Éolienne Aérogénérateur pour transformer le vent en énergie

Sommaire

L’énergie éolienne est une véritable énergie renouvelable qui utilise les masses d'air (le vent) pour créer de l’électricité. L'avantage des éoliennes est lié à leur propreté résiduelle, car elles ne rejettent ni déchet ni gaz dans leur fonctionnement et entrent de ce fait dans une logique de développement durable et de baisse de production de déchets radioactifs. Comment fonctionne une éolienne ? Quels sont les avantages et inconvénients des éoliennes ? Les éoliennes sont-elles vertes ?

La force naturelle du vent

Le vent agite les cimes des arbres et fait virevolter les feuilles. Parfois violent, il soulève les jupes, retourne les parapluies, fait grincer les volets et fait claquer les portes, parfois léger, et doux comme une légère brise qui emporte des senteurs d'été. Énergie par excellence le vent est une formidable source d’énergie douce que l'on peut apprivoiser grâce aux éoliennes. Cette énergie est produite par la force exercée par le vent sur les pales d'une hélice. Même si elle n'est pas encore courante, elle est de plus en plus utilisée, car cette source d’énergie est économiquement bien placée. Les aérogénérateurs, appelés couramment éoliennes, bénéficient de constants progrès technologiques qui les rendent plus efficaces, plus fiables et moins bruyants. Ils ont l’énorme avantage de produire une électricité décentralisée, sans pollution à l’usage ( empreinte écologique pour leur fabrication) et sans émissions de gaz à effet de serre.

Un peu de physique

Le flux de rayonnement solaire échauffe inégalement les masses d'air de l'atmosphère, provoquant ainsi des mouvements de masse d'air entre zones de températures et par suite de pressions différentes. Environ 2 % de l'énergie solaire est transformée en énergie cinétique des vents. Les pales d’une éolienne sont mues grâce à la masse d'air qui les traverse. Sachant qu’un mètre cube d'air pèse 1,225 kg, si l’on expose une surface de 1 m2 à un vent d'un mètre par seconde, le débit sera de 1 m3/seconde, soit 1,225 kg par seconde.
Cette puissance permettrait d’alimenter environ 2 000 foyers français pour assurer leur consommation électrique (hors utilisation d’un chauffage électrique) grâce à une éolienne d’une puissance de 2 Mégawatts produisant annuellement environ 4 400 Mégawatts/heures.
Le vent ne souffle pas en permanence dans toutes les régions en France, et même si des parcs d’éoliens s’implantaient sur tout le territoire, la production ne serait pas suffisante pour fournir une énergie de substitution, mais chaque mégawatt injecté dans le réseau serait autant d’émission de gaz à effet de serre en moins.

Qu'est-ce qu'une éolienne ?

Ce système existe depuis des millénaires, la force du vent étant utilisée pour propulser des navires à voiles et assurer la rotation des ailes des moulins à vent. Les éoliennes pour particulier sont des machines permettant de bénéficier d’une production d’électricité autonome et de revendre cette électricité à un fournisseur comme EDF en la restituant sur le réseau électrique.

Une éolienne est un appareil permettant de convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Cette énergie mécanique naturelle et gratuite a été utilisée depuis des millénaires pour pomper l'eau ou moudre le grain.

Les machines actuelles sont utilisées pour produire de l'électricité qui est consommée localement (sites isolés), ou injectée sur le réseau électrique (éoliennes connectées au réseau). L'application « connecté réseau » ou « grand éolien » représente, en terme de puissance installée, la quasi-totalité du marché éolien.

Ancien moulin à vent. Photo Picbleu ®

Les 2 types d'éoliennes

Deux grandes familles d'éoliennes cohabitent : les machines à axe vertical et les machines à axe horizontal. Pour le « grand éolien », les machines à axe horizontal sont utilisées, elles se composent, dans la plupart des applications, d'un rotor tripale. Les technologies de conversion et de contrôle peuvent varier d'une éolienne à une autre. Les gammes de puissance nominale vont de 1 à 5 MW. L'avantage principal des éoliennes à axe horizontal est lié à leurs performances supérieures à celles à axe vertical essentiellement en termes de rendement aérodynamique et de coût de maintenance.

