Avertissement: Cet article fait partie d'une série de 5 articles:

• L'article Énergie éolienne traite de la place de cette énergie dans la production mondiale, de ses enjeux économiques et environnementaux.
• L'article Débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions divergentes pour le sujet...) sur l'énergie éolienne (Une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être utilisée mécaniquement (dans le cas d'une éolienne de pompage), ou produire de l'électricité (dans le cas d'un aérogénérateur).) confronte les arguments des opposants et des promoteurs de l'énergie éolienne.
• L'article Éolienne traite des principes, de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :), du calcul et du choix des sites éoliens.
• L'article Petit éolien traite de l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) domestique des éoliennes de faible puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :).
• L'article Énergie éolienne (L'énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent. L'énergie éolienne...) au Québec traite de l'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) et du débat sur le sujet au Québec.

L'énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif aérogénérateur (Une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être utilisée mécaniquement (dans le cas d'une éolienne de pompage), ou produire de...) ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent (Le moulin à vent est une installation destinée à produire de l'énergie mécanique à partir du vent. Devenu obsolète avec la généralisation de l'électricité, il est l'ancêtre de l'éolienne. Il fut utilisé...). L'énergie éolienne est une énergie renouvelable (Une énergie renouvelable est une source d'énergie se renouvelant assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de temps humaine. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou...), elle tire son nom d'Éole (en grec ancien Α?ολος / Aiolos), le nom donné au dieu du vent dans la Grèce antique .

L'énergie éolienne peut être utilisée de deux manières :

• Conservation de l'énergie mécanique (L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle mécanique. C'est une quantité conservée en l'absence de frottement ou de...): le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre, sur des distances variables.) (Navire à voile ou char à voile), pour pomper de l'eau (L’eau (que l'on peut aussi appeler oxyde de dihydrogène, hydroxyde d'hydrogène ou acide hydroxyque) est un composé chimique simple, mais avec des propriétés complexes à cause de sa polarisation (voir Nature...) (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour irriguer ou abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d'un moulin (Un moulin, du latin molinum issu de mola meule, est une machine destinée à moudre les grains de céréale en farine.).
• Transformation en énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce travail est proportionnel à la...): l'éolienne est couplée à un générateur électrique (Les générateurs électriques sont des dispositifs permettant de produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie. Par opposition, un appareil qui...) pour fabriquer du courant continu (Le courant continu (CC), par opposition au courant alternatif, est un courant électrique unidirectionnel : le courant circule à chaque instant dans...) ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) électrique ou bien fonctionne de manière autonome avec un générateur d'appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été tracées des allées et chemins destinés à la chasse, à la promenade ou à l’agrément. Il se distingue du Jardin public par le caractère naturel...) de batteries ou un autre dispositif de stockage d'énergie.

Quelques ordres de grandeur

• L'énergie éolienne, comme toutes les énergies renouvelables (exceptées les énergies géothermique et marémotrice), provient à l'origine du soleil ((pourcentage en masse)). La Terre (La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.) reçoit en moyenne (Il y a plusieurs façon de calculer une moyenne d'un ensemble de nombres. Celle qu'il convient de retenir dépend de la grandeur physique que représentent ces nombres. Lorsque, dans le langage courant, on parle de moyenne, on évoque en fait la...) 175 000 TWh d'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le règne végétal,...) chaque heure (L'heure est une unité de mesure  :) (à titre de comparaison, la consommation mondiale annuelle d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et leurs...) est d'environ 20 000 TWh). 1 à 2 % de cette énergie provenant du soleil est convertie en vent, soit 50 à 100 fois plus que l'énergie convertie en biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe...) par la photosynthèse.^[1]

• Une éolienne de 2 MW (le standard actuel) fournit en moyenne 5 millions de kWh par an, soit la consommation annuelle en électricité de 1500 foyers français.

• Mi-2007, la France possède environ 1500 MW de puissance éolienne installée (contre 20 000 MW en Allemagne et 8000 MW en Espagne).

• En France, le potentiel éolien est très important (le 2e d'Europe) : 20 000 MW terrestres produisant 50 TWh par an, et 40 000 MW offshore (Offshore est un terme anglais désignant à l'origine les activités qui se déroulent au large des côtes. Il peut s'appliquer à plusieurs domaines :) produisant 150 TWh par an^[2]. Le potentiel éolien réellement exploitable est donc de 200 TWh par an, soit près de la moitié de la consommation française d'électricité (450 TWh en 2006).

