Les éoliennes: déesses du vent

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Eoliennes dans les champs de la Somme
Depuis 1975, des éoliennes d'un nouveau type sont apparues, notamment pour fournir de l'électricité au moment du premier choc pétrolier. En effet, l'énergie éolienne contribue à l'indépendance énergétique du pays où elle est installée en se substituant aux importations d'hydrocarbures nécessaires aux centrales thermiques. Les éoliennes ou aérogénérateurs sont destinés à exploiter la force du vent pour produire de l'énergie, elles sont directement inspirées des anciens moulins à vent. Une éolienne se compose de pales (3 en général) portées par un rotor et installées au sommet d'un mât vertical. Cet ensemble est fixé sur une nacelle qui abrite un générateur. Un moteur électrique permet d'orienter la nacelle afin que le rotor soit toujours face au vent.
 
Le vent fait tourner les pales relativement lentement: entre 5 et 15 tours par minute. Les éoliennes fonctionnent pour des vitesses de vent généralement comprises entre 14 et 90 km/h. Au-delà, elles sont progressivement arrêtées pour sécuriser les équipements et minimiser leur usure.
Le générateur transforme l'énergie mécanique, par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesses, en énergie électrique directement injectée dans le réseau électrique.
 
Pour augmenter la puissance des éoliennes, le diamètre des pales a progressivement augmenté au fur et à mesure que leur matériau s'allégeait (polyester métal, fibre de carbone) vu que la puissance d'une éolienne est proportionnelle à la surface balayée par l'hélice. Des diamètres d'hélices de 30 à 80 m sont dorénavant fréquents pour une puissance unitaire de 1,5 à 3 MégaWatts (MW). La puissance nominale d'une éolienne correspond au nombre de kilowatts que celle-ci pourra produire dans des conditions optimales pendant une heure. Ainsi, une éolienne d'une puissance nominale de 1 500 KW, tournant à plein régime, produira une énergie de 1 500 KWH pendant 1 heure.
 
L'hélice est située en haut d'un mât qui peut atteindre plus de 120 mètres car dès que l'on se détache du sol, le vent n'est plus freiné par ses rugosités.
 
En 1926, l'Allemand Betz a montré que, compte tenu du vent que l'éolienne laisse inévitablement passer, on ne peut récupérer que 60% environ de l'énergie reçue. Et plus le vent sera irrégulier en intensité, en direction, plus le rendement de l'éolienne sera faible. Au total, le rendement est de 12 à 30% par rapport à l'énergie initiale du vent.
 
La vitesse du vent dépend de facteurs qu'il est important de connaître car la puissance d'une éolienne est proportionnelle à cette vitesse. Des composantes locales peuvent influer: par exemple, le vent s'accélère sur les pentes et d'une année sur l'autre et d'une saison à l'autre il peut y avoir des variations.
Les éoliennes doivent être en permanence face au vent pour produire l'énergie maximum. Cela peut se faire soit par un gouvernail situé à l'arrière ou un "servomoteur" (une girouette détermine la direction du vent et envoie un signal à un moteur assurant l'orientation).
 
Les éoliennes font partie des installations de production d'électricité les plus fiables avec un facteur de disponibilité de 98 %, c'est largement supérieur aux centrales conventionnelles (70 à 85 %).
Cependant, comme tout équipement, les éoliennes doivent être entretenues et cela nécessite parfois leur arrêt. Cela ne se produit que rarement (environ 5% du temps de fonctionnement). Par contre, dans le cas où le réseau ne peut absorber toute l'électricité produite, les éoliennes peuvent être arrêtées, ce qui explique qu'on puisse voir, dans un parc éolien, un ou plusieurs aérogénérateurs à l'arrêt.
 
La mise en exploitation d'une turbine de 1 MW installée sur un site éolien moyen évite un rejet annuel de 2 000 tonnes de dioxyde de carbone (CO2) si l'électricité produite était émise par des centrales électriques au charbon (Association danoise de l'industrie éolienne, 2003).
Afin de bien analyser l'intérêt de l'énergie éolienne, on prend en compte, dans l'ensemble des maillons de la chaîne, l'énergie et les matériaux nécessaires à la fabrication et au démentelement d'une éolienne, afin de s'assurer que son bilan énergie produite, énergie consommée est intéressant. On étudie ainsi le cycle de vie des éoliennes.
Or, selon l'association danoise de l'industrie éolienne, une éolienne moderne produit, en seulement deux à trois mois, toute l'énergie consommée pour sa réalisation.
 
Une éolienne de 2,5 MW, avec une durée de vie d'environ 20 ans dans des conditions normales d'exploitation peut produire jusqu'à 3 000 MWh par an, ce qui correspond à la consommation d'environ de 1 000 à 3 000 foyers (suivant leur consommation) pendant un an.
La durée de vie d'une éolienne est estimée à 20-25 ans.
 
Aujourd'hui en France, selon RTE (Réseau de transport d'électricité), 100 kW d'éolien permettent de se substituer à 25 kW de production thermique à flamme dans les mêmes conditions de disponibilité et de sécurité.
 
On distingue le "petit éolien" (éolienne de quelques dizaines de watts jusqu'à 10 KW) desservant des pompages d'eau ou l'électrification de sites isolés qui reste marginal et les puissantes éoliennes (50 KW à 7 MW) raccordées aux réseaux électriques et qui se développent de plus en plus. Ces dernières se retrouvent généralement regroupées en batteries, on parle alors de parc éolien, de ferme éolienne ou de centrale éolienne.
 
Une ferme éolienne sur terre est constituée de plusieurs éoliennes distantes entre elles d'au moins 200 m dont la production d'électricité est destinée à la vente au distributeur local (généralement EDF). Bien que chaque machine ait une faible emprise au sol, il faut disposer d'une superficie de l'ordre de 10 hectares pour un parc éolien significatif.
 
