Énergie éolienne

L’énergie éolienne est l’énergie du vent et plus spécifiquement, l’énergie directement tirée du vent au moyen d’un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent. L’énergie éolienne est une des formes d'énergie renouvelable.

Elle tire son nom d’Éole (en grec ancien Αἴολος, Aiolos), le maître des Vents dans la Grèce antique.

L’énergie éolienne peut être utilisée de trois manières :

• Conservation de l’énergie mécanique: le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (Navire à voile ou char à voile), pour pomper de l’eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour irriguer ou abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d’un moulin.
• Transformation en force motrice (pompage de liquides, compression de fluides...)
• Production d'énergie électrique ; l’éolienne est alors couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne au sein d'un système « autonome » avec un générateur d’appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d'énergie.

Pendant des siècles, l'énergie éolienne a été utilisée pour fournir un travail mécanique. 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 en énergie et la présence d'énergie éolienne soient 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 1990, l'amélioration technologique des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 5 MW et le développement d'éoliennes de 10 MW est en cours. Ces unités se sont démocratisées et on en retrouve aujourd'hui dans plusieurs pays. Ces éoliennes servent aujourd'hui à produire du courant alternatif pour les réseaux électriques, au même titre qu'un réacteur nucléaire, un barrage hydro-électrique ou une centrale thermique au charbon. Cependant, les puissances générées et les impacts sur l'environnement ne sont pas les mêmes.

• La puissance d’un outil de production d’électricité se mesure en GW (gigawatt) et son multiple par 1000, le TW (térawatt). La production d’électricité (l'énergie produite) se mesure en GWh (gigawatt-heure) et en TWh (térawattheure).

• Comme presque toutes les énergies renouvelables (exceptées les énergies géothermique et marémotrice), l’énergie éolienne est une forme indirecte de l’énergie solaire. Or, la Terre reçoit en 30 minutes l’équivalent en énergie solaire de la consommation annuelle de l’humanité, tous types d’énergies confondus. De 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 par la photosynthèse .

• Une éolienne de 2 MW fonctionnant à pleine puissance pendant 1/4 de l’année produit 4 à 5 millions de kWh, soit l’électricité domestique consommée par 4 000 personnes en moyenne (hors chauffage) . Une éolienne 5MW offshore produit plus de 15 GWh par an, soit de quoi alimenter 10000 voitures électriques standards (type Renault Mégane 100% électrique) qui parcourent chacune 10000km par an.

• En 2007, l’Allemagne disposait de 22,3 GW de puissance éolienne installée, les États-Unis 16,8 GW, l’Espagne 15,1 GW, l’Inde 8 GW, la Chine 6,1 GW et la France 2,4 GW (uniquement à terre). En 2008, les États-Unis sont devenus le premier pays pour la capacité d’énergie éolienne avec 25 170 MW installés devant l’Allemagne (23 902 MW). Ce secteur emploie 85 000 Américains.

• En France, le potentiel éolien est très important (le 2 d’Europe) : 20 GW terrestres pour une production de 50 TWh par an, et 40 GW offshore pour une production de 150 TWh par an, soit un potentiel éolien théorique de 200 TWh par an. S’il était disponible en 2040, il représenterait alors 31 % de la consommation française prévisible d’électricité. Cette production de 200 TWh/an se répartirait ainsi : 8000 éoliennes offshore de 5 MW sur 40 grandes centrales installées entre 15 et 40 km de la côte, à des profondeurs maximales d’eau de 200 m ; 8000 éoliennes terrestres de 3 MW, soit moins du quart du nombre de pylônes très haute tension (400 kV) installés en France (qui mesurent 50 à 55 m de haut - et jusqu’à 100 m dans les zones vallonnées, contre 80 à 100 m pour les mâts des grandes éoliennes).

(chiffres de 2006)

Éléments comparatifs sur la puissance

• un aérogénérateur : de quelques kW jusqu'à 6 MW ; la plupart des grandes éoliennes installées aujourd'hui en France ont une puissance de 1 à 3 MW. En général, elles sont rassemblées en fermes éoliennes de 6 à 210 MW.
• une centrale thermique à flamme : 120 à 720 MW (en France)
• une centrale solaire photovoltaïque : de quelques centaines de watts à 20 MW (record 20 MW : centrale solaire de Beneixama en Espagne)
• une centrale solaire thermodynamique : de 2 à 350 MW (record : 354 MW avec la centrale de Luz Solar Energy dans le désert de Mojave en Californie, États-Unis)
• une centrale hydro-électrique : de quelques kW à 3 000 MW (record : 32 turbines de 700 MW soit 22 400 MW au Barrage des Trois-Gorges en Chine)
• un réacteur nucléaire : de l'ordre de 900 à 1 300 MW en général (record : 1 550 MW à la centrale nucléaire de Civaux au sud de Poitiers) .

Éléments comparatifs sur la production

La puissance est représentative du pic de production possible, mais l'énergie produite va dépendre de la durée de fonctionnement effective (le facteur de charge), qui pour l'énergie éolienne dépend de la météorologie. Ce paramètre est économiquement très important, car le montant d'investissement (donc le montant des frais financier) dépend de la puissance maximale installé, il est donc important de maximiser son utilisation.

• Le solaire photovoltaïque produit environ entre 1000 et 1 200 MWh par MW de puissance installée en France, cela peut monter à 2 000 MWh par MW dans les meilleurs (et rares) sites européens. Cette productivité varie selon l'ensoleillement du lieu et non pas en fonction du rendement des installations. Les chiffres annuels de production solaire photovoltaïque annoncés par différents pays montrent des cas extrêmes : en Allemagne ils sont de 574 MWh par MW (équivalent à 574 heures à pleine puissance sur 8760 d'une année, soit 6,5% du temps), et en Californie de 1 458 MWh par MW (équivalent à 1458 heures à pleine puissance, soit 16,6% du temps).
• Une éolienne a, en moyenne, une production équivalente à un peu moins de de 2000 heures à pleine puissance (voir infra).
• Une tranche nucléaire de 1 000 MW de puissance électrique peut délivrer, en l'absence d'incident et dans le cadre d'un fonctionnement en base, environ 8 000 GWh par an, soit 8000 heures à pleine puissance, chiffre théorique dont on se rapproche à environ 95 % en France lorsque la centrale fonctionne en base. Cependant il est compliqué de réduire la production d'une centrale et si elle excède la consommation, il faut la jeter ou la stocker, ce qui, en France, est réalisé grâce à des stations de pompage-turbinage ("STEP") ; dans ce cadre les centrales ont des facteurs de charge de l'ordre de 80 %, correspondant à une production annuelle de 6 600 MWh par tranche de 1 MW électrique, soit 6600 heures à pleine puissance.
• Les centrales à combustible fossile (charbon, fioul, gaz) peuvent également assurer une production de fond dite « de base », et dans ce cadre leur taux de disponibilité est comparable à celui du nucléaire. Le coût de production d'un kWh d'origine thermique est supérieur à celui d'un kWh d'origine nucléaire, et contrairement à une centrale nucléaire une centrale thermique se démarre et s'arrête très rapidement (notamment lorsqu'elle fonctionne au gaz), ce qui explique l'utilisation du nucléaire comme fournisseur de base quand il est disponible (comme en France) ; dans ce cas, les centrales thermiques sont utilisée pour ajuster la production à la demande, leur durée de fonctionnement n'est pas fixé par leur caractéristiques mais par la demande.