• Cette production de 200 TWh/an représenterait : pour l'offshore, 40 grandes centrales éoliennes installées entre 15 et 40 km de la côte, à des profondeurs maximales de 200 m ; pour les sites terrestres, 10 000 éoliennes, soit moins de 1/4 du nombre (Un nombre est un concept caractérisant une unité, une collection d'unités ou une fraction d'unité.) de pylônes très haute tension (La très haute tension (THT) est une ancienne dénomination de la classe des tensions utilisées pour le transport longue distance de l'électricité. Cette classe concernait les tensions...) (400kV) installés en France (qui mesurent 50 à 55 m de haut - et jusqu'à 100 m dans les zones valonnées, contre 70 à 100 m pour les mâts des grandes éoliennes).

Situation actuelle de la technologie

Un peu d'histoire

Pendant des siècles, l'énergie éolienne a été utilisée pour fournir un travail mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un...). L'exemple le plus connu est le moulin à vent utilisé par le meunier pour la transformation du blé en farine, on peut aussi citer les nombreux moulins à vent servant à l'assèchement des polders en Hollande.

Par la suite, pendant plusieurs décennies, l'énergie éolienne a servi à produire de l'énergie électrique dans des endroits reculés et donc non-connectés à un réseau électrique. Des installations sans stockage d'énergie impliquaient que le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires...) en énergie et la présence d'énergie éolienne soit simultanés. La maîtrise du stockage d'énergie par batteries a permis de stocker cette énergie et ainsi de l'utiliser sans présence de vent, ce type d'installation ne concernant que des besoins domestiques, non appliqués à l'industrie.

Depuis les années 90, l'amélioration de la technologie des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 1 MW. Ces unités se sont démocratisées et on en retrouve aujourd'hui dans plusieurs pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent...). Ces éoliennes servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) aujourd'hui à produire du courant alternatif (Le courant alternatif est un courant électrique qui change de sens.) pour les réseaux électriques, au même titre qu'un réacteur nucléaire (Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne peut être initiée, modérée et contrôlée (contrairement à une bombe atomique, pour laquelle la...), un barrage (Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à en retenir l'eau. Par extension, on appelle barrage tout obstacle placé sur un axe...) hydro-électrique ou une centrale thermique (Le thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur...) au charbon. Cependant, les puissances générées et les impacts sur l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) ne sont pas les mêmes.

Comparatif des installations productrices d'électricité

(chiffres de 2006)

• un aérogénérateur : de quelques kW jusqu'à 5 MW (la plupart des grandes éoliennes installées aujourd'hui en France ont une puissance de 1 à 3 MW)
• une centrale solaire photovoltaïque : de quelques centaines de watts à 10 MW (record : centrale solaire Bavaria solarpark en Allemagne , passée de 10 à 12 MW en 2006)
• une centrale solaire thermodynamique : de 2 à 60 MW (record : 80 MW dans le désert (Un désert est une zone stérile, ou peu propice à la vie, en raison du sol impropre, ou de la faiblesse des précipitations (moins de 200 mm par an). Un paysage désertique se reconnaît à son aspect...) de Mojave, USA)
• une centrale hydro-électrique : de quelques kW à 3000 MW (record : 32 turbines de 700 MW soit 22400 MW au Barrage des Trois Gorges (Le barrage des Trois-Gorges (en chinois ????simpl./????trad., en pinyin s?nxiá dàbà) est un barrage hydroélectrique situé au cœur de la République populaire de Chine (30.827° N 111.000° E), sur le Yangzi Jiang (ou Chang Jiang), dont la...) en Chine , voir le lien en fin de page)
• un réacteur (Un réacteur peut désigner :) nucléaire : de l'ordre de 900 à 1300 MW en général (record : 1550 MW à la centrale nucléaire (Une centrale nucléaire est une centrale électrique, utilisant la fission nucléaire de matières fissiles pour produire de la chaleur dont une partie est...) de Civaux au sud (Sud est un nom :) de Poitiers) .

Toutefois la comparaison de puissance entre des techniques de production d'électricité aussi différentes que le nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), le solaire ou l'éolien n'apporte que des informations limitées puisqu'à puissance égale leurs productions d'électricité annuelles sont fortement différentes.

Une tranche nucléaire de 1000 MW de puissance électrique peut délivrer, en l'absence d'incident et dans le cadre d'un fonctionnement en base, environ 8 000 000 MWh par an. Les centrales nucléaires fonctionnant en base atteignent des facteurs de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou...) supérieurs à 95%. En France, les centrales nucléaires font du suivi de charge (la puissance délivrée s'adapte aux fluctuations de la demande du réseau) et ont des facteurs de charge de l'ordre de 80%, correspondant à une production annuelle de 7 000 000 MWh par tranche de 1000 MW électrique. Le chiffre (Un chiffre est un symbole, représentant une valeur numérique, employé pour représenter des nombres. Le mot « chiffre » vient de l'arabe sifr (?????????...) retenu pour l'éolien européen installé est de 2 000 MWh de production annuelle par MW de puissance installée, soit un facteur de charge d'environ 23% (fonctionnement de 2 000 heures d'équivalent plein régime par an). Le solaire photovoltaique produit entre 1 000 et 1 200 MWh par MW de puissance installée en France. Cette production varie en fonction du rendement des installations (celles d'avant l'an 2000 étaient de 10% alors que les nouvelles font plutôt 15%) et en fonction de l'ensoleillement du lieu. Les chiffres annuels de production solaire photovoltaïque annoncés par différents pays montrent des cas extrêmes : en Allemagne ils sont de 574 MWh par MW, et en Californie de 1 458 MWh par MW.

