. Après 20ans de recherche et de retours d’expériences, la fiabilité des machines a été grandement améliorer et a rendu la technologie mature pour une implantation à grande échelle. Les progrès technologiques réalisés tant dans les domaines de l’électronique, de l’aérodynamisme, des matériaux et des structures font que l’on dispose désormais de machines aux performances étonnantes tout en limitant les impacts sur l’environnement.

 III. Eoliennes et caractéristiques

 a. Les différents types d’éoliennes

On peut classer les éoliennes en deux grandes familles : celles à axe vertical et celle à axe horizontal. D’autres configurations ont vu le jour mais n’ont jamais abouti à une industrialisation (profils oscillant, aubes mobiles, profils en translation).

 i. Machines à axe vertical

Les principes de ces machines à axe vertical, regroupées sous la technologie VAWT (vertical axis wind turbine) sont connus depuis très longtemps puisque utilisés sur les premières formes de moulin connues. Leur principal avantage est de fonctionner quelle que soit la direction du vent. Cette technologie fut lancée de manière semi industrielle par la firme FloWind pendant le « rush californien » qui produisit 500 unités de 300kW. La plupart des développements ne sont jamais arrivés à un stade industriel important du fait d’un rendement faible et de nombreux problèmes de fonctionnement.

Ce type d’éolienne est principalement érigé près du sol ce qui signifie que le capteur d’énergie se situe dans une zone peu favorable (gradient de vent, turbulence due aux accidents du terrain ou aux bâtiments en amont de la machine). Ces paramètres vont réduire grandement l’efficacité de l’éolienne.

Par ailleurs, toutes ces machines utilisent l’un (ou parfois une combinaison) des deux principes caractéristiques des VAWT : la traînée différentielle ou la variation cyclique d’incidence. Leur principe même de fonctionnement, basé sur des variations incessantes de charge aérodynamique sur les pales, fait que ces éoliennes sont très sujettes aux problèmes d’aéroélasticité. En particulier, tout problème de vibration de ce système en rotation se reporte sur le mât vertical et provoque une fatigue du palier au sol.

Toutefois, avec l’engouement récent pour l’éolien urbain, de nouvelles réalisations de petite puissance sont réapparues sur le marché en essayant de pallier à leurs défauts.

• Trainée différentielle

La mise en mouvement est identique à celle d’un anémomètre. Les efforts exercés par le vent sur chacune des faces d’un corps creux sont d’intensités différentes comme on peut l’observer sur la Figure 2, il en résulte un couple moteur.
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L’illustration la plus courante de ce type d’éolienne est le rotor de Savonius (Figure 3) du nom de son inventeur (1920). Le fonctionnement est ici amélioré. En effet, le vent peut passer entre les deux pales ce qui va permettre une augmentation du couple moteur.
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Il est intéressant de noter que ce type de rotor peut être construit à partir de futs industriels découpés. Cela peut rendre son implantation aisée dans des pays en voie de développement.

• Variation cyclique d’incidence

Le fonctionnement est ici basé sur le fait qu’un profil placé dans un écoulement d’air selon différents angles est soumis à des forces d’intensités et de directions variables. La combinaison de ces forces génère alors un couple moteur d’autant plus important que le bras de levier est grand. Le fonctionnement intrinsèque faisant appel à la rotation des pales, cela signifie que l’éolienne ne peut pas démarrer toute seule. Un système de lancement s’avère donc nécessaire.

Ce principe de fonctionnement a été breveté au début des années 1930 par le Français Darrieus. Bien que sa première réalisation en soufflerie ait été avec des pales droites, son nom est le plus souvent associé aux machines avec des pales de forme elliptique (figure ci-dessous).
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Pour reprendre les efforts en haut du mât, ce type de machine nécessite des haubans : la surface occupée au sol devient alors très conséquente pour des éoliennes de grande puissance. Les pales utilisées étant très longue et fine (grand allongement), elles sont particulièrement flexibles : il est donc souvent nécessaire de rajouter des bras pour rigidifier l’ensemble. Pour générer un couple important, la partie la plus utile de ces pales est située dans la zone de plus grand diamètre : il s’avère donc qu’il n’est pas nécessaire de conserver cette forme elliptique.

D’autres types de machine ont ainsi été développés en utilisant des pales droites, offrant une plus grande surface utile car formant en rotation soit un cylindre (Darrieus type H) soit un tronc de cône de révolution de grand diamètre.

Les plus récentes réalisations utilisent des pales s’enroulant sur une forme cylindrique ou elliptique. Ces pales ne rejoignant ni la base ni l’extrémité du mât vertical, des bras sont nécessaires pour porter et rigidifier le rotor. La Figure 5 résume l’ensemble des différentes formes d’éoliennes pouvant être conçues en utilisant le principe de fonctionnement de Darrieus.
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 ii. Machines à axe horizontal

Ces machines sont les descendantes directes des moulins à vent. Deux types de configuration sont regroupés sous la terminologie HAWT (horizontal axis wind turbine) : les éoliennes « amont » et les éoliennes « aval ». Chaque configuration possède des avantages et des inconvénients.

Le principal intérêt de la formule « aval » est que la machine peut s’orienter naturellement en lacet (autour de l’axe vertical de la tour). En effet, en inclinant les pales vers l’arrière, elles forment en rotation un cône : la surface latérale virtuelle ainsi créée fait alors office de gouvernail. Par ailleurs, dans la configuration aval, la tour perturbe fortement l’écoulement de l’air (effet dit de masque) : les pales, qui passent dans ce sillage, subissent à chaque tour des efforts répétés, source de vibrations et de fatigue. On doit alors modifier l’attache des pales au sein du moyeu pour que le rotor se comporte dans son ensemble comme un balancier et absorbe ces perturbations.
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La formule « amont » ne nécessite pas d’adaptation du moyeu, l’écoulement de l’air au niveau des pales est plus aisé et n’est pas perturbé par la tour. Cependant les pales subissent la poussée axiale engendrée par le vent. De plus, le rotor peut être animé de mouvement de battement, c’est pourquoi il convient d’utiliser des pales très rigides (voire avec une prédéformation dès la conception) pour limiter leur flexion et éviter toute collision avec la tour. Une éolienne « amont » n’est pas stable naturellement et doit être orienté à l’aide d’un dispositif spécifique. Pour les petites machines le gouvernail est la solution la plus simple. Pour les machines de plus grandes puissances, l’orientation est pilotée. On constate néanmoins que la quasi-totalité des éoliennes de grande puissance adoptent la configuration « amont ».

 b. Composition et implantation

 i. Les éléments qui composent l’éolienne

Dans la société actuelle, les éoliennes sont majoritairement utilisées dans le but de produire de l’électricité afin de l’injecter sur un réseau de distribution. Nous allons voir les différents éléments qui composent une éolienne ainsi que leurs intérêts dans son fonctionnement. La Figure 7 représente les différents éléments présents dans la nacelle de l’éolienne.
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Tout d’abord l’arbre primaire, il permet de faire le lien entre le multiplicateur et les pales de l’éolienne. Les pales étant fixées dessus, quand celles-ci tournent l’arbre primaire tourne aussi.Cet ensemble est appelé le rotor.