En matière d'éoliennes, la France possède le deuxième potentiel de vent juste derrière le Royaume-Uni, mais seulement 2 200 aérogénérateurs fournissent moins de 1 % de l'énergie totale en France, soit 2 500 MW, une production faible par rapport à l'Allemagne ou au Danemark. Pourtant, le vent constitue une « matière première » disponible, propre, sans déchets et gratuite. Avec toutes ces qualités réunies, cette filière industrielle à l'état larvaire mériterait d'être promue par les pouvoirs publics. Au contraire, une campagne de dénigrement à été soigneusement orchestrée par l'Institut Montaigne qui dénonce le coût des éoliennes, le comité d'orientation stratégique, présidé par l'ancien président de la République Monsieur Valéry Giscard d'Estaing dont l'un de ses membres, Monsieur Marcel Boiteux est justement un ex-patron d'EDF, et enfin de l'État, qui au même titre que les activités les plus polluantes veut soumettre les parcs éoliens a la procédure d'autorisation des installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE).

Quelles utilisations pour l'éolien ?

Il existe deux utilisations principales pour ce type d'équipements :

• Les installations reliées au réseau électrique. La vente d'électricité est soit totale soit partielle.
• Les installations en site isolé non raccordé au réseau. L'énergie éolienne est alors « auto-consommée » par les occupants du logement.

5982 MW, c'était la puissance record atteinte par le parc éolien français le jeudi 27 décembre 2012. La production d’électricité éolienne instantanée équivalait à celle de 6 réacteurs nucléaires, soit environ 8.5 % de la consommation totale, elle a évité le recours à des centrales thermiques fossiles polluantes.Sur l’ensemble de l’année 2012, le taux de production a été d’environ 3 %, (soit la consommation domestique de près de 6 millions d'usagers, chauffage électrique compris). Il faut noter que la production éolienne française est plus élevée durant les mois les plus froids.

Le dispositif français IPES (Insertion de la Production Eolienne et photovoltaïque sur le Système) mis en place par RTE, l’opérateur du réseau de distribution, permet de prévoir chaque jour la production éolienne sur le territoire et d’y adapter les besoins énergétiques. Lorsque la production éolienne est faible, elle peut utilement être compensée par une production hydraulique dont les stocks ont été économisés les jours de production éolienne plus élevée. Cette souplesse préfigure les futurs smartgrids, ou réseaux de distribution intelligents. RTE dans son « Bilan Prévisionnel », précise « qu’en France, 25 000 MW d’éoliennes ou 5 000 MW d’équipements thermiques apparaissent équivalents en termes d’ajustement du parc de production »

L'énergie éolienne en Europe, malgré la crise, marquait un dynamisme très important et une croissance mondiale de près de 30 % en 10 ans. En Europe, l'énergie éolienne est entrée dans une phase industrielle (les installations éoliennes représentent plus de 21 % de nouvelle capacité électrique installée). En France, le Syndicat des énergies renouvelables regroupe 450 adhérents et représente un chiffre d’affaires de 10 milliards d’euros et 80 000 emplois (chiffres 1er décembre 2012). La filière éolienne emploie 200 000 personnes en Europe. (Source European Wind Energy Association).

Le potentiel de l'éolien en France

La France est le deuxième pays le plus venteux après le Royaume-Uni grâce à ses trois grandes façades maritimes. Le potentiel est énorme, il est estimé à 85 TWh en éolien terrestre (1) et 477 TWh en éolien off-shore.