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 .

Énergie éolienne dans le réseau électrique français

Le gestionnaire du réseau électrique français (RTE), estime que l'intégration de l'électricité éolienne dans le réseau actuel est possible sans difficultés majeures à hauteur de 10 à 15 GW, en particulier grâce à la présence en France de 3 gisements de vent indépendants, qui permettront un lissage de la production bien meilleur qu'en Allemagne ou au Danemark.

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. On note également l'existence d'un projet, non encore réalisé, visant à intégrer des éoliennes de type Darrieus dans les pylônes électriques : le projet Wind'It.

RTE (Réseau de transport d'électricité), une filiale de EDF, achemine le courant électrique à travers le réseau. Ce courant électrique doit avoir une fréquence de 50 Hz (en France comme dans de nombreux pays à travers le monde, voir article : Réseau électrique).

Une éolienne raccordée au réseau se doit donc de fournir cette fréquence, quelle que soit la vitesse du vent. Cette fréquence constante peut passer par une vitesse de rotation constante des pales. Cette dernière est alors obtenue par régulation notamment avec l'orientation des pales. Mais il est également possible de faire fonctionner une éolienne à vitesse de rotation variable en utilisant un convertisseur de fréquence tel qu'un cycloconvertisseur.

Dans le cas d'une éolienne synchrone, 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 sec qui s'opposent à la rotation de l'hélice. 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, elle est donc automatiquement déconnectée du réseau.

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. Certaines éoliennes récentes continuent à tourner mais à vitesse réduite, diminuant ainsi le nombre de déconnexions du réseau et augmentant la production moyenne par vent fort.

La loi française oblige EDF à acheter le courant produit par tout système de production d'électricité, avec un prix d'achat bonifié pour l'éolien (sauf pour les éoliennes de plus de 12 MW), pour favoriser cette jeune filière en plein développement et permettre à la France d'atteindre les objectifs de la directive européenne.

Le 4 mars 2009, un décret a adapté le dispositif des certificats d'achat aux « zones de développement de l'éolien ». Ces certificats (CODOA) ouvrent droit à l'obligation d'achat d'électricité aux installations éoliennes en « zones de développement de l'éolien » ou ZDE ; Le Codoa impliquait antérieurement une puissance inférieure ou égale à 12 MW (limite fixée décret 2000-1196 du 6 décembre 2000) et une distance d'au moins 1,500 m entre deux parcs éoliens exploités par un même opérateur). En ZDE, ces limites de puissance et de distance n'ont plus d'objet puisque la puissance minimale et maximale y sont fixées par l'arrêté préfectoral de création de la ZDE. Le préfet devra publier au plus tard le 1 février de chaque année un état des ZDE du département faisant apparaître notamment la puissance résiduelle de chaque zone pouvant encore ouvrir droit à obligation d'achat. le CODOA n'est valable que pour la durée du contrat d'achat d'électricité et est annulé si l'installation n'a pas été mise en service (sauf prolongation sur demande justifiée). En cas de recours contentieux contre l'une des autorisations nécessaires à la construction et à l'exploitation de l'installation, le délai de trois ans est suspendu jusqu'au prononcé d'une décision juridictionnelle irrévocable.
Rem : Le Codoa n'est pas nécessaire pour toute personne demandant à bénéficier de l'obligation d'achat d'électricité photovoltaïque par unité d'une puissance installée inférieure ou égale à 250 kW crête.

Le rendement énergétique (de même que la puissance développée) des éoliennes est fonction de la vitesse du vent, plus précisément du cube de cette vitesse. 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 ou plus récemment, hydrogène).

Des milliers d’éoliennes fonctionnent à l’heure actuelle dans diverses régions du monde, avec une capacité totale de plus de 159 213 MW à fin 2009, et l’Europe y prend part à 47,9% (fin 2009). Ne sont pas comptabilisées dans ce total quelques compagnies privées reliées ou non au réseau. Les pays qui s'intéressent au développement de l'éolien sont encore en phase de premier investissement (mise en service de champs d'éoliennes qui n'existaient pas auparavant). De fait, les capacités installées croissent en permanence mais à des rythmes différents selon les pays, et classer les États par puissance installée donne un résultat mouvant d'une année à l'autre. Néanmoins, il ressort des chiffres actuels que les plus gros pays investisseurs sont les pays occidentaux (Amérique et Europe), mais l'Asie, avec l'Inde et la Chine, commence à tenir un rang important.

L’Allemagne est l'un des principaux producteurs d’électricité éolienne avec 22 247 MW de puissance installée à la fin de l’année 2007. Avec plus de 30 000 emplois, cette activité est le troisième poste d'exportation du pays. Le Danemark voisin est le plus important fabricant mondial d'éoliennes et compte 500 watts éoliens par habitant (contre 40 en France) en 2008 ( 2 445 MW installé /60 millions d'habitants ⇒ 40,75 watts de puissance éolienne installé par personne). En 2008, les États-Unis sont devenus le premier pays pour la capacité d’énergie éolienne avec 25 170 MW installés devant l’Allemagne (23 902 MW). Ce secteur emploie 85 000 Américains.

L’Espagne qui a une puissance installée de 15 145 MW. La France était en 2007 le 6 producteur d’énergie éolienne en Europe avec 2 455 MW (WWEA 2006).

À titre de comparaison, la puissance installée en énergie nucléaire est de 21 000 MW en Allemagne, de 63 000 MW en France et de 98 000 MW aux États-Unis (chiffres de 2003 )

Le Maroc, deuxième producteur d’énergie éolienne du continent africain, avait 140 MW de puissance installée en (2007) ; cette puissance est passée à plus de 300 MW en 2009.