Le multiplicateur est l’équivalent de la boite de vitesse pour la voiture, il permet d’adapter la vitesse de l’arbre secondaire en fonction de celle de l’arbre primaire afin que la génératrice puisse produire de l’électricité dans de bonnes conditions. En effet, lorsque la vitesse de rotation du rotor est faible il n’est pas possible de produire de l’électricité sans le multiplicateur. Il permet donc d’augmenter le champ de fonctionnement de l’éolienne. L’arbre secondaire fait le lien entre le multiplicateur et la génératrice. Il est pourvu d’un frein, en effet, lorsque la vitesse du vent est trop fort, le rotor tourne trop vite pour pouvoir fonctionner dans de bonnes conditions il est donc nécessaire de la freiner afin de revenir dans des conditions optimales de fonctionnement. De plus, lors des opérations de maintenance il est important de s’assurer que le rotor est complètement arrêter le frein est là pour garantir ça.

La génératrice Figure 8 est en quelque sorte le cœur de l’éolienne, c’est elle qui permet de transformer l’énergie de rotation de l’arbre secondaire en énergie électrique.
L’arbre secondaire fait tourner le rotor qui en passant devant les électroaimants du stator génère un champ magnétique et donc produit de l’électricité. La vitesse de rotation du rotor est adapté de tel sorte que la fréquence du courant généré corresponde à la fréquence d’utilisation.
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Le contrôleur, il a pour but d’adapter l’éolienne aux conditions de vent afin que celle-ci puisse produire de l’électricité dans les meilleures conditions possibles. Il est aidé par l’anémomètre et la girouette ce sont ces deux éléments qui donnent les informations sur la vitesse et l’orientation du vent. En fonction de ces informations, le contrôleur fait tourner l’éolienne dans la bonne direction et donne l’autorisation à son démarrage ou à son ralentissement.

Le dispositif d’orientation, il est présent afin de faire tourner la nacelle sur le mat. Le but est d’orienter au mieux le rotor afin de profiter au maximum du vent. Ce dispositif est pourvu de sécurités afin de limiter le nombre et tours dans le but de ne pas exercer une contrainte trop forte sur le câble électrique.

Une nouveauté semble émerger au niveau de la génératrice. En effet, le multiplicateur est un élément qui prend beaucoup de place et qui a un poids non négligeable. Il semble que certains fabricants soient capables de fabriquer des éoliennes sans cet élément. La génératrice se trouve autour du rotor Figure 9, il semblerait que le fonctionnement soit plus complexe mais que le gain en poids mérite que cette nouvelle innovation soit étudiée.
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 ii. Implantation dans le monde

De nombreux pays d’Europe se sont engagé dans la voie de l’éolien dès les années 80, en particulier le Danemark, les Pays-Bas, l’Allemagne et la Grande Bretagne. Une accélération a été constatée depuis 1995 avec une progression de plus de 20% par an. L’Europe reste le leader mondial. Entre 1999 et 2006, la puissance totale installée a été multiplié par 5. L’Allemagne représente à elle seule 40% de la part européenne. La Figure 10 permet d’observer cette évolution.
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Depuis quelques années, la donne change. Les pays européens pionniers ont saturé leur marché et se tourne vers l’exportation. La France et la Grande Bretagne qui possèdent le plus gros potentiel éolien ont mis en place des politiques incitatives prennent le relais en tant que locomotive du développent de cette source d’énergie en Europe. Sur la Figure 11 on peut observer que ce sont les USA, la chine et l’Allemagne qui ont les plus grands parcs éoliens. De plus, on remarque que les marchés porteurs en 2009 sont la chine et les Etats Unis. Ces derniers ont repris leur politique d’investissement dans l’éolien en 2006. En Asie, l’inde et la Chine profitent de l’augmentation de la demande énergétique intérieure pour se positionner sur les énergies renouvelables.
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Les pays pionniers tels que l’Allemagne et le Danemark se tournent maintenant vers le développement d’installation offshore. En plus de permettre d’avoir des conditions de vent plus favorable, l’offshore s’affranchit des contraintes des installations terrestres et notamment de l’impact sur les populations. Cependant, ce type d’installation a ses contraintes propres.

Si le Grenelle a prévu la création d’un parc éolien marin de 6 Gigawatts, la France ne met pas tout en œuvre pour développer l’éolien offshore puisque seul un projet a reçu les autorisations nécessaires (site de Veulette-sur-mer qui devrait être opérationnel dans le courant de l’année 2011) pour une production annuelle de 105 Mégawatts. A la traîne de nos voisins européens (32 parcs éoliens de ce type sont d’ores et déjà en fonctionnement dans l’UE), la France dispose pourtant du 2ème potentiel éolien offshore du monde, avec quatre zones géographiques exposées et 11 millions de km2 de zone maritime. Il serait temps que la réglementation facilite l’installation de ce type de parc éolien pour ainsi respecter l’engagement pris auprès de l’Union Européenne (21% de la production d’énergie d’origine renouvelable en 2020).

 c. Eoliennes & impact sonore

Malgré l’intérêt croissant pour les énergies renouvelables, la population s’interroge sur les impacts environnementaux et sanitaires éventuels consécutifs à l’implantation d’éoliennes. En particulier, de nombreux riverains d’installations futures et d’installations existantes mettent en avant le bruit généré par les éoliennes. Les riverains font donc pression et usent de cet argument pour refuser l’installation de nouveaux parcs.

 i. Nature du bruit émis par une éolienne

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La perception du bruit varie selon les individus : certains vont dire qu’à quelques centaines de mètres, dans certaines conditions climatiques, il est possible d’entendre un souffle. D’autres vont percevoir un bruit de moissonneuse batteuse ou marteau piqueur par exemple. Cette notion de bruit est donc très subjective.
La mesure du niveau sonore n’a de sens que si elle est associée à une distance. Certaines informations, lues ou entendues, présentent le bruit généré par les éoliennes comme une nuisance majeure. Les éoliennes modernes présentent en fait des niveaux sonores difficilement perceptibles à quelques centaines de mètres.