(1) Étude de BTM Consult 1993
(2) Evaluation des cabinets Garrad Hassan et Germanisher Lloyd 1995.
Un réacteur nucléaire de 1450 MW fonctionnant avec un taux de disponibilité de 80 % produit annuellement 10TWH, l’équivalent peut être fourni par 2600 MW d’éoliennes offshore placées en Manche (3800 heures à plein régime). (3) Projet London Array de construction d’un parc de 271 éoliennes au large des côtes anglaises entre 2008 et 2010. www.londonnarray.com

Une éolienne d'une puissance de 2 mégawatts/heure. Photo Picbleu ®

Le budget pour une éolienne

(prix, investissement, temps de retour)

Depuis l'actualité brûlante du pétrole qui à montré les premiers signes de déplétion, les Français ont montré de l'intérêt pour cet appareil à hélices Nombre d'entre eux se sont rendus chez les fabricants, installateurs ou distributeurs, ont consulté les sites Internet, pris conseil et, pour quelques privilégiés, se sont fait placer une éolienne. En effet, la demande est très élevée, mais elle est freinée par le prix d'achat, qui correspond tout de même à celui d'une voiture. Le coût d'une éolienne varie, selon sa puissance, de 10 000 à 90 000 euros. Une éolienne d'une puissance de 2,5 et 3 kilowatts permet à une maison occupée par 4 personnes d'accéder à son autonomie énergétique (hors chauffage et eau chaude). Son coût varie entre 24 000 et 30 000 euros TTC. Ces chiffres ralentissent même les projets des plus motivés qui pensent amortir rapidement leur achat. Or il faut de dix à quinze ans pour y parvenir, à condition que le diamètre soit suffisant (de 3 à 4 mètres) et les vents assez forts (5 m/s, soit 18 km/h). II est primordial d'être attentif à ne pas se focaliser que sur l’investissement initial, mais à envisager les hausses prévisibles de toutes les énergies.

Le budget pour une éolienne comprenant l'aérogénérateur, le mât type, le régulateur, la batterie et l'onduleur destinés à alimenter :

• Quelques ampoules électriques 12v (soit 500 à 1000 Wh/jour).
• Notez que si vous voulez obtenir du 220 v il faudra prévoir un onduleur d'une valeur de 1700 € HT soit une plus value de 300 € HT.
• Un téléviseur, un petit réfrigérateur, une chaine HI FI, l'éclairage (soit 1000 à 2500 Wh/jour) budget 2500 € ht à 4000 € ht)
• Rajouter un congélateur, un four micro-ondes, du matériel informatique (soit 2500wh/jour) budget de 5900 € ht à 11700 € ht
• L'ensemble de l'électroménager et de l'éclairage (soit 4500 à 8000 Wh/jour) budget supérieur à 10000 € HT
• L'ensemble de l'électroménager complet et de l'éclairage confortable (soit plus de 8000 Wh/jour) budget supérieur à 30000 € HT.
  
  

Il existe des petites éoliennes fabriquées en France

Pour les particuliers qui recherchent l'autonomie pour leur maison.

1. Légères 60 kg
2. silencieuses
3. Efficace dès que le vent souffle à partir de 10 km/h
   

Eolienne domestique sur le toit d'une maison. Photo Picbleu

Les éoliennes sont-elles « vertes » ?

Derrière leur image vertueuse, les énergies renouvelables recèlent également des « vices cachés » : émission de CO2 pour les produire, impacts divers sur l'environnement...Bien sûr, la fabrication de chaque éolienne nécessite une cimenterie et une aciérie produisant le béton et l'acier nécessaires à leur fabrication. Ces unités de production ne sont pas aussi « écologiques » que les médias ou les vendeurs voudraient le faire croire.

Des études rigoureuses et complexes, baptisées ACV pour Analyse du cycle de vie, recensent de manière méthodique (et particulièrement fastidieuse), étape par étape, tous les matériaux consommés, tous les déchets rejetés, tous les coûts générés par la production d'une unité d'énergie, que ce soit dans un la fabrication d'un moteur d'aérogénérateur, la fabrication des structures, le transport, le génie civil nécessaire à la pose d'une éolienne, etc. L'utilisation d'outils scientifiques permet de faire une analyse équilibrée des vices et des vertus de chaque énergie. De nombreux articles et reportages ont fleuri sur la question des éoliennes accusées de tous les maux. Etudions les « arguments » des anti-éoliens (qui sont dans la plupart du temps des pronucléaires).

Jusqu'où les énergies renouvelables sont-elles alors « vertes » ? Picbleu dresse le bilan :

Les éoliennes sont-elles nocives pour la santé ?