Les chiffres ci-dessus doivent être pondérés en tenant compte du facteur de charge, c’est-à-dire de la durée de fonctionnement et de production de l’équipement dans une année. En France, les éoliennes terrestres fonctionnent avec un facteur de charge moyen de 25 % par année. Par exemple pour l’Allemagne il n’est que de 16 % en 2005, contre un facteur de charge de plus de 80 % pour une centrale nucléaire.

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 (hors offshore).

Selon l’Observatoire des Énergies Renouvelables, dans un rapport publié par EDF, l’éolien est actuellement la filière énergétique la plus dynamique 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, et représente désormais 12,4 % de la production d’ENR (énergies renouvelables) de l’UE, en passe de dépasser la production à partir de biomasse (production : 12,9 %, croissance : 10,8 %) comme 2 source électrique d’origine renouvelable, après l’hydraulique (production : 73,3 %, croissance nulle).

De nouvelles fermes éoliennes en mer (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 2 % de la production de l’électricité dans le monde. La taille la plus rentable et la plus pratique pour les éoliennes actuellement commercialisées semble être autour de 600 kW à 3 MW, groupées dans de grandes fermes éoliennes. Les nouvelles technologies en cours de développement cherchent à produire des systèmes beaucoup plus souples en termes de « puissance rentable ».

• 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.

• Le Danemark, a repris le développement de ses installations depuis 2008. La production d’électricité éolienne dans ce pays représente maintenant sensiblement 21 % de sa consommation d’électricité. La programmation d'autres parcs mèneront cette production à 25 % dans les années immédiates qui viennent grâce à l'utilisation de STEP situées en Norvège ( voir plus loin le paragraphe sur le stockage ).

• En 2007, la capacité éolienne installée aux États-Unis a augmenté de 45 % et 9 milliards de dollars ont été investis dans ce secteur. Les éoliennes fournissent 1 % de l’électricité américaine, soit l’équivalent de 4,5 millions de foyers. Le Texas est devenu en 2006 le premier état producteur d’énergie éolienne du pays, devant la Californie. À la fin 2007, les éoliennes installées au Texas développaient une puissance totale de 4 356 mégawatts, contre 2 439 mégawatts en Californie, et 1 300 mégawatts au Minnesota et en Iowa. Des projets éoliens sont en cours d’étude au Texas : Shell et TXU Corporation prévoient de construire la plus grande ferme éolienne du monde d’une puissance de 3000 mégawatts. En 2008, le milliardaire texan T. Boone Pickens, magnat du pétrole, a commandé auprès de General Electric 667 turbines éoliennes pour deux milliards de dollars. Lire l'article Énergie éolienne aux États-Unis.

• La Chine, qui reste en 2005 le 3 plus gros producteur d’énergie électrique derrière les États-Unis (4 239 TWh) et l’Europe (3 193 TWh) avec 2 500 TWh produits (source Agence Internationale de l’Énergie), est devenu le 5 producteur mondial d’énergie éolienne en 2007 derrière l’Allemagne, l’Espagne, les États-Unis et l’Inde. Son objectif est une puissance éolienne installée de 20 GW en 2020, soit une augmentation de plus de 1 GW par an. Cet effort est malgré tout extrêmement modeste en regard de sa production d’électricité qui a augmenté de 860 TWh en 3 ans (1 640 TWh en 2002), essentiellement par une multiplication de centrales au charbon. Ce pays a déclaré récemment (10 février 2007) ne pas avoir les moyens de passer aux énergies propres (voir lien).

• Le Royaume-Uni, dont les gisement pétroliers de la Mer du Nord sont en voie d'épuisement, 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 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).

• En Belgique, les éoliennes ont aussi le vent en poupe ces dernières années. La puissance installée est passée de 170 MW en 2005 à 287 MW en 2007. La production maximale disponible dans le pays est toutefois estimée à environ 2 000 MW. Des parcs offshore devraient apparaître dans les années futures avec notamment un parc de 300 MW au large de Zeebruges.

Principales sociétés productrices d'énergie éolienne Les principaux producteurs d'énergie éolienne dans le monde sont (par ordre décroissant de puissance installée en mégawatt, fin 2007) :

• Iberdrola (Espagne) (plus de 5 000 mégawatts installés)
• FPL Energy (États-Unis) (4 000 MW)
• Acciona (Espagne) (plus de 2 000 MW)
• Babcock Brown (Australie) (vers 1 500 MW)
• EDF énergies nouvelles (France) (vers 1 218 MW)
• Endesa (Espagne) (plus de 1 000 MW)
• EDP (Portugal) (plus de 1 000 MW)

Principales sociétés fabricantes d'éoliennes :

• États-Unis : General Electric Energy, SUREnergy, Kenetech, Zond, Enron, Clipper, Tacke, Nordic Windpower, Jacobs, Windmatic
• Chine : Goldwind, Windey, Sinovel, DEC, Dongfang
• Allemagne : Dewind, Enercon, Nordex, Repower, Siemens, Multibrid, Bonus, Neg Micon, Fuhrlander, Windstrom Frisia, Vensys, Bard, Südwind, e.n.o. energy, Innovative Windpower, PowerWind, Avantis, Eviag
• Espagne : Ecotecnia, Gamesa, Made, Acciona, Navantia-Siemens, M Torres, ACSA
• Inde : Suzlon, Kenersys, NEPC, RRB Energy, Ghodawat, Pioneer Wincon
• Italie : Leitwind
• France : Jeumont, Vergnet, Alizeo
• Danemark : Vestas, Nordtank, Wind World, Norwin, Wincon, Danwin, Dencon, DWP, Vindsyssel, Wicon
• Canada : AAER, AWE
• Pays-Bas : Windmaster, Lagerwey, Darwind, EWT, NedWind
• Japon : Mitsubishi, Subaru
• Autriche : Windtec
• Belgique : Turbowinds
• Nouvelle-Zélande : Windflow
• Norvège : Scanwind
• Corée du Sud : Unison
• République tchèque : Wikov
• Finlande : Winwind
• Panama : ITP

En Europe

L’UE a décidé de produire 20 % de son électricité en énergie renouvelable, propre et sûre d’ici 2020. Ceci ne peut se faire sans éoliennes offshores, et donc sans établir un réseau électrique interconnecté capable de livrer l’électricité produite avec irrégularité en mer Baltique ou en mer du Nord au reste de l’Europe, ce qui est une des deux priorités annoncées par le commissaire européen à l’énergie Andris Peibalgs fin novembre 2007. Celui-ci a confié une mission de coordination à l’Allemand Goerg Wilhmelm Adamowitsh.

La capacité de production électrique éolienne déployée en Europe a été multipliée par 5 entre l'année 2000 et fin 2007. Selon l'EWEA (European Wind Energy Association), 2009 a encore été une année record avec l'installation de 10.263 MW de nouvelles capacités éoliennes installées, et environ 10 000 MW supplémentaire sont attendus en 2010 par l'EWEA .