Deux éléments permettent de caractériser l’émission sonore d’une éolienne :

- La fréquence : elle s’exprime en Hertz (Hz) et correspond au caractère aigu ou grave d’un son. Une émission sonore est composée de nombreuses fréquences qui constituent son spectre. Le spectre audible s’étend environ de 20 Hz à 20 000 Hz.

Les éoliennes produisent des bruits de basses fréquences (BBF) compris entre 10 Hz et 200 Hz, parfois de 10 Hz à 30 Hz. La gamme inférieure de ce domaine concerne les infrasons (inaudibles par l’oreille humaine) dont la fréquence est comprise entre 1 Hz et 20 Hz, parfois jusqu’à 30 Hz. Le bruit dû aux éoliennes recouvre partiellement ce domaine, avec une part d’émission en basses fréquences.

- L’intensité : elle s’exprime en décibels (dB) ou en décibels pondérés “A” notés dB(A). Une éolienne produit un son à 45 dB à une distance de 250 m, ce bruit est inférieur à un bruit provenant de l’intérieur d’une maison (Figure 1).

- Quand il y a plusieurs éoliennes : l’augmentation du niveau sonore n’est pas proportionnelle mais logarithmique. Cela signifie que la présence de deux sources sonores identiques n’entraine pas un doublement de la perception de l’intensité sonore. Une personne placée à égale distance de deux sources sonores identiques percevra une augmentation du niveau auditif de 3 dB(A). Quatre sources identiques augmenteront le niveau de 6 dB(A). Il faudra dix sources sonores identiques placées à égale distance de l’auditeur pour que le niveau sonore augmente de 10 dB(A), ce qui est très rarement le cas avec un parc éolien.

 ii. Normes et règlementations

En France, les émissions sonores de parcs éoliens sont régies par la réglementation sur les bruits de voisinage (décret n° 2006-1099 du 31 août 2006 et son arrêté d’application du 5 décembre 2006). Il existe d’autres réglementations françaises relatives au bruit pour d’autres types d’infrastructures (infrastructures de transport terrestre, industries, aéroports).

Le décret n° 2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage révise le précédent (décret 95-408 du 18 avril 1995) et impose outre le respect des émergences globales en dB(A) à l’extérieur ; le respect d’émergences par bandes de fréquences à l’intérieur des habitations dans le cas de plaintes de riverains, fenêtres ouvertes ou fermées. Ces dispositions par bande de fréquence sont applicables à compter de juillet 2007.

L’arrêté du 5 décembre 2006 relatif aux modalités de mesurage des bruits de voisinage est paru au Journal Officiel du 20 décembre 2006. Ce texte, qui abroge l’arrêté du 10 mai 1995 relatif aux modalités de mesure des bruits de voisinage, vient en application du nouveau décret du 31 août 2006.

Par rapport à l’ancienne réglementation, les exigences à l’extérieur des habitations restent inchangées : l’infraction n’est pas constituée lorsque le bruit ambiant global en dB(A) à l’extérieur des habitations est inférieur à 30 dB(A) chez le riverain considéré.

Pour un bruit ambiant supérieur à 30 dB(A) à l’extérieur, l’émergence du bruit perturbateur doit être inférieure aux valeurs suivantes :
5 dB(A) pour la période de jour (7h - 22h),
3 dB(A) pour la période de nuit (22h - 7h).

En ce qui concerne l’intérieur des habitations : l’infraction n’est pas constituée lorsque le bruit ambiant global en dB(A) à l’intérieur des habitations est inférieur à 25 dB(A), fenêtres ouvertes ou fermées.

Pour un bruit ambiant supérieur à 25 dB(A) à l’intérieur, les émergences spectrales doivent être inférieures aux valeurs suivantes :
7 dB pour 125 Hz et 250 Hz,
5 dB de 500 Hz à 4000 Hz

 iii. L’origine du bruit et les solutions développés

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Le bruit a pu constituer un problème avec les éoliennes de première génération. Elles faisaient appel à des technologies qui sont aujourd’hui obsolètes. Le bruit généré par une éolienne a deux origines : le bruit mécanique et le bruit aérodynamique.

- Le bruit mécanique : Le bruit mécanique est créé par les différents organes en mouvement (engrenages à l’intérieur du multiplicateur).

Les éoliennes à axe horizontal sont majoritairement présentes sur le marché. Pour comprendre d’où vient le bruit, il faut comprendre comment fonctionne une éolienne (Figure 15)

Entraîné par les pales (1), un premier arbre dit lent (2) attaque un multiplicateur (3) (une sorte de boîte de vitesse). Ce dernier ajuste, à sa sortie, la vitesse d’un nouvel arbre (4), qualifié cette fois de rapide, aux caractéristiques de la génératrice (5) qui produit l’électricité.

Les éoliennes du début des années 80 laissaient percevoir ce type de bruit jusqu’à des distances relativement importantes. Ces dix dernières années, les émissions sonores des éoliennes ont été réduites grâce à des innovations technologiques :

• Les multiplicateurs actuels sont spécialement conçus pour les éoliennes contrairement à leurs aînés qui utilisaient des systèmes industriels standards. Des éoliennes sans multiplicateur de vitesse sont aujourd’hui disponibles sur le marché ce qui réduit encore le bruit.

• L’analyse de la dynamique des structures permet de bien maîtriser les phénomènes vibratoires qui contribuent à amplifier le son émis par différents composants (c’est le cas également dans une voiture ou dans un train). Les pales se comportent comme des membranes qui peuvent retransmettre les vibrations sonores en provenance de la nacelle et de la tour. En effet, tout objet qui vibre émet du bruit (les exemples les plus connus étant ceux du tambour ou du diapason). Lorsque la fréquence de l’excitation correspond à la fréquence de résonance de la structure, un phénomène d’amplification se produit. Sur une éolienne, les origines de ces vibrations sont doubles : aérodynamiques et mécaniques. L’utilisation de modèles numériques permet de maîtriser ce phénomène. C’est la manière la plus efficace de réduire le niveau sonore de la machine.

• Le capitonnage de la nacelle permet de réduire les bruits centrés dans les moyennes et hautes fréquences.