Utilisation de l'énergie éolienne en site isolé

L'énergie éolienne est aussi utilisée pour fournir de l'énergie à des sites isolés, par exemple pour produire de l'électricité dans les îles, pour le pompage de l'eau dans des champs, ou encore pour alimenter en électricité des voiliers, des phares et des balises. Ces éoliennes de petite puissance sont dites appartenir au petit éolien, par opposition au grand éolien ou à l'éolien industriel.

Quelques initiatives font penser que le petit éolien , c'est à dire l'éolien individuel , pourrait bientôt se développer en devenant compétitif et discret ; même en ville ^[3] .

Énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) éolienne dans le réseau électrique français

Les éoliennes raccordées au réseau électrique sont le plus souvent regroupées dans un parc éolien d'environ 5 à 50 machines, mais il existe aussi des machines isolées.

RTE (Réseau de Transport (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.) d'Électricité), une filiale de EDF, achemine le courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique (électrons).) à travers le réseau. Ce courant électrique doit avoir une fréquence (La fréquence est le nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit pendant une durée déterminée. La fréquence est l'inverse (au sens mathématiques) de la période. On note . Si l'unité de temps...) de 50 Hz (en France comme dans de nombreux pays à travers le monde (Le mot monde peut désigner :), voir article : Réseau électrique).

Une éolienne raccordée au réseau se doit donc de fournir cette fréquence, quelle que soit la vitesse (La vitesse est une grandeur physique qui permet d'évaluer l'évolution d'une quantité en fonction du temps.) du vent. Cette fréquence constante passe par une vitesse de rotation constante des pales. Cette dernière est obtenue par régulation (« Régulation » redirige ici. Pour les autres significations, voir Régulation (homonymie) ) notamment avec l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) des pales.

Si la vitesse du vent est trop faible (par exemple moins de 10 km/h), l'éolienne s'arrête en raison des forces de frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) sec qui s'opposent à la rotation de l'hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.). Cette diminution de la vitesse de rotation ne permet plus de fournir cette fréquence. Dans ce cas, l'éolienne n'est donc plus productrice d'électricité, mais pourrait au contraire devenir consommatrice, il est donc nécessaire de la déconnecter.

Si la vitesse du vent est trop forte (supérieure à 100 km/h par exemple), l'éolienne est mise en sécurité et déconnectée du réseau, ses pales sont mises en drapeau et s'arrêtent pour éviter des sollicitations qui pourraient les briser.

La loi française oblige EDF à acheter le courant produit par les éoliennes ou par tout autre système de production d'électricité. D'autre part, le tarif d'achat de l'énergie éolienne est bonifié pour favoriser cette jeune filière ( Une filière est une suite de formalités, d'emplois à remplir avant d'arriver à un certain résultat : la filière administrative. En gestion des...) en plein développement et permettre à la France d'atteindre les objectifs de la directive européenne.^[4]

Caractéristiques techniques

Le rendement énergétique (la puissance développée) des éoliennes est fonction de la vitesse du vent au cube (En géométrie élémentaire, un cube est un prisme dont les côtés sont tous égaux. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des...). Ainsi les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d'un vent dans la gamme de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s). Les futures éoliennes, dont les premiers prototypes sont mis en service courant 2006, acceptent des vents de moins de 4 à plus de 200 km/h (1 à 60 m/s). Comme l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables, l'éolien a besoin soit d'une énergie d'appoint pour les périodes moins ventées, soit de moyens de stockage de l'énergie produite (batteries, stockage hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent plusieurs domaines :) ou plus récemment, hydrogène).

Économie mondiale de l'énergie éolienne

Des milliers d'éoliennes fonctionnent à l'heure (L'heure est une unité de mesure  :) actuelle dans diverses régions du monde, avec une capacité totale de plus de 73 900 MW, et l'Europe (L’Europe est considérée comme un continent ou une partie de l’Eurasie (péninsule occidentale), voire de l’Eurafrasie, selon le point de vue. Elle est parfois qualifiée de « Vieux Continent » (ou...) y prend part à 65 % (fin 2006, source WWEA). Ne sont pas comptabilisées dans ce total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas...) quelques compagnies privées reliées ou non au réseau.

