Dominique Meeùs
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Énergie éolienne

Table of contents

On entend souvent dire que l’électricité d’origine éolienne pourrait couvrir quatre fois les besoins de l’humanité en énergie. Une telle estimation suppose de nombreuses approximations et hypothèses simplificatrices. Des approximations ou hypothèses légèrement différentes pourraient suffire à changer « quatre fois » en, par exemple, « moins de la moitié ». Voir les références à la section Wind energy de la page Wind power de Wikipedia, en particulier Adams & Keith 2013.

Sur l’électricité éolienne, une étude fouillée de la situation en Chine fournit au passage des tas de renseignements et d’idées intéressantes (champs d’éoliennes, prévision du vent, lignes électriques, soutien des prix…) : Jiang & al. 2011.

Éoliennes

L’éolienne électrique la plus courante est un groupe turbine-génératrice à axe horizontal au sommet d’un mat.

Bruit

Les éoliennes à deux pales sont plus bruyantes qu’à trois pales. On utilise plutôt deux pales en mer et trois à terre.

Variantes

Sur la Wind Tower de la fime Zena, je trouve ceci sur un forum. Un forum n’est pas une référence. Je note cependant comme piste de réflexion pour ne pas rêver que Zena aurait la panacée : « Going to the source of this article offers very little information. Even though, I have several problems with this article. You cannot exceed the Betz limit. This is not possible as doing so is in violation of fluid mechanics as well as thermodynamics. Secondly, vanadium redox batteries suck. This type of battery just doesn’t work. It has a poor efficiency of around 65 %. Worse yet is its energy density, which requires insane volumes of deionized water. 1 MWh of storage is over 17,500 gallons. While very interesting, this tech has a long way to go to become viable. It may never be viable. Japan and the US are already using VRB’s and the results are dismal. The tech simply doesn’t work. Wind power offers no advantages over any other sources of power generation in the use of reverse osmosis for desalination. Nuke power does as waste reactor heat can be used to reduce the power costs of reverse osmosis. » (Read more : Massive Energy-Generating Wind Tower Proposed for Japan Wind Tower Zena 1 — Inhabitat — Green Design Will Save the World.)

Parcs éoliens

On dit aussi ferme éolienne, wind farm, windmolenpark.

Distance des habitations

Il se dit qu’à 300 ou 500 m, le bruit de l’éolienne est couvert par le bruit du vent, mais ce bruit pourrait encore être nuisible. L’Académie de médecine (France) recommande une distance de 1 500 m des habitations.

Espacement

La turbulence s’étend en arrière jusqu’à dix fois le diamètre du rotor. On monte les éoliennes à une distance l’une de l’autre d’au moins six fois le diamètre. Pour des rotors de 120 m, cela ferait 720 m.

Cependant un écartement suffisant pour échapper aux turbulences ne répond pas au fait que la puissance du vent diminue pour les éoliennes de derrière. Les parcs sont généralement constitués comme un front de peu de profondeur perpendiculaire à la direction du vent dominant. Des travaux (Adams & Keith 2013) montrent que l’énergie tirée d’un très grand parc est sensiblement réduite par rapport à de plus petits. Cela affecterait les estimations de puissance totale que l’on peut tirer du vent, mais c’est un problème théorique parce qu’on ne va pas approcher de telles densités de parcs à l’échelle mondiale.

L’Europe a lancé un projet New European Wind Atlas pour analyser les possibilités réelles.

Variabilité du vent

Le vent est très variable, sans périodicité et avec une prévisibilité à très court terme seulement. Voir article séparé sur les sources variables.

Sciama & Chevassus (2008) estiment qu’on ne peut dépasser 40 % de puissance installée d’électricité de source intermittente dans un réseau électrique. Comme l’éolien ne fournit en moyenne annuelle qu’un quart de sa puissance nominale (c’est le facteur de charge), ça donne un maximum de 10 % d’électricité éolienne en quantité. Les interconnexions pourraient tout au plus doubler ce résultat, donc 20 % au maximum. On pourrait leur objecter qu’avec assez d’interconnexion et de stockage (et en combinant éolien, photovoltaïque et solaire thermique concentré), on peut tout faire. C’est ce que prétendent des thèses « 100 % renouvelable » comme celle (contestée) de Jacobson & Delucchi 2011a.