• Montage des arbres de transmission sur amortisseurs
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- Le bruit aérodynamique : Le freinage du vent et son écoulement autour des pales engendrent un son caractéristique, comme un souffle. Ce type de bruit est assimilé au mélange irrégulier de hautes fréquences générées par le passage du vent dans les arbres, les buissons ou encore sur les étendues d’eau.

Tous ces bruits aérodynamiques sont dus à la présence de turbulences ou tourbillons dont les origines sont multiples voir Figure 16 :

- Présence de salissures ou d’imperfections sur le profil de la pale (trous, aspérités, fissures, ...)

- Turbulences liées au passage de l’air sur le coté intrados et extrados de la pale qui se rejoignent pour créer des turbulences sur le bord de fuite (bord fin).

- Tourbillons en bout de pale dus aux surpressions et dépressions présentes dans cette zone.

La plus grande partie du bruit est due à l’extrémité de la pale autrement dit à son bord de fuite (bord fin par opposition au bord d’attaque, bord épais). C’est dans cette partie que les vitesses d’écoulement sont les plus élevées. Les profils de pale ont donc évolué.
(Figure 17)
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Aujourd’hui, d’après les sources de l’Association des Industries Eoliennes Danoises, des programmes de recherches sont lancés notamment dans l’amélioration d’outils de modélisations 3D des flux d’air. Ces recherches visent à améliorer la productivité de la machine et permettent également de réduire les émissions sonores.

L’industrie éolienne utilise aussi les technologies de l’industrie aéronautique : utilisation de bandes rugueuses ou de dispositifs similaires tels que des petites ailettes placées sur certaine partie de la pale dans le but de générer un léger courant d’air turbulent à la surface des pales. La disposition de ces bandes rugueuses est calculée de manière à assurer que la couche turbulente se dissout automatiquement lorsqu’elle atteint le bord de fuite de l’aile.

Ces dispositifs permettent d’éviter le décrochage de l’écoulement d’air autour du profil de la pale. Ce décrochement a souvent lieu dans la zone où le profil de pale est encore épais. Les bandes rugueuses sont donc collées sur la face inférieure de la pale, près de la base, sur environ 1 m de long. Les gains constatés sont non négligeables. Sur un cas concret, il a été constaté une amélioration d’une dizaine de dB(A) sur la puissance acoustique de la machine.

L’utilisation de profils et de géométries de pales spécifiques à l’éolien a donc permis de réduire cette source sonore. Les recherches se poursuivent, principalement pour des raisons de performance. Le passage des pales devant la tour crée un bruit qui se situe dans les basses fréquences et n’a aucune influence sur la santé humaine. Le bruit peut aujourd’hui être considéré comme un problème secondaire si des précautions élémentaires sont prises.

 iv. L’origine du bruit et les solutions développés

De par des distances d’éloignements entre sources de bruit et riverains supérieures à 300 m, le bruit des éoliennes repose sur une problématique de propagation acoustique à grande distance. Pour de telles distances, outre la divergence géométrique (décroissance du son en fonction de la distance), d’autres facteurs influents entrent en jeu : absorption atmosphérique, effet de relief, effet de sol, conditions météorologiques :
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- Niveau de bruit et distance : La mesure de pression sonore exprimée en dB ou en dB(A) à l’aide d’un sonomètre permet de quantifier le niveau sonore perçu à une distance donnée. Le niveau de pression sonore va diminuer avec la distance. Plus on s’éloigne de la source et plus le bruit perçu diminue. En effet, pour une source ponctuelle, le bruit diminue de 6dB à chaque doublement de distance. Donc, pour niveau de X mesuré à 1m, ce niveau sera de (X-6) à une distance de 2m et (X-12) à une distance de 4m. Cela est valable pour les éoliennes comme pour n’importe quelle source sonore.

En fonction du gradient vertical de vent où la propagation des basses fréquences va être canalisée du fait des conditions météorologiques, l’atténuation peut être est de l’ordre de 3 dB/distance, plutôt que 6 dB/distance.

Dans le cas, d’un parc éolien, la décroissance ne sera pas la même. La forme de la surface d’onde formée par cette ligne s’apparente à une forme cylindrique et non sphérique, et la décroissance est alors de 3dB par doublement de distance. La courbe de la Figure 5 illustre la décroissance du niveau sonore en fonction de la distance.

- Absorption atmosphérique : A de grandes distances, divers processus liés aux caractéristiques du fluide influencent l’atténuation des ondes sonores. Dans l’air en particulier, la dissipation de l’énergie acoustique résulte essentiellement de trois processus : la viscosité, la conduction thermique et la relaxation moléculaire. Dépendant du degré d’hygrométrie et de la température, les atténuations, fonctions de la fréquence, varient et sont généralement exprimées en dB/m.
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Les basses fréquences sont très peu atténuées. A partir de 1000 Hz, les fréquences sont fortement atténuées. Il est donc difficile de percevoir le bruit d’une éolienne pour 4000 Hz et au delà, pour des distances supérieures à 500m. L’atténuation diminue avec l’augmentation de température et avec l’augmentation de l’humidité relative. Un air froid et sec transmettra moins les bruits de haute fréquence qu’un air chaud et humide.
(Figure 6)

- Effet de sol : Les caractéristiques du terrain influençant la propagation des ondes sonores sont principalement reliées à la nature et à la topographie du sol. Dans le cas d’un bruit routier, l’influence du sol induit une augmentation des niveaux sonore car à ces distances les réflexions sur le sol sont importantes. La problématique éolienne est différente d’une problématique de bruit routier de par la hauteur des sources. Pour des distances proches des éoliennes (< 100m), dans le cas des éoliennes sur sol plat, les effets de sol sont moins importants, car le trajet du rayon sonore est éloigné du sol

(Figure 20 et Figure 21).
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Figure 20 : Influence de l’effet de sol sur sol plat
Au contraire, sur un sol accidenté, les effets de sol peuvent être plus importants (Figure 21).
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Figure 21 : Influence de l’effet de sol sur sol accidenté

- Influence de la végétation : des études expérimentales ont montré qu’une végétation importante aux abords d’une infrastructure routière ou ferroviaire induit une atténuation du bruit non négligeable pour les riverains. Trois effets principaux de la forêt sur le bruit sont ainsi isolés :

• l’atténuation du bruit par le sol de la forêt,
• la diffusion par les troncs, les branches et les feuillages,
• l’effet de la modification des profils météorologiques.
Pour certaines situations, projet éolien situé sur une crête, et forêt de conifères sur les flancs de la colline jusqu’aux habitations en contre bas, ces atténuations de végétation pourraient être non négligeables. (Figure 22 et Figure 23)

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Figure 22 : Influence de l’effet de végétation sur sol plat
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Figure 23 : Influence de l’effet de végétation sur sol accidenté

Pour les sites avec un fort relief, les habitations sont généralement abritées du vent. L’expérience montre que dans ce type de situation, les niveaux sonores résiduels ne varient pas avec les vitesses de vent et les valeurs du bruit de fond sont de l’ordre de 25 dB(A) pour des vents de 6 m/s mesurées sur le site. Dans ces conditions les distances minimales d’éloignement sont importantes.