L'Allemagne est le principal producteur d'électricité éolienne avec 20 622 MW de puissance installée à la fin de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2006. L'Espagne est le deuxième producteur mondial avec 11 615 MW. Fin 2006, les États-Unis avaient une puissance installée de 11 603 MW, en troisième position derrière l'Allemagne et l'Espagne. La France était en 2006 le 10^e producteur d'énergie éolienne en Europe avec 1567 MW (WWEA 2006).

À titre de comparaison, la puissance installée en énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) est de 21 000 MW en Allemagne, de 63 000 MW en France et de 98 000 MW aux États-Unis (chiffres de 2003 ^[5])

Les chiffres ci-dessus doivent être pondérés en tenant compte d'un facteur de charge, c’est-à-dire de la durée de fonctionnement et de production de l'équipement dans une année. Pour l'éolien, le facteur de charge est d'au plus de 20%. Par exemple pour l'Allemagne^[6] il n'est que de 16% en 2005, contre un facteur de charge de plus de 80% pour une centrale nucléaire^[7].
On peut observer de plus que le facteur de charge diminue avec l'augmentation du parc d'éoliennes, conséquence directe de l'exploitation de sites de moins en moins ventés.

Selon l'Observatoire des Énergies Renouvelables, dans un rapport publié par EDF^[8], l’éolien est actuellement la filière énergétique la plus dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) dans le monde et plus particulièrement dans l’Union européenne où la production d’électricité éolienne a augmenté de 37,8 % par an en moyenne de 1993 jusqu'en 2002. Cette croissance a atteint 59% par an sur la même période pour la France, qui était largement en retard dans ce domaine. Selon la même source, pour les années 2003-2004, la croissance dans l'Union Européenne reste soutenue avec un taux de 28,9% annuel (42,9% en France) sur ces deux années^[9], et représente désormais 12,4% de la production d'ENR^[10] de l'UE, en passe de détroner la production à partir de biomasse (production: 12,9%, croissance: 10,8%) comme 2ème source électrique d'origine ENR après l'hydraulique (production: 73,3%, croissance nulle).

De nouvelles fermes éoliennes en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) (éolien offshore) sont envisagées partout dans le monde. Le Danemark est l'un des acteurs les plus importants, avec son laboratoire Risø, très renommé ; le pays produit environ 20 % de son électricité avec des éoliennes. Les éoliennes produisent 1 % de la production de l'électricité dans le monde (WWEA). La taille la plus rentable et la plus pratique pour les éoliennes actuellement commercialisées semble être autour de 600 kW à 2 MW, groupées dans de grandes fermes éoliennes. Les nouvelles technologies en cours de développement cherchent à produire des systèmes beaucoup plus souples en terme de "puissance rentable". La plupart des éoliennes terrestres fonctionnent avec un facteur de charge de 25 % par année, mais certaines arrivent à 35 %.

• L'Allemagne, leader mondial dans cette filière, continue depuis 1999 à installer une moyenne de 2 GW de puissance supplémentaire par an .

• L'Espagne, depuis 2002, a adopté le rythme de l'Allemagne et développe sa puissance installée d'environ 2 GW par an également.

• Aux États-Unis, des études préconisent des projets gigantesques, mais les associatons d'écologistes s'y opposent et multiplient les actions en justice. (voir lien)

• Le Danemark, a quasiment stoppé le développement de ses installations depuis 2003 ; il en est au stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) d'une économie de remplacement . La production d'électricité éolienne dans ce pays représente sensiblement 20 % de sa consommation d'électricité. A ce niveau, il n'est pas possible dans l'état actuel des connaissances et des techniques d'aller plus loin à cause de la variabilité imprévisible de la production d'électricité éolienne en injection directe (L'injection directe est une technologie utilisée dans les moteurs à combustion interne. Elle consiste à diffuser le carburant directement dans la chambre de combustion plutôt qu'en amont dans la tubulure d'admission pour...) sur le réseau . Des recherches sont en cours pour stocker une partie de la production sous forme d'hydrogène (Table complète - Table étendue) par exemple. Ces recherches ont pour objectif de pouvoir un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) dépasser cette limite des 20 % (site de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) Espagnol de Sotavento à Montféra).

• La Chine, qui reste en 2005 le 3^e plus gros producteur d'énergie électrique derrière les Etats Unis (4.239 TWh) et l'Europe (3.193 TWh) avec 2.500 TWh produits ( source Agence Internationnale de l'Energie ), devrait être le 5e producteur mondial d'énergie éolienne en 2007 derrière l'Allemagne, l'Espagne, les Etats Unis et l'Inde . Son objectif est une puissance éolienne installée de 20 GW en 2020, soit une augmentation de plus d' 1 GW par an. Cet effort est malgré tout extrêmement modeste quand on voit que sa production d'électricité a augmenté de 860 TWh en 3 ans (1.640 TWh en 2002). Cette croissance de 860.000 GWh en 3 ans qui s'est faite pour l'essentiel par une muliplication de centrales au charbon est sans commune mesure avec la progression programmée de l'éolien. Ce pays a déclaré récemment (10.02.2007) ne pas avoir les moyens de passer aux énergies propres (voir lien).