En France

Second gisement éolien d'Europe (ressources en vent) après le Royaume-Uni, la France tente actuellement de combler le retard accumulé alors qu'elle bénéficie d'un potentiel éolien important. Le projet de parc éolien en mer des Deux-Côtes est actuellement à l'étude. Selon EDF, « 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 » . L’obligation faite à EDF de racheter l'électricité d’origine éolienne à plus du double de son prix de revient et ce, contre l'avis de la Commission de régulation de l'énergie rend les investissements éoliens attractifs. Les objectifs affichés pour l'éolien sont de 10 000 MW en 2010 (6 000 à 9 000 éoliennes).

En 2009, selon un sondage du CREDOC, 72 % des Français (59 % en Ile de France où les habitants disent se sentir moins concernés) seraient favorables à une implantation d'éoliennes sur leur commune. Sur 28 % des opposants à une telle implantation, la moitié disent être contre pour des raisons paysagères et 8 % parce qu'ils craignent être gêné par du bruit (plus souvent des femmes et personnes non-diplômées). Seuls 2 % des sondés (plutôt des hommes et diplômés du supérieur) reprochent à cette l'éolien un trop faible rendement. L'adhésion est la plus forte dans les petites communes. Une étude précédente avait déjà montré que les riverains de parcs éoliens existants soutiennent massivement ces implantations.

En 2009, 1.036 MW éoliens supplémentaires ont été raccordés au réseau français, permettant un gain en capacité de production légèrement inférieure à celui de 2008 qui était de 1.055 MW .
Fin 2009, le parc, largement réparti sur le territoire, approchait les 4 600 MW, dont une part marginale dans les DOM (0,8 %), pour une production de 7,6 TWh, soit 1,5 % de la consommation électrique nationale. Mais 5 régions (Picardie, Lorraine, Bretagne, Centre et Champagne-Ardenne) sont mieux équipées avec 55 % de la puissances installées . Le petit éolien (moins de 36 kW) a connu une croissance de 26 % avec 203 installations cumulant 1,8 MW . 7,6 TWh éolien ont été produits en 2009, soit presque 2 TWh de plus qu'en 2008 (+ 33 %) faisant progresser la part de l’éolien dans la consommation électrique nationale de + 1,5 % en 2009 .

Ce qui représentait 1 718 éoliennes au 1 septembre 2007 (DOM / TOM compris ; voir énergie éolienne à La Réunion).

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 hydroélectriques de la province.

La technologie

La montée du prix des énergies fossiles a rendu les recherches dans le domaine de l’éolien plus attirantes pour les investisseurs.

La technologie actuellement la plus utilisée pour capter l’énergie éolienne utilise une hélice sur un axe horizontal. Certains prototypes utilisent un axe de rotation vertical : une nouvelle technologie à axe vertical est celle du kite wind generator (inspirée du kitesurf) qui, pour capter un vent le plus fort possible, utilise des câbles et des ailes qui peuvent arriver à 800/1 000 m de hauteur.

La technologie à axe horizontal présente certains inconvénients :

• L'encombrement spatial est important, il correspond à une sphère d’un diamètre égal à celui de l’hélice, reposant sur un cylindre de même diamètre. Un mât de hauteur 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 très accidenté.
• La vitesse de l'extrémité d'une pale croit rapidement avec sa taille, au risque de causer défauts de fonctionnement et bruits pour le voisinage. Dans la pratique, les pales des grandes éoliennes ne dépassent jamais une vitesse de l'ordre de 100 m/s à leur extrémité. En fait, plus l'éolienne est grande, et moins le rotor tourne vite (moins de 10 tours/minute pour les grandes éoliennes offshore).

Les nouvelles éoliennes en cours de développement visent à aboutir à une technologie qui s’affranchit du bruit, de l’encombrement et de la fragilité des éoliennes à pales, tout en étant capables d’utiliser le vent quelle que soit sa direction et sa force. De nombreuses variantes sont étudiées par des essais réels en grandeur nature. Certaines éoliennes sont de petite taille (3 à 8 mètres de large, 1 à 2 mètres de haut), avec pour objectif de pouvoir les installer sur les toitures 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 le cube de la vitesse du vent (la vitesse du vent en m/s élevé à la puissance 3, quand la vitesse du vent est doublée la puissance est multipliée par 8), qui peut varier de 5 km/h à plus de 200 km/h, sans nécessiter la « mise en drapeau » des éoliennes à pales.

Rendement des éoliennes

Les éoliennes sont caractérisées par leur rendement en fonction de la vitesse du vent. Les éoliennes actuelles présentent une courbe plafonnée et limitée à des vents de moins de 90 km/h.

Les éoliennes en cours de développement sont conçues pour fonctionner avec des vents dépassant les 200 km/h et produire une quantité d’énergie proportionnelle à la vitesse du vent sur la totalité de la plage de fonctionnement.

L'Ademe a commandé un rapport à la société Climpact. Les résultats de ce rapport indiquent que par les effets du réchauffement climatique, les vents servant à la production éolienne d'énergie devraient diminuer de près de 10 % d'ici à 2100.

Le stockage

Énergie intermittente et incontrôlable, l'éolien a besoin de grandes capacités de stockage :

1. Pour stocker l'énergie éolienne en site isolé. La limite est l'investissement en capacité de stockage par batteries de grande capacité, qui coute cher et peut être polluant.

2. En tant que stockage tampon en complément de la production d'un parc éolien. Lorsque la production éolienne faiblit, le déstockage fournit le complément pour garder la production finale quasi stable. Lorsque la production éolienne est suffisamment forte, il y a reconstitution du stock. Ainsi les 2 courbes de production éolienne et stockage sont opposées et complémentaires. La somme des deux fournit au réseau une courbe de production lissée (comme au parc éolien de Sapporo au Japon).

Sur le plan purement technique, le dernier retour d'expérience sur une tentative visant le 100 % de production d'électricité d'origine renouvelable, initiée en Allemagne en 2006 à la demande de Mme Merkel, démontre qu'il est possible d'y parvenir. Ce qui pourrait permettre à terme de rendre l'Allemagne totalement indépendante en énergie électrique. Pour tenter cette expérience, le stockage de type STEP (stations de transfert d'énergie par pompage) a été utilisé pour la partie éolien, exactement comme le fait la France avec le nucléaire pour adapter la production peu souple des centrales à la variabilité de la demande journalière (dont la courbe peut être consultée ici : [6]).