Seules des zones bien localisées situées à flanc de pente plus proches des éoliennes (400 m) bénéficient d’un effet d’écran suffisant (Figure 11). Ces zones sont généralement escarpées et donc difficilement constructibles et rarement construites. Il faut ensuite s’éloigner au delà de 950 m pour trouver des niveaux de contributions sonores du parc de l’ordre de 27 dB(A), compatibles avec le respect des émergences nocturnes pour des habitations abritées.
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- effet de masque : Le vent, en fonction de sa vitesse, participe à l’effet de masque. Une étude réalisée au Pays de Galles décrit la relation entre le niveau sonore ambiant d’un milieu agricole relativement ouvert, avec parcelles boisées et la vitesse du vent. Le niveau sonore d’une éolienne se stabilise lorsque le vent atteint une certaine vitesse. Au-delà de cette vitesse, le niveau sonore du vent continu à augmenter alors que celui de l’éolienne reste stable. Le bruit du vent vient alors couvrir celui de l’éolienne.
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 v. Effets recensés spécifiques aux bruits particuliers des éoliennes :

La perception des sources de bruits émis par les éoliennes ne produit pas des effets de même importance. On peut différencier les catégories suivantes :
• flapping (clappotis)
• whistling (sifflement)
• swishing (bruissement)

Swishing correspond au passage des pales, et à un bruit large bande perçu comme aigu. C’est la source de bruit la plus importante mais ce bruit est très peu corrélé avec l’appréciation du niveau de nuisance (les basses fréquences sont peu perceptibles).

La machinerie produit des phénomènes de chuintement ou de sifflement (swishing) à haute fréquence et sont à l’origine de la plus forte gêne ou la nuisance. Les éoliennes modernes, quand à elles sont caractérisées par une émission essentiellement à large bande, c’est-à-dire à basses fréquences et les basses fréquences sont peu gênantes. Le spectre de bruit perçu dans l’environnement d’une éolienne (à 320 m et avec 8,9 m/s de vitesse de vent) peut être représenté par une ligne partant du point (40 dB, 21 Hz) et diminuant vers le point (20 dB à 5kHz). Les basses fréquences (les infrasons) produits par les éoliennes n’ont aucun impact sanitaire sur l’homme, même à des niveaux d’exposition élevés.

Il y a nuisance lorsque le bruit est associé à des battements ou des flaps (flapping), sinon (en présence du niveau de bruit seul) peu de réclamation. La nuisance due aux flaps augmente de façon nette lorsque le niveau extérieur atteint 35 dB(A). La nuisance est maximale lorsque la fréquence des bruits de pales (flaps) sont proches de 4 Hz, avec un contenu spectral centré sur 1 kHz. Lorsque les éoliennes sont en phase, par nuit calme, des battements peuvent être audibles, parfois dus aux interférences entre éoliennes différentes. Le caractère impulsionnel est alors avéré.

 vi. Evaluation des impacts potentiels du bruit particulier des éoliennes sur la santé :

Des études faites par l’ADEME dès 2003 ont montré que parmi les facteurs négatifs les plus souvent évoqués vis-à-vis des éoliennes, on trouve leur caractère inesthétique, la détérioration du paysage, de l’environnement naturel et leur impact négatif éventuel sur certaines espèces d’oiseaux. Les caractéristiques d’âge, de catégorie socio professionnelle des personnes interrogées modulent également l’image que l’on se construit des éoliennes.

En ce qui concerne les facteurs individuels, on peut évoquer une certaine susceptibilité individuelle de chacun vis-à-vis du bruit en général, et de celui des éoliennes en particulier, en raison d’une attitude plus ou moins favorable au regard de la source et qui est liée à l’image que l’on a de celle-ci.

Il faut ajouter à ces éléments, le sentiment subjectif éventuel de l’existence d’un impact négatif sur la santé qui serait lié au bruit mais aussi pour certaines personnes le sentiment que la production d’infrasons, c’est-à-dire de sons inaudibles, de très basse fréquence, serait susceptible d’entraîner des troubles divers : maux de tête, anxiété, dépression.

En ce qui concerne les facteurs contextuels, il semblerait qu’une l’exposition visuelle importante aux éoliennes provoquerait chez certains un important sentiment d’intrusion visuelle, qui serait à l’origine de la gêne exprimée.

Les études de l’ADEME (2002, 2003, 2004) portant sur l’image des éoliennes et des énergies renouvelables en général, ont mis en évidence d’importantes différences selon les régions d’habitation et aussi le fait qu’elle sont mieux acceptées lorsqu’elle sont installées que lors des études préalables.

On évoque aussi le sentiment d’un manque de contrôle sur la situation qui accentuerait les réactions de stress et qui proviendrait du fait de ne pas avoir été consulté pour la mise en place des équipements ou leur développement futur et de détenir peu d’informations concernant leur impact éventuel sur la santé.

Le caractère imprévisible de l’exposition et l’impossibilité de la stopper accentuerait ce phénomène. Les personnes exposées peuvent éprouver alors, le sentiment d’être soumises à une injustice et peu écoutées, ce qui nuit également à l’acceptation des éoliennes et augmente la gêne subjective exprimée à leur égard.

 vii. Possibilités de gestion du bruit généré par les éoliennes

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D’après les tableaux des Figure 26 et Figure 27 on peut voir que :
• Compte-tenu d’une part, de la hauteur de la source par rapport au niveau du sol et d’autre part, de la composition spectrale du signal sonore plutôt riche dans le domaine des basses fréquences, les effets de sol sont faibles. Les écarts entre les niveaux sonores avec et sans effet de sol ne dépassent pas 2,4 dB(A) à la distance de 1500 m.
• De façon générale, les niveaux sonores sont relativement faibles dès que l’on s’éloigne suffisamment de la source, même avec un parc de 6 éoliennes.
• Si l’on considère que l’apport complémentaire de pression sonore provenant de la ou des éoliennes ne doit pas dépasser le niveau sonore d’origine de 5 dB(A) pour la période diurne et de 3 dB(A) pour la période nocturne. Si on considère que dans le cas d’une implantation en rase campagne, sans autre source parasite, le niveau d’origine peut être assimilé au bruit de fond naturel soit environ 40-45 dB(A) de jour et 35 dB(A) de nuit, nous observons qu’une distance entre le parc éolien et le riverain de 1500 m est largement suffisante au regard de la réglementation. En effet dans ce cas, même en vue directe et dans les conditions de propagation les plus favorables, le niveau avec 6 éoliennes, ne dépasserait pas les 32-35 dB(A) suivant la situation topographique considérée.