• Le Royaume-Uni qui voit ses ressources pétrolières de la Mer du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) diminuer rapidement année après année, a décidé d'exploiter au plus tôt son gisement éolien qui est le plus important d'Europe. Plusieurs projets en cours sont les plus importants au monde dans la situation actuelle.

• Au Canada, la production d'électricité par le vent est en augmentation, surtout dans les Prairies et au Québec. Dans cette dernière province, la compagnie d'état Hydro-Québec (Hydro-Québec est une société d'État appartenant au gouvernement du Québec. Elle est responsable de la production, du transport et de la distribution de l’électricité au Québec. Son siège social est...) achète déjà 200 GWh à des producteurs privés de la région gaspésienne. Le gouvernement fédéral a annoncé un programme incitatif qui devrait porter la puissance installée à 10 GW d'ici la fin de 2015 ( source ACEE Canadienne ).

Rang ( Mathématiques En algèbre linéaire, le rang d'une famille de vecteurs est la dimension du sous-espace vectoriel engendré par cette famille. Le théorème du rang lie le rang et la dimension du noyau d'une...)	Pays (fin 2006)	MW
01	Allemagne	20 622
02	Espagne	11 615
03	États-Unis	11 603
04	Inde	6 270
05	Danemark	3 136
06	Chine	2 405
07	Italie	2 123
08	Royaume-Uni	1 963
09	Portugal	1 650
10	France	1 567
11	Pays-Bas	1 560
12	Canada	1 451
13	Japon	1 394
14	Autriche	965
15	Australie	817
16	Grèce	756
17	Irlande	643
18	Suède	564
19	Norvège	325
20	Brésil	237
	Total mondial	73 904
Source : World Wind Energy Association [11]

L'éolien en Europe

La capacité de production électrique éolienne déployée en Europe a augmenté de 154 % entre 2000 et début 2006, ce qui constitue plus de la moitié des nouvelles capacités de production installées durant cette période (données Eurostat).

Puissance éolienne installée dans l'union européenne fin 2005

Rang	Pays (fin 2005)	MW
01	Allemagne	18 427,5
02	Espagne	10 027,9
03	Danemark	3 128,0
04	Italie	1 717,4
05	Royaume-Uni	1 337,2
06	Pays-Bas	1 219,0
07	Portugal	1 021,6
08	Autriche	819,0
09	France	756,0
10	Grèce	573,3
11	Suède	492,0
12	Irlande	480,2
13	Belgique	167,4
14	Finlande	82,0
15	Pologne	71,8
16	Luxembourg	35,3
17	Estonie	32,0
18	Lettonie	24,0
19	République tchèque	20,3
20	Hongrie	17,5
21	Slovaquie	5,1
22	Lituanie	0,9
23	Chypre	0
24	Slovénie	0
25	Malte	0
Total européen		40 455,4
Source EurObserv'ER[12]

L'éolien en France

• Au début de l'année 2005, le parc éolien français comptait 629 éoliennes. La France avec ses DOM produisait 386 MW ce qui représentait moins de 1 % de sa consommation électrique totale.
  

Deuxième gisement éolien d'Europe (ressources en vent) après le Royaume-Uni, la France tente actuellement de combler le retard accumulé dans son exploitation. L'obligation d'EDF dans l'achat d'électricité d'origine éolienne rend les investissements éoliens rentables. Le parc installé en mars 2006 atteint les 1000 MW mais les objectifs affichés pour l'éolien sont de 10 000 MW en 2010 (6000 à 9000 éoliennes).^[13]
La première région productrice reste le Languedoc-Roussillon (17 parcs et 64 machines pour 162 MW), suivie par la Bretagne (125 MW), Champagne Ardennes (81 MW), la Picardie (71 MW), Rhône-Alpes (68 MW), la Lorraine (La Lorraine est le premier d’une série de deux navires, le second étant La Savoie. C’est, à l’époque, le plus grand paquebot français.) (65MW), le Nord-Pas-de-Calais (63 MW). Par la création de 8 parcs nouveaux produisant 170,2 MW, le Languedoc-Roussillon augmente son potentiel dans la période 2005 - 2007 et devrait rester la première région productrice en France.
Des régions comme l'Aquitaine, la Bourgogne (La Bourgogne est un paquebot de la Compagnie Générale Transatlantique, 1886 - 1898), la Franche-Comté et l'Alsace n'ont réalisé à cette date aucune implantation.

• 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.