Aux États-Unis, une entreprise conçoit de nouvelles éoliennes qui produisent de l'air comprimé 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. Du point de vue du stockage de l'énergie, cette façon de faire impose une conversion d'énergie (de l'air comprimé vers l'électricité, avec un rendement réduit), mais permet de positionner la production électrice sur le pic de consommation, où l'électricité est payée plus chère, avec une conversion de moins que par le processus classique (électricité vers stockage puis stockage vers électricité). Certains pensent même que l'on pourrait utiliser directement l'air comprimé ainsi produit pour alimenter des voitures automobiles propulsées avec ce fluide.

Sur le même principe, on peut concevoir d'utiliser l'énergie éolienne pour pomper directement de l'eau, en suivant le principe des STEP.

L'éolien en mer

L'installation de fermes éoliennes en mer 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. D'autre part le vent est beaucoup plus fort et constant qu'à terre : un régime de marche de 96% est par exemple estimé en mer du Nord . 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 extrêmes 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 de pylônes à grande profondeur.

Les projets des futures éoliennes en mer, à l'horizon 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 pylône une éolienne offshore et une ou plusieurs hydroliennes.

En France, la Compagnie du vent a annoncé en novembre 2006 son projet de parc des Deux Côtes, un ensemble de 141 éoliennes totalisant 705 MW, à 14 km au large de la Seine-Maritime et de la Somme. 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 . Avec le projet additionnel de Thanet, c'est maintenant 1 800 MW qui devraient être installés dans l'estuaire de la Tamise. Le projet britannique de Triston Knol fera quant à lui 1 200 MW.

La compagnie norvégienne Norsk Hydro, spécialiste dans l'exploitation pétrolière et gazière offshore, développe un concept issu des plateformes pétrolières flottantes. Le principe est de monter l'éolienne sur un caisson flottant en béton (ancré au moyen de câbles, par 200 à 700 m de fond). 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.

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, 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 un stator extérieur est ajouté au rotor, élément fixe destiné à dévier la course 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 des productions électriques mondiales éoliennes

Depuis une dizaine d'années, selon les statistiques du Global Wind Energy Council : , la production d'électricité éolienne mondiale double approximativement tous les trois ans . En retenant pour la production d'électricité 2 000 h d'équivalent plein régime par an, on arrive à :

• 1997 : 7,6 GW / 15 TWh
• 2000 : 17,4 GW / 35 TWh
• 2003 : 39 GW / 78 TWh
• 2006 : 74 GW / 148 TWh
• 2009 : 158 GW / 316 TWh

L'éventail des prévisions de puissances qui seront installées en 2012 va de 500 à 600 TWh selon différents organismes.

Par comparaison, selon l'agence internationale de l'énergie, la production électrique mondiale était en 2007 de 19 854 TWh dont 2 719 TWh d'origine nucléaire .

Le débat sur l'énergie éolienne porte sur les nuisances et sur les intérêts de l'énergie éolienne.

L'énergie éolienne est exploitée à plusieurs échelles. On peut distinguer le grand éolien ou éolien industriel qui est financé par des collectivités et des grandes entreprises, dans la quasi-totalité des cas, raccordé à un réseau électrique. Il y a aussi le petit éolien, qui est mis en œuvre par un individu ou une ferme agricole, en site isolé ou raccordé au réseau.

Aspect environnemental de l'énergie éolienne

L'éolien est la filière qui a le meilleur bilan (et très largement) dans le cadre du classement effectué dans l'étude multicritère Review of solutions to global warming, air pollution, and energy security , étude réalisée par le département énergie et atmosphère de l'université de Stanford. Une éolienne ne consomme pas d'eau douce (l'accès à l'eau douce est une problématique de premier plan à l'échelle mondiale), c'est une énergie propre qui ne produit directement ni dioxyde de carbone, ni dioxyde de soufre, ni fines particules, ni déchets radioactifs à vie longue, ou n'importe quel autre type de pollution de l'air ou de l'eau. Elle ne nécessite pas de pesticides, n'induit pas de pollution thermique. Elle a une empreinte surfacique très faible (la présence d'une éolienne est compatible avec les activités agricoles) et a un impact sur la biodiversité presque négligeable. Elle est de plus disponible presque partout, de manière décentralisée.

La fabrication de l'éolienne puis ultérieurement son entretien consomme des ressources (voir énergie grise) et produit indirectement des pollutions (extractions des matériaux de construction, fabrications, etc.). Pour un mat d'éolienne de 80 mètres, 800 tonnes d'acier et de béton sont injectées a sa base pour les fondations. Cela est très supérieur (par MWh/an) aux quantités nécessaires à la construction d'une centrale de tout autre type (qui ont par ailleurs leurs inconvénients respectifs), y compris le nucléaire qui, sur cet aspect, est favorisé par sa très haute densité de puissance. Néanmoins l'impact de ces facteurs est négligeable sur la durée de vie de l'éolienne.

L'énergie éolienne est une énergie renouvelable dont le gisement est inépuisable à l'échelle de temps des civilisations humaines. Le gisement éolien terrestre ne s'éteindra qu'avec la mort du soleil (le vent dépendant de la présence du soleil et des variations de la pression atmosphèrique), dans 5 milliards d'années.

Le plus grand problème de l'énergie éolienne est son caractère intermittent et fatal : elle n'est pas produite à la demande, mais selon les conditions météorologiques. Une éolienne produit, en moyenne, l'équivalent de moins de 20% du temps. La plupart du temps, la nécessité d'assurer la constance de la production électrique oblige à coupler un parc éolien avec d'autres sources d'électricité disponibles immédiatement, à la demande telles que les énergies hydrauliques (barrages) ou fossiles (centrales à charbon ou à gaz) par exemple. Si bien que, dans l'optique d'un réseau incluant également des énergies fossiles, la production électrique n'est au final pas exempte d'émission de dioxyde de carbone mais néanmoins moins polluante qu'un réseau d'énergie totalement fossile.

Démantèlement

Le démantèlement fait partie intégrante des solutions pour limiter les nuisances de tout moyen industriel en fin de vie.

En ce qui concerne les éoliennes, le démantèlement d'une installation doit comprendre :

• le démontage de l'éolienne,
• le démontage des équipements annexes,
• l'arasement des fondations,
• le devenir du réseau local ou réseau inter-éoliennes (le réseau reliant le poste de livraison au poste de raccordement étant la propriété du Réseau de Transport de l'Électricité et par ce fait, utilisable pour un autre usage que le parc éolien).