Investissement

Schleede 2003 ne donne pas de chiffres mais analyse les divers facteurs à prendre en compte.

  • « Selon l’European Wind Energy Association (EWEA), 308 nouvelles éoliennes ont été construites en mer en Europe en 2010, soit une capacité supplémentaire de 883 mégawatts (MW), pour 2,6 milliards d’euros investis. » (Wikipédia, « Éolien offshore », En Europe.)
  • « un appel à projets de 10 milliards d’euros a été annoncé pour environ 600 éoliennes (soit environ 3 000 mégawatts de puissance) » « Le projet global est de construire en 5 ans (de 2015 à 2020) 1 200 éoliennes offshore assurant 6 000 MW en 2020, ce qui devrait nécessiter 20 milliards d’euros. » (Wikipédia, « Éolien offshore », En France.)
  • « On évoque quatre parcs offshore devant le littoral de la province orientale du Jiangsu (investissement de 2,4 milliards d’euros pour une capacité d’environ 1 000 mégawatts). » (Wikipédia, « Éolien offshore », En Asie.)

Si on tient compte de l’intermittence, la puissance utile est de l’ordre d’un tiers ou moins de la puissance nominale. À dix milliards les 3 GW nominaux (projets français), on est dans un ordre de grandeur de dix milliards le GW en réalité.

Il y a une tendance à l’augmentation des coûts Capital Costs Undermine Offshore Wind Farms, article de nce.co.uk (2009). À propos de l’avancement des deux derniers dossiers de concession le Soir du 7‑2‑2012 (p. 19, voir table ci-dessous) montre que les premiers projets sont un peu au-dessus de 3 milliards le GW nominal, mais un des derniers, Mermaid, est plutôt dans les 4,5 milliards. On n’est donc plus loin des 15 milliards réels (compte tenu de la disponibilité).

No Firme Nom lieu nombre
d’éoli-
ennes
puis-
sance
en MW
puis-
sance
uni-
taire
moy-
enne
en MW
lon-
gueur
câble
km
ten-
sion
câble
kV
inves-
tissement
(mil-
lions
d’euros)
mil-
liards
d’euros
par GW
référence
1 C-Power 54 324 6 1 000 3 086 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
2 Northwind Bank zonder naam Lodewijk Bank 72 216 3 600 2 778 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
3 Belwind 110 330 3 1 000 3 030 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
4 Rentel 48 288 6 1 000 3 472 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
5 Norther 90 450 5 1 500 3 333 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
6 Seastar 41 246 6 800 3 252 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
Evelop non commu-
niqué
Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
Electrabel
/De Nul
non commu-
niqué
Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
Electrastar non commu-
niqué
Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
7 Mermaid 70 450 6.43 2 000 4 444 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
Northwest 60 464 7.73 1 700 3 664 Le Soir du 7-2-2012, p. 19.
C-Power Thornton-
bank Wind Farm
Thornton Bank 6 30.48 5.08 37 150 153 5 020 Thorntonbank phase I à 4coffshore.com
id phase 2 30 184.5 6.15 38.7 150 Thorntonbank phase II à 4coffshore.com
id phase 3 18 110.7 6.15 1 300 3 992 Thorntonbank phase III à 4coffshore.com
Belwind Bligh Bank 55 165 3 52 150 620 3 758 Belwind phase I à 4coffshore.com
id phase 2 55 165 3 Parc éolien de Belwind en mer du Nord sur Wikipédia
Northwind Bank zonder naam Lodewijk Bank 72 216 3 43 220 850 3 935 communiqué 29-6-2012

Une partie du coût total est couverte (et au-delà ?) par des subsides. De 2013 à 2020, la Belgique devrait passer de 1 376 MW à 5 117 MW de capacité installée avec 5,7 milliards d’euros de subsides. (Lefèvre 2013.)

Dominique Meeùs. Date: 2012-…