Rang	Région (mars 2006)	MW
01	Languedoc-Roussillon	162
02	Bretagne	125
03	Champagne-Ardenne	81
04	Picardie	71
05	Rhône-Alpes	68
06	Lorraine	65
07	Nord-Pas-de-Calais	62
08	Centre	56
09	Auvergne	39
10	Midi-Pyrénées	25
11	Pays de la Loire	24
12	Provence-Alpes-Côte d'Azur	21
13	Corse	18
14	Basse-Normandie	13
15	Haute-Normandie	12
16	Poitou-Charentes	9
17	Limousin	9
18	Aquitaine	0
19	Bourgogne	0
20	Franche-Comté	0
21	Alsace	0
	Total France	861
Source : Ministère de l'Environnement

L'industrie de l'énergie éolienne évoluant très rapidement, il est utile de noter qu'aujourd'hui les chiffres ci-dessus ne sont plus du tout d'actualité. A titre d'exemple, début 2007, la région Centre à une capacité de 260 MW, dont 77 éoliennes situées dans le seul département d'Eure et Loir.

L'éolien en Champagne-Ardennes

L'éolien au Québec

La politique énergétique du Québec prévoit le développement de projets éoliens totalisant 4.000 MW d'ici 2013. Le développement du potentiel éolien du Québec se fait essentiellement par le recours aux entreprises privées qui sont sollicitées via un système d'appels d'offre. Plusieurs groupes réclament plutôt que la Société d'état Hydro-Québec développe elle-même ses propres projets éoliens et qu'elle demeure propriétaire des moyens de production d'électricité, comme c'est le cas avec la grande majorité des centrales hydro-électriques de la province.

L'avenir de l'énergie éolienne

La technologie

La montée du prix des énergies fossiles a rendu les recherches dans le domaine de l’éolien plus attractives pour les investisseurs.^{[réf. nécessaire]}.

La technologie actuellement la plus utilisée pour capter l’énergie éolienne consiste à placer au bout d’un axe horizontal des pales formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute...) une hélice. Certains prototypes utilisent un axe de rotation vertical.

La technologie à axe horizontal présente certains inconvénients :

• l'encombrement spatial est important, il correspond à une sphère (Une sphère est une surface à 3 dimensions dont tous les points sont situés à une même distance d'un point appelé centre. La valeur de cette distance commune au centre est appelée le rayon de la sphère. Elle n'inclut donc pas...) d’un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) égal à celui de l’hélice, reposant sur un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane fermée (c), appelée courbe directrice et gardant une...) de même diamètre. Un mât (Le mât est un espar vertical (mis à part le beaupré) servant à soutenir les voiles sur un bateau à voiles. De manière générale, c'est un pylône vertical.) de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) importante est nécessaire pour capter un vent le plus fort possible.
• le vent doit être le plus régulier possible, et donc interdit des implantations en milieu urbain ou dans un relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) très accidenté.
• une pale (Une pale d'hélice (avion) ou de rotor (hélicoptère) est une surface portante en rotation autour d'un axe. C'est un dispositif aéro ou hydrodynamique destiné à créer un déplacement des molécules du fluide dans...) de 40 mètres qui décrirait une rotation par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure...) verrait son extrémité avancer à une vitesse de 250 m/s, soit environ 900 km/h. C'est la raison qui explique le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets sur des éléments...) des pâles et une des raisons de la mise en arrêt des éoliennes par vent fort.
• la production énergétique dépend directement de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf....) du vent, indépendamment des besoins, il faut donc prendre en compte l'évolution journalière ou saisonnière de la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des courbes.) de charge, voire le stockage de l’énergie produite.

Les nouvelles éoliennes en cours de développement permettent d'aboutir à une technologie qui s’affranchit du bruit, de l’encombrement et de la fragilité (Fragilité Une substance solide est dite "fragile" si, lorsqu'on lui impose des contraintes mécaniques ou qu'on lui fait subir des déformations brutales...) des éoliennes à pales, tout en étant capables d’utiliser le vent quelle que soit sa direction et sa force. De nombreuses variantes sont étudiées par des essais réels en grandeur nature. Certaines éoliennes sont de petite taille (3 à 8 mètres de large, 1 à 2 mètres de haut), avec pour objectif de pouvoir les installer sur les toitures terrasses des immeubles d’habitation dans les villes, ou sur les toitures des immeubles industriels et commerciaux, dans des gammes de puissances allant de quelques kW à quelques dizaines de kW de puissance moyenne. Leur vitesse de rotation est faible et indépendante de la vitesse du vent. Leur puissance varie linéairement avec la vitesse du vent, qui peut varier de 5 km/h à plus de 200 km/h, sans nécessiter la célèbre "mise en drapeau" des éoliennes à pales.

Concernant le stockage de l’énergie, une piste est l’électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.) de l’eau et la production d’hydrogène, qui peut être stocké avant d’être reconverti en énergie selon les besoins au moyen d’une pile à combustible (Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que...), produisant de l’électricité et de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !). Le rendement global de ce cycle de production d'énergie est encore trop faible à l'heure actuelle pour rendre intéressant le stockage d'énergie par l'hydrogène. Les technologies liées à l'hydrogène nécessitent des progrès, principalement de coût de fabrication et de maintenance, avant de pouvoir passer à un stade industriel. Les premières piles à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.) raccordées sur des réseaux de distribution électrique ont été mises en service dans les années 1990.