Les fondations sont au minimum arasées à 1.5m de profondeur laissant la possibilité de reprendre une activité agricole sur le site. Dans certains cas il est envisageable de supprimer l'intégralité de la fondation. Les postes de livraisons présents sur site sont eux aussi retirés et leur fondation entièrement supprimée. Chaque emplacement est ensuite recouvert de terre et rendu à la végétation naturelle ou à une exploitation agricole. Cette dernière étape ne laisse aucune trace significative sur le site de l'existence du parc éolien.

Le coût du démantèlement d'une éolienne et du recyclage des ces installations est facile à estimer contrairement à d'autres moyen de productions où celui-ci demeure partiellement impossible ou secret. Ce coût relativement faible est assumé par le propriétaire du bâtiment (opérateur éolien, SEM...) grâce entre autres à la vente de la « ferraille » des tours et autres composants. La loi prévoit que soit provisionnée au cours des années d'exploitation une somme permettant d'assurer ce démantèlement. Le décret d'application attendu depuis 2003 par les professionnels et les riverains n'a toujours pas été publié mais certains développeurs ont déjà pris des dispositions dans ce sens : provision dès la première années sur un compte bloqué (Caisse des Dépôts et Consignations), assurance garantissant le financement du démantèlement auprès d'un assureur indépendant et privé.

Il n'existe à ce jour aucun parc éolien en friche en France.[7]

Nuisance sonore

Selon une recommandation aux pouvoirs publics de l'Académie de Médecine, le risque bruit implique de ne pas construire d'éolienne de 2,5 MW à moins de 1 500 m d'habitations : « Il peut avoir un impact réel et jusqu’ici méconnu, sur la santé de l’homme, et par ailleurs, à des intensités modérés, le bruit peut entraîner des réactions de stress, perturber le sommeil et retentir sur l’état général ». Cependant, ce rapport applique plus un principe de précaution sans fondement scientifique, car le bruit d'une éolienne n'est pas lié à sa puissance nominale. C'est pourquoi des expertises acoustiques sont systématiquement réalisées dans le cadre d'une étude d'impact environnementale.

En Australie, en mars 2005, le D. Foster dit avoir répertorié une centaine de personnes victimes de nuisances dues aux éoliennes.

Une éolienne produit un bruit de 55 dBA au pied de sa tour, ce qui correspond à l'ambiance sonore d'un bureau. Ce niveau sonore est en général considéré comme acceptable. La réglementation française ne se base pas sur le bruit intrinsèque mais sur la notion d'émergence sonore, c’est-à-dire la différence entre le niveau sonore ambiant et celui-ci plus celui des éoliennes. Il s'agit de rester en deçà de 5 dBA le jour et 3 dBA la nuit, ce quelle que soit la vitesse du vent. Une nouvelle réglementation vient renforcer ce critère, en introduisant la notion d'émergence spectrale, avec des niveaux d'émergences à respecter par fréquence (7 dB à 125 hz et 250 hz, 5 dB entre 500 hz et 4 000 Hz). Cela en fait une des réglementations les plus strictes en Europe.

Le 28 novembre, Le Monde consacre un dossier de huit pages aux "maudits du vent", qui vivent à proximité des éoliennes et "souffrent de stress, nausées, insomnies, vertiges, irrascibilité, dépression...". Le journal indique que "les témoignages s'accumulent de façon troublante".

Risque d'accident éolien

Les éoliennes présentent des risques d'accidents : un fort vent est susceptible de rompre les structures des éoliennes. En 2000, une rupture d'hélices au parc de Burgos a envoyé des débris tournoyer à plusieurs centaines de mètres.

La majorité des accidents connus sont liés à l'utilisation de matériels d'occasion, ou manquant de retour d'expérience, risque inhérent à toute technologie émergente. Les éoliennes aujourd'hui installées bénéficient de certifications réalisées par des organismes indépendants, et sont construites sous contrôle qualité sévère, réduisant significativement les risques de rupture du matériel. Dans le monde, personne n'a encore jamais été reconnu victime d'un accident éolien.

Esthétique

Comparativement aux premiers parcs éoliens, très denses, les nouveaux parcs voient leurs éoliennes plus espacées, celles-ci étant de plus grande taille et puissance. Ils ont donc perdu leur aspect surpeuplé.

Les éoliennes peuvent être disposées le long des autoroutes, ce qui réduit significativement les soucis d'esthétique.

L'énergie éolienne fait de plus en plus débat en France, entre pro, qui militent pour le développement de structures éoliennes, et anti, qui militent pour un moratoire sur ces machines, accusées de défigurer le paysage, et mettent en doute son utilité écologique.

Impact des installations

En France, une étude d'impact est obligatoire pour l'obtention d'un permis de construire pour un mat d'une hauteur supérieure à 50 mètres.

On peut parler du manque d'étude d'impacts :

• Localisation inappropriée
• Interférence potentielle avec les radars militaires dans le cadre de la détection d'un aéronef volant à basse altitude ou pour les radars météorologiques pour la détection de la précipitation. En effet, les éoliennes constituent un obstacle à la propagation de l'onde. Selon la proximité et la densité du parc d'éoliennes, ceci peut constituer un blocage majeur à basse altitude donnant une zone d'ombre dans les données. De plus, comme les pales sont en rotation, le radar note leur vitesse de déplacement et le traitement des données par filtrage Doppler ne peut les différencier d'une cible en mouvement.

Encombrement des éoliennes

La surface utilisée par une éolienne reste quasiment intégralement utilisable pour un autre usage. L'énergie éolienne est compatible avec les autres activités humaines, industrielle et agricole notamment. Des prototypes sont compatibles avec l'habitat urbain.

Par contre, la question de la quantité d'énergie qui peut être fournie (par rapport à la consommation actuelle et future) avec la surface disponible est posée.

Les éoliennes actuelles nécessitent une importante surface au sol, imposée par la rotation nécessaire en fonction de la direction du vent, par la taille des pales, par l’interférence entre éoliennes voisines sur le flux de vent, par mesure de sécurité en cas de chute. Elles permettent une densité d'environ 10 MW/km², soit 10 W/m², et produisent environ 2kWh/an par W, ce qui implique un besoin de l'ordre de 50 km² par TWh ; en théorie, (moyennant la disponibilité de capacité de stockage suffisante, sous forme de stations de pompage-turbinage par exemple, même avec des pertes dépassant la moitié), un parc éolien ayant une surface du tiers de la mer Baltique (450 000 km²) est suffisant pour répondre à la totalité de la consommation électrique actuelle (2700 TWh) de l'Union européenne à 27.

Cependant en pratique, la moyenne la densité de puissance par unité de surface est de l’ordre de 0 5 W/m², soit 20 fois plus faible. Le Danemark, pays très éolien et pratiquement aussi équipé que possible, n'arrive à produire que 20 % de son électricité avec l'énergie éolienne. La faisabilité des estimations théoriques ci-dessus est donc contestable, et implique certainement des changements profonds.