En conclusion, les éoliennes n’ont pas de conséquences sanitaires directes recensées en ce qui concerne les effets auditifs, ou les effets spécifiques généralement attachés à l’exposition à des basses fréquences à niveau élevé. Le bruit généré par l’éolienne n’est pas une gêne en ce qui concerne les bruits perçus à l’intérieur (fenêtres fermées). En ce qui concerne l’exposition extérieure, les bruits d’éoliennes peuvent, selon les circonstances, être à l’origine d’une gêne, ou d’une nuisance essentiellement en fonction des conditions météorologiques et topographiques locales. Une distance minimale d’implantation vis à vis des habitations ne semble pas pertinente. Une étude locale systématique avec des études fines et des simulations, permettraient d’apprécier le degré de respect de la réglementation et de l’environnement des riverains (proches ou éloignés) avant mise en place d’un parc éolien.

 IV. Energie

 a. Puissance des éoliennes

Une éolienne puise son énergie dans le vent. Comme tout système actuel, elle n’est pas capable de produire plus d’énergie qu’elle n’en reçoit. Il est donc vrai de dire que l’énergie produite par une éolienne est tout d’abord dépendant de l’énergie cinétique du vent.
Nous pouvons calculer cette énergie à l’aide de la formule suivant :
Pc = 1/ 2 ρ A V 3

Avec Pc est l’énergie cinétique du vent, ρ est la viscosité de l’air, V la vitesse du vent et A la section perpendiculaire à la direction du vent dans notre cas, A est la section de l’éolienne. Nous pouvons voir que l’énergie cinétique varie comme la vitesse du vent au cube.

Maintenant que nous connaissons l’énergie théorique qu’une éolienne peut capter il faut prendre en compte les différentes pertes. En effet, comme nous l’avons d’écris dans les parties ci-dessus une éolienne est composée d’éléments mécaniques or, ces éléments qui sont pour la majorité en rotation génère des pertes par frottement. De plus, une éolienne n’est pas toujours positionnée dans la meilleure direction. L’énergie qu’une éolienne peut extraire du vent en prenant en compte ces différentes pertes et définis par la relation de Betz :

Pmax =16/27 Pc =0,593 Pc

Il faut noter que cette puissance varie en fonction de des caractéristiques de l’éolienne, de sa structure, de son principe de fonctionnement. Sur le graphique ci-dessous nous pouvons voir l’évolution de la puissance maximale de captage des différentes catégories d’éoliennes en fonction de la vitesse spécifique.
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Nous pouvons voir sur le graphique ci-dessus que l’éolienne ayant la plus grande stabilité de production est certainement la bipale. Son défaut est s’en doute de ne pouvoir démarrer que pour des vitesses de vent élevées. Ce qui engendre une perte importante de production pour les zones ou les vitesses de vent sont faibles. Dans notre pays l’éolienne tri-pales est la plus utilisée. En effet, elle permet d’avoir une vitesse de démarrage faible et donc un temps de fonctionnement élevé. De plus avec l’amélioration des systèmes de régulation il est possible de gérer la vitesse de l’éolienne afin la ralentir pour continuer à produire à puissance maximale. Sur le graphique ci-dessous nous pouvons voir l’évolution de la puissance fournie par une éolienne récente en fonction de la vitesse du vent.
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Nous pouvons voir sur cette courbe que la vitesse de démarrage de cette éolienne se situe à environs 4m/s, nous pouvons voir que de 6m/s à 16m/s l’évolution de la puissance est linéaire. Par la suite l’évolution est quasiment stable il y a des variations qui sont dues d’une part à la régulation du système et d’autre part à l’aéraulique. Nous pouvons aussi voir que passé une vitesse de 26m/s la puissance générée par notre éolienne est nulle.

Ce graphique met en avant quatre notions importantes que nous allons expliquer. La première de ces notions est la vitesse de démarrage.

La vitesse de démarrage est la vitesse de vent minimale sur une durée de 10 minutes qui peut permettre à l’éolienne de démarrer. Pendant longtemps, une fois cette vitesse atteinte, un moteur présent dans la nacelle se chargeait de faire faire au rotor ses premiers tours avant de laisser le vent jouer son rôle. Maintenant de nouveaux systèmes sont présent afin de ne plus avoir à faire appel a un moteur qui alourdi la nacelle de par sa présence.

La seconde notion importante introduite dans la partie ci-dessus elle celle de vitesse nominale. Cette vitesse est celle pour laquelle l’éolienne est dimensionnée pour fournir le maximum de sa puissance. A cette vitesse de vent, l’éolienne fournit le maximum de ses capacités de production sans faire appel au système de régulation de l’appareil.

La vitesse maximale admissible est la troisième notion. Cette vitesse est celle à partir de laquelle le système de régulation ne peut plus intervenir pour contrôler la vitesse et permettre de continuer à produire dans de bonnes conditions. A cette vitesse, si le rotor continuai à tourner les contraintes sur l’ensemble de la structure seraient considérables. Cela demanderai de faire un surdimensionnement de la structure pour pouvoir continuer à fonctionner pour des vitesses de vent supérieures à 90 km/h. Ces vitesses sur les terres sont rares et c’est la raison pour laquelle les éoliennes terrestre ne sont pas dimensionnées pour pouvoir fonctionner à de telles vitesses.

Enfin la dernière notion est la notion de régulation. Comment se fait la régulation d’une éolienne.

Les premières générations d’éoliennes avaient une régulation relativement simple et qui se basait uniquement sur des éléments mécaniques. Pour le démarrage, l’éolienne utilisait un moteur électrique qui lorsque la vitesse du vent était suffisamment élevé permettaient de faire tourner le rotor afin de lancer le système.
Pour la régulation de la vitesse, le multiplicateur est présent afin d’adapter la vitesse de l’arbre secondaire en fonction des besoins et de la vitesse du rotor. Le frein est présent pour freiner le rotor en cas de survitesse et permettre de stabiliser la production.