D'après EDF pour ce qui concerne la France, Parmi les énergies renouvelables, l’éolien a le plus fort potentiel de développement et représentera une part majoritaire dans la production d’énergies renouvelables hors hydraulique. L’éolien apportera ainsi sa contribution à l’indépendance énergétique de la France^[14].

Aux Etats Unis , une entreprise a conçu de nouvelles éoliennes qui produisent de l'air comprimé (L'air comprimé est de l'air ambiant, mis sous pression avec un compresseur, le plus souvent aux alentours de 10 bars mais parfois jusque 300 bars.) au lieu de l'électricité . Dans la nacelle des éoliennes au lieu d'un alternateur se trouve donc un compresseur d'air . L'air comprimé est stocké et permet de faire tourner un alternateur aux moments où les besoins se font le plus sentir . Le stockage permet de ne plus injecter en direct l'électricité sur le réseau au fil du vent . Du point (Graphie) de vue du stockage de l'énergie , cette façon de faire permet également d'économiser 1 conversion d'énergie . Avec le stockage sous forme d'hydrogène par exemple , il y a 2 conversions : électricité en hydrogène , puis hydrogène en électricité . Ici , il n'y en a qu'une : air comprimé en électricité . D'où une économie sur les pertes de conversion due au stockage / déstockage . Même si cette seule conversion entraîne encore des pertes , elles sont compensées par un prix de vente plus intéressant de l'électricité que l'on peut produire lors des fortes demandes , là où les prix sont nettement supérieurs . La production de l'électricité éolienne au seuls moments des pointes de consommation pourrait également permettre de ne plus surdimentionner les capacités de production électriques actuellement destinées à pouvoir passer en sécurité les maximums de consommation . Certains pensent même que l'on pourrait utiliser directement l'air comprimé ainsi produit pour alimenter des voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des moyens de...) automobiles propulsée avec ce fluide (Les fluides sont des milieux parfaitement déformables. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines conditions (températures et/ou...) .

L'éolien offshore

L'installation de fermes éoliennes offshore est l'une des voies de développement de l'éolien, car elle s'affranchit en grande partie du problème des nuisances esthétiques et de voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la...), d'autre part le vent est beaucoup plus fort et constant qu'à terre. Cette solution permet le développement technique progressif d'éoliennes de très grande puissance.

Ainsi , la production d'électricité éolienne en mer est plus importante qu'à terre à puissance équivalente. On donne couramment comme moyenne 2 500 MWh par MW installé en mer au lieu de 2 000 MWh par MW installé à terre. Dans les zones maritimes géographiquement très favorables à l'éolien, les estimations des études indiquent le potentiel de cas extrèmes de 3 800 MWh par MW installé.

Diverses solutions sont envisagées pour diminuer le coût du kWh produit. Parmi les solutions étudiées, on peut noter :

• la construction d'éoliennes de plus grande puissance, produisant de 5 à 10 MW par unité ;
• la mise au point de systèmes flottants, ancrés, permettant de s'affranchir des coûts des fondations (Les fondations d'un ouvrage assurent la transmission et la répartition des charges (poids propre et surcharges climatiques et d'utilisation) de cet ouvrage sur le sol. Le mode de fondation sera établi suivant...) de pylones à grande profondeur.

Les projets des futures éoliennes offshore, à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien...) 2010, visent une puissance de 10 MW unitaire, avec un diamètre de pales de 160 mètres.

Une option permettant de réduire le coût d'investissement au kW installé pourrait être à terme de coupler sur le même pylone une éolienne offshore et une ou plusieurs hydroliennes.

En France, la Compagnie du vent a annoncé en novembre 2006 son projet (Un projet est - dans un contexte professionnel - une aventure temporaire entreprise dans le but de créer un produit ou un service unique:) de parc des Deux Côtes, un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble, désigne intuitivement une collection d’objets (que l'on appelle éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de 156 éoliennes totalisant 702 MW, à 14 km au large de la Seine-Maritime et de la Picardie. En Angleterre, le consortium London Array a un projet à 20 km de l'embouchure de la Tamise, qui représenterait 271 turbines pour une puissance allant jusqu'à 1 000 MW ^[15]. Avec le projet additionnel de Thanet, c'est maintenant 1800 MW qui devraient être installés dans l'estuaire (L'estuaire est la portion de l'embouchure d'un fleuve où l'effet de la mer ou de l'océan dans lequel il se jette est perceptible. Cette définition conduit à une controverse. Ainsi certains défendent...) de la Tamise . Le projet Britannique de Triston Knol fera quant à lui 1 200 MW.