À titre de comparaison, une centrale solaire photovoltaïque a une productivité d'environ 70 kWh par m au sol dans un site ordinaire d'Europe, soit 70 GWh/km²/an, mais cela implique d'utiliser 100 % de la surface.

Capacités de production

Les projections de l'EWEA prévoient une production de 425 TWh/an pour 2020 dans l'UE25, et un potentiel de 3 000 TWh au niveau mondial, avec un doublement prévisible de la production par unité de surface au sol. Cela correspond à 12 % de la demande électrique mondiale, sur la base d'une hausse de 66 % de la demande.

Le GWEC prévoit 3 scénarios, « référence », « modéré », « avancé », prévoyant une production en 2020 respectivement de 566 TWh, 1 375 TWh et 2 632 TWh.

Aspect ornithologique

Plusieurs études sur les éoliennes montrent que le nombre d'oiseaux tués par les éoliennes est négligeable par rapport au nombre qui meurt en raison d'autres activités humaines. Par exemple, au Royaume-Uni, où il y a quelques centaines d'éoliennes, il y a environ chaque année un oiseau tué par une éolienne et 10 millions par les voitures. Une autre étude suggère que les oiseaux migrateurs s'adaptent aux obstacles ; ces oiseaux qui ne modifient pas leur route et continuent à voler à travers un parc éolien seraient capables d'éviter les pales, du moins dans les conditions de l'étude (vent faible et en journée). Au Royaume-Uni, la Société royale pour la protection des oiseaux a ainsi conclu que :

« Les preuves disponibles suggèrent que des parcs éoliens correctement positionnés ne représentent pas un danger significatif pour les oiseaux. »

Selon la Ligue pour la protection des oiseaux, aux exceptions documentées du vanneau huppé, du chevalier gambette et de la barge à queue noire, de nombreuses espèces semblent pouvoir utiliser l'espace proche des parcs éoliens pour nicher.

Jusqu'à présent relativement négligées, les chauves-souris provoquent à présent des inquiétudes du même type, spécialement pour les plus grandes installations : les mortalités des chauves-souris augmentent de façon exponentielle en fonction de la hauteur de la tour, selon une étude de 2007, alors que les mortalités d'oiseaux restent stables.

Insertion dans le réseau électrique

Raccordement au réseau électrique

Raccorder les fermes éoliennes au réseau électrique (sans stockage local de l'énergie) nécessite, comme pour les autres centrales de production électrique, des lignes haute tension. La concentration des éoliennes en parc terrestres, côtiers ou marins a d'abord conduit à une logique de recentralisation de l'offre locale de courant, contredisant la vision souvent évoquée d'une production décentralisée. Des lignes différentes (à courant continu) et en Europe un réseau électrique offshore (en mer du Nord et mer d'Irlande dans un premier temps) , permettront de connecter au réseau européen un réseau de centrales éoliennes, solaires et hydroélectriques et éventuellement hydroliennes pour notamment compenser les irrégularités de production, avec de premières réunions en janvier 2010.

Fin 2006, un bulletin électronique de l'Ambassade de France en Allemagne indiquait déjà que la production éolienne nécessiterait 850 km de câbles d'ici 2015 et 1 950 km d'ici 2020. Par ailleurs, des oppositions locales (syndrome Nimby) à la construction de lignes en bord de mer conduisent à enterrer les câbles, ce qui entraînerait - sauf innovations importantes - un doublement du montant de la facture d'électricité des clients industriels. Cet argument repris par les opposants aux éoliennes ne semble pas spécifique aux éoliennes, face à la demande générale d'enterrement des lignes électriques quel que soit le mode de production. En 2009, beaucoup d'installateurs d'éoliennes même en milieu terrestre propose systématiquement l'enterrement des lignes sans que cela entraîne de surcoût rédhibitoire.

Exigence du réseau à l'égard des producteurs

La régulation du réseau se traduit par des exigences à l'égard des producteurs, notamment celle de maintenir la fréquence du courant à 50 Hz. Un surcroit de puissance se traduit par une hausse intempestive de de la fréquence, un manque de puissance par une baisse de la fréquence. Des automatismes déconnectent les producteurs qui ne respectent pas les normes, mais ces automatisme se traduisent, pour les régulateurs du réseau, par des évènements aléatoires, non maîtrisés et dommageables.

Par exemple, lors de la panne de courant européenne de novembre 2006, la zone ouest était en déficit de 9 000 MW, et sa production éolienne, 6 500 MW avant la panne, lui a largement fait défaut. Il a fallu couper des clients et faire usage des STEP.

Intermittence du vent

Le vent est souvent présentée comme une ressource aléatoire, bien que d'autres estiment qu'à l'échelle de temps de l'ordonnancement d'un réseau électrique la météo soit suffisamment sûre pour que la ressource soit prévisible.

Les éoliennes produisent de l'électricité de façon intermittente sur un réseau électrique. Comme le soulignent par exemple le prix Nobel de physique Stephen Chu , le député allemand Hermann Scheer (père de l'IRENA), ou encore le polytechnicien et expert en énergies renouvelables François Lempérière , il est possible de réduire le problème de l'intermittence de la ressource éolienne, grâce à des technologies comme le pompage-turbinage ou le stockage chimique, à un classique problème de volume de stock.

En France, l'ensemble des capacités de pompage/turbinage est actuellement utilisé par le nucléaire, les centrales nucléaires étant incapables (sauf à prendre le risque de réduire la durée de vie des centrales) de s'adapter aux variations de la demande électrique font donc appel aux stations de pompage-turbinage.

La société Statoil exploite sur l'île d'Utsira une centrale éolienne qui fournit une ressource électrique stable même en cas de calme plat grâce à un stockage chimique : l'énergie excédentaire sert à produire de l'hydrogène par électrolyse et en cas de temps calme une génératrice à gaz adaptée pour utiliser de l'hydrogène prend le relais. Une pile à combustible est également utilisée pour reconvertir l'énergie chimique en électricité mais la technologie n'est pas encore assez mature pour une utilisation non expérimentale dans un site isolé. Un projet de plus grande taille est en cours pour les îles Féroé. Le coût du kWh de ce type de centrale devrait être compétitif avec une centrale diesel dans moins de 10 ans. Pour les tenants de l'Économie hydrogène tels l'économiste Jeremy Rifkin les énergie renouvelables comme le vent ne doivent d'ailleurs être considérées que comme des sources d'hydrogène, le problème de leur absence de souplesse n'intervenant alors plus sur la consommation finale.