Un parc éolien en mer ou offshore, est un parc éolien implanté en mer (à des profondeurs allant jusqu'à 25 ou 30 m et dans des zones situées en moyenne à 10 km des côtes) et raccordé au réseau terrestre par un câble sous-marin.
 
Lorsqu'elles sont implantées en mer, les éoliennes présentent en outre l'avantage de pouvoir être rassemblées en véritables centrales de production électrique de plusieurs centaines de mégawatts (avec des puissances unitaires de 5MW), et, grâce à des vents plus réguliers et plus forts que sur terre, d'apporter une meilleure garantie de production.
Ainsi, à titre d'exemple, un parc de relativement petite taille (une vingtaine d'éoliennes) produit l'équivalent de la consommation électrique domestique hors chauffage de près de 100 000 personnes tout en occupant un espace en mer de quelques km2.
 
En outre, toute l'énergie consommée dans toute la durée de vie d'un parc éolien en mer (fabrication, mise en service, exploitation et démantèlement) est récupérée au bout de 6-12 mois d'exploitation (pour un mix énergétique moyen européen). Sur 20 ans d'exploitation, la production d'un parc éolien off shore est donc nette de toute empreinte carbone pendant 19 ans.
 
Enfin, l'éolien en mer présente l'avantage de créer une plus forte proportion d'emplois difficilement délocalisables (par exemple, la fabrication des fondations, l'exploitation et la maintenance des installations).
 
Les éoliennes flottantes représentent déjà la nouvelle génération des éoliennes en mer. Elles exploitent l'énergie d'un vent fort et régulier, au large des côtes. Cette technologie nouvelle permet en effet d'installer des systèmes de captage d'énergie dans des zones ayant des fonds supérieurs à 50 mètres de profondeur. Les éoliennes flottantes permettent ainsi d'accéder à une ressource énergétique plus dense et de limiter l'impact visuel depuis la côte. Les premières fermes commerciales de ce type seront installées en 2020.
 
La durée de vie d'un parc éolien est estimée à 20 ans. La réglementation précise, dans l'article L553-3 du Code de l'environnement, que l'exploitant d'une éolienne est responsable de son démantèlement et de la remise en état du site à la fin de l'exploitation. Il doit également constituer dès le début du projet des garanties financières afin de couvrir les coûts de démantèlement des installations et de remise en état du site.
 
Cette étape finale consiste à démonter les éoliennes (ce qui ne prend que quelques jours) et à araser les fondations. Le coût de cette opération est couvert, d'une part par le recyclage des composants (constitués d'acier, de ciment et de matières plastiques) et, d'autre part, par une provision affectée dès la construction du parc.
 
Le démantelement d'une éolienne et la gestion des déchets en fin de vie est une opération relativement simple et neutre pour le site d'installation qui pourra facilement recouvrir d'autres usages. Ce n'est par exemple pas le cas des centrales nucléaires dont le démantèlement est toujours plus complexe et coûteux que prévu, au point que l'on repousse leurs durées de vie, au mépris de la considération du risque.
 
Les détracteurs des éoliennes dans les pays industrialisés avancent souvent, avec une certaine mauvaise foi, le fait qu'elles dégradent le paysage, sont bruyantes, coûteuses et ont une production insuffisante pour couvrir les besoins énergétiques.
Si certains de ces arguments peuvent être débattus, il faut considérer l'énergie éolienne comme une source d'énergie nouvelle et décentralisée, en évolution et complémentaire des autres modes de production.
L'énergie éolienne se substitue notamment aux centrales thermiques (et non le contraire) qui sont allumées lors de périodes de forte consommation électrique. La relation de cause à effet ne doit pas être inversée: la mise en route des centrales thermiques n'est pas le fait de l'éolien (qui au contraire tempère); sans éoliennes, il y aurait un recours bien plus important aux centrales à gaz et au fioul.
 
Au niveau du paysage, les associations de sauvegarde des sites et monuments dénoncent les éoliennes pour leur empreinte sur le paysage, oubliant les balafres des lignes à haute tension et des imposantes centrales thermiques et nucléaires qui témoignent des conséquences d'une énergie centralisée. Ainsi, les désagréments imputés à l'énergie éolienne relèvent bien souvent d'un point de vue subjectif qui mériterait d'être confronté aux autres sources d'énergie: centrale thermique, nucléaire, barrage... Dont les conséquences et les risques sur notre cadre de vie sont nettement plus sérieux.
 
Les opposants à l'énergie éolienne fustigent les maires qui ont voté l'installation de parcs sur leur commune tout en étant propriétaires des parcelles concernées par les installations. En louant ainsi leur terrain, les maires peuvent toucher plusieurs dizaines de milliers d'euros par an. Si ce phénomène est une réalité, il reste toutefois marginal et certains cas font déjà l'objet de poursuites judiciaires.
 
Rappelons qu'un parc éolien est autorisé par un permis de construire instruit et accordé par le Préfet, et non par le maire contrairement à la majorité des constructions. En outre, l'autorisation environnementale (ICPE) du parc éolien est également accordée par le Préfet. Ces deux autorisations constituent le socle administratif qui encadre l'installation d'éoliennes sur le territoire français.
Le rôle du maire et des élus au cours du développement d'un projet éolien se limite aux avis qu'ils sont invités à rendre au cours des procédures administratives menées par le Préfet et éventuellement aux délibérations relatives au domaine communal.
 
Le département de la Somme est la première puissance éolienne de France avec: 332 éoliennes en fonctionnement et 110 éoliennes en construction.
La filière européenne de l'énergie éolienne pèse plus de 500.000 emplois.
 
En vidéo ci-dessous --> le fonctionnement d'une éolienne.

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