Un concept encore plus innovant est développé par la compagnie norvégienne Norks Hydro (spécialisée dans l'exploitation pétrolière et gazière offshore) : il consiste à créer des champs d'éoliennes flottantes, par 200 à 700 m de fond. Le principe est d'utiliser un caisson flottant en béton (Béton est un terme générique qui désigne un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable, gravillons) agglomérés par un liant.) (ancré au fond au moyen de câbles) pour soutenir l'éolienne. Ce projet révolutionnerait l'éolien offshore, car il permettrait de ne plus se soucier de la profondeur, et donc d'installer des champs géants (jusqu'à 1 GW de puissance installée) loin des côtes. Cela permettrait par ailleurs de réduire le prix des champs éoliens offshore, en évitant la construction de coûteuses fondations sous-marines. ^[16]

L'éolien urbain

L'éolien urbain est un concept qui suppose que l'on peut installer et exploiter des éoliennes en milieu urbain. L'éolien urbain recherche des turbines éoliennes compactes capables de proposer une production d'électricité décentralisée, qui s'affranchirait du transport et des pertes générées.

Les turbines éoliennes existantes n'ont encore jamais atteint des rendements intéressants en milieu urbain. Toutefois, les concepteurs ont déjà mis au point des prototypes sur lesquels il n'y a plus de pales comme celles d'une hélice d'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un...), mais un rotor fixé à ses deux extrémités, équipé de lames pour procurer un couple constant quelle que soit leur position par rapport à l'axe du vent. Dans certains projets est ajouté au rotor un stator extérieur, élément fixe destiné à dévier la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) du vent afin d'optimiser le rendement de l'ensemble. La conception mécanique des turbines éoliennes les rend résistantes aux vents violents, et les affranchit du besoin d'être arrêtées quand le vent dépasse la vitesse de 90 km/h. Leur production est quasiment proportionnelle à la vitesse du vent jusqu'à plus de 200 km/h, sans palier limitant comme sur les éoliennes classiques.

Projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.) des productions électriques mondiales éoliennes et nucléaires

Depuis une dizaine d'années , la production d'électricité éolienne mondiale double approximativement tous les trois ans :

• 1997 : 8 GW / 16 TWh
• 2000 : 18 GW / 36 TWh
• 2003 : 39 GW / 78 TWh
• 2006 : 74 GW / 148 TWh

en continuant cette tendance on obtient :

• 2009 : 150 GW / 300 TWh
• 2012 : 300 GW / 600 TWh
• 2015 : 600 GW / 1 200 TWh
• 2018 : 1 200 GW / 2 400 TWh
• 2019 : 1 560 GW / 3 120 TWh (croissance de 30 % en un an)

La production d'électricité nucléaire mondiale plafonne autour de 2 650 TWh. Depuis des années, on se trouve soit un peu en dessous, soit un peu en dessus de ce chiffre moyen (source : Agence internationnale de l'énergie). Cette production semble devoir monter légèrement dans la décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.) qui vient à cause de politiques volontaristes. Mais la croissance devrait être modérée, car en contrepartie, de nombreuses centrales arrivent en fin de vie.

Dans ces conditions, et sous réserve que ces tendances ne changent pas, on voit que d'ici une douzaine d'années la production d'électricité mondiale éolienne et nucléaire feront jeu égal. Même si la tendance engagée dans la production d'électricité éolienne fléchissait pour monter moins vite, cette rencontre ne manquera pas de se produire, puisque de toute façon, les réserves mondiales d'uranium (Table complète - Table étendue) seront épuisées un jour, ce qui n'est pas le cas pour le vent.

Débat sur l'énergie éolienne

Il existe une polémique, qui date de l'origine du moulin à vent, et porte sur les différentes nuisances (visuelles, sonores, etc.) et sur les intérets (économiques, emplois, etc.) de l'énergie éolienne.

Repères

• L'éolien off-shore est une solution pour réduire le problème d'intermittence du vent, et donc de la production d'électricité.
• Les autres axes de progrès escomptés sont le mix-énergétique (vent, solaire, géothermie) et le progrès du stockage de l'énergie.
• Les pays les plus avancés dans le développement de l'éolien (Allemagne, Danemark, etc.) résolvent les problèmes de l'intermittence avec notamment le thermique mais aussi l'achat d'électricité produite par d'autres pays.
• Les projections du "Scénario énergétique tendanciel à 2030 pour la France - DGEMP-OE(2004) - synthèse des travaux réalisés en 2004 par l’Observatoire de l’énergie de la Direction générale de l’énergie et des matières première" misent sur un potentiel éolien de 43 TWh en 2030, soit 11% de la production nucléaire à cette date, avec un potentiel installé de 19 GW en éolien, de 50 GW en nucléaire, pour un total de 144 GW de puissance nette installée. ^[17]