Aujourd’hui, la régulation est totalement différente. On ne joue plus sur le système de production mais sur l’aérodynamique et l’orientation des pales. La régulation par décrochage est une régulation tirée de l’aviation. En effet le profil d’une pâle est comparable à celui d’une aile d’avion avec une zone de portance et une zone de décrochage. Il suffit de dessiner les pales de tel sorte que plus la vitesse augmente et plus la trainée augmente sans pour autant augmenté la portance. Du coup la zone de décrochage s’étant sur la pale qui perd en rendement et donc en vitesse. L’inconvénient de cette régulation est quelle est très dépendante du dessin et quelle n’est pas adaptable une fois la pale dessinée.

Une autre forme de régulation se fait par le réglage du pas de l’éolienne. Le pas est l’orientation de la pale par rapport à son axe. Il est tout à fait possible d’adapter le pas de l’éolienne est fonction des conditions de vent et donc d’adapter la vitesse de celle-ci en fonction de la vitesse du vent. Le but étant lorsque les vents sont fort de dégrader le rendement du système afin qu’il capte moins d’énergie cinétique et qu’il puisse continuer à fonctionner. Il est cependant nécessaire d’installer des moteurs afin de faire tourner la pale autour de son axe et d’avoir un système de régulation capable de calculer le pas des pales en fonction des conditions de vent.

Le graphique ci-dessous montre les avantages et inconvénients des différents systèmes. Nous pouvons voir sur le graphique que la puissance de l’éolienne est beaucoup plus stable pour une régulation qui se fait par variation du pas par rapport à une éolienne qui se fait par étude aérodynamique pendant la conception.
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 b. Prix de l’énergie éolienne

• Prix d’achat

En France, depuis 2002, ce prix d’achat de l’électricité éolienne par EDF, sans limitation de volume, est de l’ordre de 80 €/MWh. Ce prix est nettement plus élevé que le prix moyen de l’électricité sur le marché français, de l’ordre de 35 €/MWh en 2007. Les bases de ce prix d’achat avaient été définies en 2000 de façon à motiver les développeurs. L’application de ce tarif n’est toutefois pas uniforme sur tout le territoire français. Une modulation a été instituée pour favoriser l’installation des centrales éoliennes dans les zones moins ventées. L’ensemble de ces mesures a totalement atteint son objectif : la totalité des aérogénérateurs installés en France représente 3 182 MW au 30 septembre 2008 et ces machines sont assez largement distribuées sur le territoire national. EDF reçoit une compensation financière de façon à ce que l’achat de l’électricité éolienne à ce prix d’appel lui soit neutre. Cette compensation est assurée par une surcharge appliquée aux factures des consommateurs individuels. Cette surcharge est suffisamment faible pour passer inaperçue.

Dans le Monde :

En Allemagne, l’obligation d’achat de l’électricité éolienne à un prix élevé, sans limitation de volume, avait été instituée dès 1989. Cette méthode de développement de l’industrie éolienne a donné les résultats que l’on sait : la puissance éolienne installée dans ce pays est la plus importante au monde : 23 300 MW installés au 30 septembre 2008. Le corollaire a été le développement d’une puissante industrie éolienne nationale.

Cette méthode de prix d’achat élevé de l’électricité éolienne a été depuis mise en oeuvre dans de nombreux pays, avec toujours le même résultat : un développement considérable des installations éoliennes.

A contrario, le Danemark qui fut l’un des précurseurs du développement soutenu de l’énergie éolienne a décidé, après un changement de majorité gouvernementale, de ramener les aides à l’électricité éolienne à un faible niveau. En conséquence, le parc éolien installé dans ce pays a cessé de croître depuis ces décisions.

• Coût d’investissement
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Les coûts d’investissement des aérogénérateurs terrestres sont compris entre 0,8 et 1,1 €/W pour une productivité moyenne, en Europe, de 2 200 h annuelles à pleine puissance. Certains sites terrestres sont toutefois beaucoup plus favorables comme celui de Sidi Daoud en Tunisie (10,6 MW) dont la production annuelle s’élève à 3 300 h équivalentes à pleine puissance. Le coût de l’aérogénérateur proprement dit représente entre 60 et 80 % du coût total. Grâce à une constante amélioration de l’efficacité des machines (600 à 1 000 kWh/m2 entre 1980 et 2000) et aux effets de série, le coût de production de l’électricité éolienne a considérablement diminué comme en témoigne le graphique de la figure 8.

En ce qui concerne la production offshore, l’expérience cumulée depuis l’installation de la première ferme en 1991 (Vindeby) et l’accroissement des puissances unitaires des machines ont permis d’atteindre des coûts d’investissement de 1,7 à 2 €/W dont 42 % aérogénérateur, 36 % génie civil (installation et démantèlement), 18,5 % raccordement réseau et 3,5 % frais financiers [19]. L’éloignement des côtes est un facteur d’accroissement du coût, mais l’effet est d’autant moins sensible que la puissance des fermes est élevée. Ainsi, pour 200 MW avec 3 100 h annuelles à pleine puissance, le coût de production est évalué entre 4,1 et 4,4 c€/ kWh selon que la distance est de 5 ou 30 km. L’énergie éolienne est, de toutes les sources renouvelables, celle qui contribue le plus à l’évolution du système de production électrique en vue de la réduction des rejets de CO2.

• Calcul coût de revient de l’énergie éolienne

Le prix de production du kilowattheure dépend de la moyenne des vitesses des vents du site et du coût initial de l’installation, en effet, plus la vitesse des vents est importante, plus la production augmente donc le prix du kWh éolien diminue.
Le prix de l’électricité éolienne peut être approché selon les indications du tableau ci-après.
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Figure 31 : Exemple calcul prix de revient

Deux paramètres sont déterminants dans le prix de revient de l’électricité éolienne :
– l’amortissement de l’investissement qui représente les 2/3 du prix de revient dans les conditions retenues, donc le taux des emprunts ;
– la productivité du projet. Cette productivité est exprimée par la valeur de Nh.