Les opposants à l'éolien mettent en avant le risque de crise d’épilepsie suite à un supposé phénomène d’ombre portée qui serait source de troubles sanitaires notamment dus à l’effet stroboscopique induit par le mouvement des pâles et aux champs magnétiques. Ce phénomène d’ombre stroboscopique peut être perçu par un individu statique situé à l’intérieur d’une habitation, mais pour un observateur en mouvement se déplaçant à bord d’un véhicule l'effet est nul. Les éoliennes actuelles tournent à une vitesse de 9 à 19 tours par minute, or pour que ce phénomène apparaisse il faudrait qu'une éolienne à 3 pales fonctionne à une vitesse de rotation de 50 tours par minute soit une vitesse de clignotement due à l'effet d'ombre portée supérieure à 2,5 Hertz. Autre problème soulevé par les détracteurs des parcs éoliens : les champs électromagnétiques. Les câbles électriques à champ radial utilisés dans les parcs éoliens émettent des champs électromagnétiques très faibles, voire négligeables, au fur et à mesure de l'éloignement. Les émetteurs pour la téléphonie, les lignes électriques à haute tension, les pylônes électriques, les autoroutes, les silos à grain sont beaucoup plus agressifs que les éoliennes qui rappelons-le, ne polluent pas.

Les éoliennes sont à l'heure actuelle une histoire de passionnés à la différence du photovoltaïque qui bénéficie d'un tarif adapté attractif de vente de l'électricité produite et d'une obligation de rachat par EDF. Pour les éoliennes la société EDF n'est obligée de racheter l'électricité que dans le cas où l'installation se situe dans une ZDE (Zone De Développement de l'Eolien).

Même dans ce cas, il n'est pas intéressant de vendre la totalité de la production car EDF rachète le KWh moins cher qu'il ne vous le facture. Même pour le photovoltaïque, le tarif d'achat par EDF est de moins en moins intéressant.

Cas de litige avec un acheteur d'éolienne

Un arrêt de la première chambre civile de la Cour de cassation avait jugé en septembre 2015 qu'un acheteur d'une éolienne domestique était en droit d'attendre de celle-ci de la rentabilité. Lorsque la rentabilité n'est pas au rendez-vous, l'acheteur est en droit d'exiger du fournisseur un remboursement.

Cette jurisprudence permet désormais d'éviter que des sociétés peu vertueuses donnent une mauvaise image du petit éolien.

Halte à la tyrannie du « CO2 »

Selon les pronucléaires, le seul critère valable pour évaluer une énergie serait les émissions de CO2…Cela favorise le nucléaire qui en émettrait relativement peu d'après les spécialistes. Les opérations d'extraction de l'uranium émettent des quantités grandissantes de CO (voir la pollution par le groupe Areva au Niger). Mais une énergie doit être évaluée sur un ensemble de critères créations d'emplois, démocratie, décentralisation, rejets dans l'environnement, production de déchets, stockage de déchets radioactifs. L'éolien, suivant ces critères, devient une énergie propre et renouvelable et le nucléaire une énergie polluante et non renouvelable.

Les liens sur les sites liés à l'éolien

Les éoliennes pour les particuliers pourraient-elles se développer ?

Dans les années à venir, si l'énergie devient plus chère encore, comme c'est le cas dans d'autres pays, l'éolien pourrait bien se développer en France massivement. Le souci de préserver la nature est de plus en plus ancré dans la tête d'une majorité de gens, aussi il faudrait encourager cet élan et leur permettre de s'équiper avec des installations à des niveaux de prix attractifs.

Pour demander un devis pour s'équiper avec une éolienne

Il faut demander une étude sur le calcul de la production potentielle d'électricité annuelle en kWh/an en fonction de la situation (410 stations et sous stations météo intégrant DJU, latitude, altitude, vitesse du vent), de la hauteur de mât et du diamètre de l'éolienne, de son environnement et des techniques de mise en œuvre.

Site intéressant sur les éoliennes : France Énergie Éolienne : www.fee.asso.fr

Avantages inconvénients des éoliennes

​Comme tout produit il existe des points négatifs et positifs.