L'Allemagne, qui a significativement investi dans l'énergie éolienne, peut rencontrer des difficultés : son réseau éolien, bien que réparti sur tout son territoire, et donc affranchi d'effets purement locaux, peut passer de 0 à 100 % de ses capacités en l'espace de quelques jours (par exemple sur le réseau E-on ). Lors de la canicule de 2003, la capacité des éoliennes est tombée à moins du vingtième (1/20) de sa valeur nominale . Au cours de la canicule de l'été 2003, l'Allemagne a dû importer une quantité d'électricité équivalente à deux tranches nucléaires de l'ordre de 1 000 MW. Le même phénomène a été observé durant la vague de chaleur Nord-américaine de 2006 ((en) 2006 North American heat wave) ; la production réelle des 2 500 MW de capacités théoriques de production d'énergie éolienne de Californie était inférieure au vingtième (1/20) de cette valeur lors des pics de demande.

Le gestionnaire du réseau électrique français (RTE), estime que l'intégration de l'électricité éolienne dans le réseau actuel est possible sans difficultés majeures à hauteur de 10 à 15 GW, en particulier grâce à la présence en France de 3 gisements de vent indépendants, qui permettront un lissage de la production bien meilleur qu'en Allemagne ou au Danemark. . Notons que le Danemark a été longtemps un îlot éolien isolé au milieu d'un océan de consommateurs européens sans éolien. En cas de bon vent - situation désirable - le Danemark était en surproduction (il leur faut toujours tenir leurs centrales classiques à mi-régime en réserve) exportable, essentiellement vers l'Allemagne. Maintenant que l'Allemagne du Nord est fortement « éolisée », le Danemark ne trouve plus d'acheteurs à son courant en excès, d'où les prix spot en chute libre. Quand toute l'Europe sera « éolisée » au niveau de l'Allemagne, soit 20GW pour la France, il ne restera plus que l'Espagne comme cliente éventuelle pour les excès aléatoires d'énergie éolienne.

Reste la solution du stockage par pompage-turbinage. L'hydroélectricité est moins chère que l'énergie éolienne (de l'ordre de 30 € par MWh contre 70 à 80 pour l'éolien), mais elle est limitée (sa production annuelle à pleine puissance ne dépasse jamais 2500 heures par an), et surtout elle est plus souple (production à la demande, contrairement à l'éolien qui ne dépend que de la météo). Paradoxalement, il faut donc utiliser l'éolien en priorité quand c'est possible (quoique plus cher : on sait que l'hydroélectrique sera consommé intégralement, on peut seulement moduler le moment où cela sera fait), économiser l'hydroélectricité, et recharger les lacs d'accumulation quand la consommation est assez faible. Dans un tel cadre, c'est la capacité hydroélectrique qui est déterminante, ce qui fait de l'éolien un appoint à l'hydroélectrique. Mais cela signifie qu'un système hydroélectrico-éolien à du sens lorsque la ressource hydraulique est importante, saturée (si elle ne l'est pas, il vaut mieux la développer avant l'éolien plus cher et moins souple), et à proximité d'un gisement de vent. La région des Grands Lacs en Amérique, la zone Tasmanie-Sud australienne et l'Écosse sont à ce sujet privilégiées.

Aspect économique

Le kWh éolien, produit dans de bonnes conditions et en tenant compte de la prime donnée par le marché à l'électricité « verte » (ni nucléaire ni fossile), peut aujourd’hui se vendre autour de 5 à 7 cents (centimes de dollars), ce qui est équivalent au prix du nucléaire qui lui aussi ne peut être rentable que grâce aux subventions étatiques .

Selon l'association européenne de l'énergie éolienne (EWEA - European Wind Energy Association), le coût du kWh produit était de 8,8 c€ au milieu des années 1980 pour une turbine de 95 kW, il est actuellement de 4,1 c€ pour une turbine de 1 000 kW, et devrait se situer à 3,1 c€/kWh en 2010. Le coût en 2006 du gaz naturel est de 4,5 c€/kWh, celui du fioul domestique de 6,5 c€/kWh, celui du propane de 9,3 c€ (À noter que la tendance sur les énergies fossiles est à la hausse constante, entre 5,4 % et 11,5 % par an - moyenne 8,6 % sur les 15 dernières années pour le pétrole).

La projection à 2020 de l'EWEA prévoit un coût de l'éolien ramené à 2,45 c€/kWh.

Une étude officielle américaine de Janvier 2010 (NREL) constate la réalité actuelle du coût du KWh éolien terrestre moyen : 5,5c€/kWh, soit moins élevé de 30% que celui du nucléaire : 8,1c€/kWh. Elle constate également que ce coût est 100% lié au coût d' investissement, de transport de l'électricité et de maintenance - puisque le vent est gratuit.

En France, l'électricité produite par les éoliennes est largement subventionnée par l’État tout comme l'énergie nucléaire sans en avoir les inconvénients à long terme  ; certains médias polémiquent en déclarant que les promoteurs sont assurés d’un retour sur investissement même dans les sites les plus mal choisis. L'éolienne est payée par la période (10 ans) où le prix du kWh est subventionné par l'État, après quoi, même si le prix de l'électricité produite se rapproche du prix du marché (prix variable suivant de la qualité du vent sur le site), le producteur n'a quasiment plus de frais et les revenus de l'éolienne permette ainsi d'investir dans d'autres champs éoliens et ainsi de fournir de l'énergie renouvelable aux pays européens ne disposant pas de potentiels éoliens importants.

Construction

Les questions caractéristiques liées à la construction d'éoliennes sont

• Production des éoliennes et des pièces mécaniques
• Distribution des redevances
• Évaluation de l'impact sur l'environnement (notamment en termes d'érosion des sols et d'impact sur les forêts)

Associations intervenant dans le débat sur l'énergie éolienne

• De très nombreuses associations soutiennent le développement de l'énergie éolienne : Suisse-Eole en Suisse, Planète éolienne et France énergie éolienne en France.
• En France, des opposants se sont organisés sous forme d'associations, en Bretagne L'Association C du Vent, la fédération Vent de Colère !, qui regroupe plus de 300 de ces associations, et la Plateforme Européenne contre l'Éolien Industriel qui représente actuellement 360 associations de 19 pays européens.
• Au Québec, le groupe Éole-Prudence réunit les citoyens en faveur des parcs éoliens communautaires, installés à bonne distance des zones habitées.

Opinion publique

Selon un sondage Louis Harris publié le 28 avril 2005, 91 % des Français se déclarent favorables à l'énergie éolienne.

En 2008, 62 % des Français interrogés déclaraient accepter l'installation d'une éolienne à moins d'un kilomètre de leur domicile.