• Prix du carbone évité

De plus, un second paramètre est en train de prendre une importance considérable : l’émission de gaz à effet de serre, essentiellement du dioxyde de carbone (CO2) dans le cas de combustion, doit être prise en compte sous forme de pénalisation financière ou de coût supplémentaire en cas de confinement du gaz carbonique (tableau 1).
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Les valeurs extrêmes de Nh enregistrées pour des centrales éoliennes opérationnelles s’étagent de 1 650 h pour des centrales éoliennes installées en Inde à 4 900 h pour la centrale éolienne de Tararua installée dans l’île Nord de la Nouvelle-Zélande.

 c. Comparaison avec d’autres sources

Les graphiques suivants et analyses permettent une comparaison entre les émissions de CO2 et le prix du kWh de différentes sources d’énergie (charbon, lignite, gaz, solaire, biomass, éolien, nucléaire etc…) et une comparaison des différentes ressources énergétiques de la planète..

• Emissions de CO2
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Figure 32 : Emission CO2 par source d’énergie

La fusion thermonucléaire contrôlée par confinement magnétique émet peur de rejets de CO2 par rapport à des énergies que l’on croit pourtant « propres » : le solaire et l’hydraulique sous une certaine mesure.

On constate que, face aux énergies "fossiles" qui émettent beaucoup de gaz carbonique lors de leur usage, il existe des énergies moins émettrices (mais jamais totalement non émettrices) que l’on désigne parfois, de manière un peu raccourcie, "sans CO2" (figure b).

En effet, pour faire une centrale (à charbon, nucléaire, à gaz, à pétrole, ou un barrage), il faut des matériaux de construction, dont du ciment et de l’acier, dont la production engendre des émissions de gaz à effet de serre, notamment de CO2. Pour faire une éolienne ou un panneau solaire il faut des matériaux de base (aluminium, verre, etc) ou plus élaborés (semi-conducteurs), dont la fabrication émet des gaz à effet de serre. Le bilan Les émissions de CO2 des énergies dites propres (éolien, solaire, biomasse, hydraulique) bien que positif, sont tout de même bien moindre que celles des énergies fossiles.

• Prix de revient selon la source

L’énergie éolienne est aujourd’hui l’énergie renouvelable la moins chère du marché bien qu’elle reste derrière l’énergie nucléaire (voir graphique suivant). Le vent étant une énergie gratuite, la majorité du coût va être l’installation de l’éolienne puisque par la suite seul l’entretien de l’aérogénérateur va demander des dépenses.
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• Ressources énergétiques
Ce graphique montre que les ressources énergétiques de la planète peuvent combler six fois la demande énergétique mondiale. En utilisant les technologies actuelles, l’exploitation optimale du soleil permettrait d’obtenir 3.9 fois plus que d’énergie nécessaire, autant d’énergie par la géothermie et l’éolien permettrait de subvenir à 50% de nos besoins.
Il est à retenir que le respect de l’environnement et notre sécurité d’approvisionnement résident dans la diversité, dans la complémentarité des différentes ressources et dans la décentralisation des moyens de production.
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 V. Evolution des éoliennes

 a. Nouvelle génération d’éolienne

• Le WARP

Le système WARP se compose de modules empilables sous forme de tours dans lesquels le vent est amplifié avant de faire fonctionner des hélices éoliennes. Le système est même prévu pour pouvoir utiliser des cellules photovoltaïques comme matériau externe.
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Le problème actuel des éoliennes est qu’elles ne peuvent pour l’instant pas remplacer entièrement les autres sources d’énergie. La solution passe par un mélange d’énergies renouvelables différentes, et par une augmentation des rendements de ces nouvelles technologies.

• Frein à compresseur :
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Un ingénieur espagnol à mis au point un système de récupération de l’énergie de freinage des éoliennes (lorsque le vent est trop fort) sous forme de compression d’air à haute pression. Cette réserve d’air compressé peut alors servir à faire tourner une turbine lorsque l’éolienne ne fonctionne pas.

La compagnie britannique Stormblade Turbine développe un nouveau type d’éolienne (avec un design semblable à celui d’un réacteur d’avion) qui devrait être plus efficace, moins bruyante et nécessiter moins de maintenance que la formule standard à trois pales.

• Eoliennes volantes - Perspectives
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La hauteur toujours plus grande des éoliennes actuelles est dût au fait qu’en montant en altitude, le vent est plus fort et plus constant, ce qui amène à des hauteur au niveau des rotors à 120m pour les plus grandes éoliennes.
Une autre solution, serait d’utiliser des éoliennes volantes qui produiraient l’énergie directement dans le ciel et l’acheminerait par câble au sol.
Un type d’éolienne volante se lancerait dans le ciel comme un hélicoptère (Skywindpower ci-contre) et l’autre comme un ballon sonde remplit d’helium (Magenn) - deux principes très différents.
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• Le KiteGen

Des chercheurs italiens ont un projet de générateur électrique éolien mû par des cerf-volants ("kites" en anglais) qui montent jusqu’à 2000m et qui par leurs mouvements rotatifs font tourner un "moulin à vent" horizontal et pourrait générer beaucoup de courant. D’après ses concepteurs ce sera beaucoup plus rentable que les solutions actuelles.
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 b. Perspective d’avenir

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En 2020 : L’hydraulique et l’éolien sont les principaux contributeurs de la croissance de la part des renouvelables sur le marchés.
Après 2020 : La part croissante de l’éolien sera complétée par l’électricité générée à partir de la biomasse et du solaire photovoltaïque et thermique.
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Figure 35 : Développement de la génération d’électricité en Europe suivant 3 scénarii

Comme le montre la graphique ci-dessus, issue du rapport Energy Revolution réalisé pas l’EREC (European Renewable Energy Council) et Greenpeace, l’éolien sera en Europe, la première source d’énergie devant le photovoltaïque, la biomass et la géothermie.
Le développement de l’éolien est d’actualité, mais il le sera encore plus dans le temps.

 VI. Conclusion

Nous avons rappelé dans l’introduction l’augmentation considérable des installations éoliennes depuis une vingtaine d’années (25 %/an en moyenne) par suite de la volonté politique des gouvernements de la plupart des pays de l’OCDE. Dans un proche avenir, les principaux constituants du prix de l’électricité d’origine thermique, électricité à laquelle peut se substituer l’électricité éolienne de manière massive, vont augmenter de façon considérable. Dans cette nouvelle donne énergétique, la plage des prix des électricités thermiques va se décaler vers le haut et le prix de l’électricité éolienne devrait devenir intéressant sans le besoin de béquilles comme des prix d’achat spéciaux. Quel sera alors le développement de l’électricité éolienne ? Probablement considérable, car il n’existe dès maintenant plus aucune limite technique à des taux très élevés de pénétration en puissance.