Energie verte : les éoliennes ont le vent en Poupe !
Les éoliennes sont présentes depuis plusieurs décennies, mais c’est seulement depuis le début des années 2000 que leur utilisation s’est considérablement accrue, à la suite des deux chocs pétroliers que nous avons connus.
L’essor est tel que la production mondiale d’électricité éolienne a été multipliée par 28 entre 2000 et 2012. Et elle continue de croître aujourd’hui.
Dans cet article, nous allons explorer l’état actuel de l’utilisation de l’énergie éolienne en France et en Europe, examiner le fonctionnement d’une éolienne et passer en revue les différents types d’éoliennes disponibles.
Prêt à vous envoler avec nous vers un avenir plus vert ?
Etat des lieux de la situation
A) Quelle est la place de l’éolien dans le mix énergétique français ?
La France a entamé sa transition énergétique, depuis de nombreuses années déjà, dans le but d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050.
Pour atteindre cet objectif, l’état français se doit de trouver de nouveaux moyens de produire de l’énergie de façon non polluante. Les éoliennes font parties de ses nouveaux moyens de production que la France développe depuis plusieurs années.
Elles prennent de plus en plus de poids, d’année en année, dans le mix énergétique français, au détriment d’énergie jugée plus polluante comme le charbon ou le nucléaire.
Les éoliennes sont définies comme étant une énergie verte, non polluante, car elles n’émettent pas de CO2. Mais aussi, car l’énergie éolienne correspond à l’énergie du vent qui est une source inépuisable.
C’est pourquoi leur popularité est croissante.
Selon le bilan électrique de RTE (réseau de transport d’électricité) pour l’année 2022, la production d’énergie éolienne a augmenté de 1 TWh par rapport à 2021 pour atteindre 37,5 TWh, malgré une faible vitesse de vent tout au long de l’année.
La puissance de production disponible via les parcs éoliens terrestres a progressé de 1,9 GW, passant de 18,7 GW en 2021 à 20,6 GW en 2022. Celui-ci ne représentait que 1,7 GW en 2017, ce qui traduit bien cette croissance du nombre d’éoliennes installées.
A titre indicatif, les éoliennes ont fourni environ 7,4% de la consommation électrique française au cours des trois premiers trimestres de 2022.
Source RTE, bilan électrique 2022
B) Comment la France se positionne-t-elle face à ses voisins européens ?
Au 30 septembre 2022, la France comptée près de 2200 parcs éoliens raccordés au réseau pour une puissance totale d’environ 20400 MW.
En effet, biens des Français l’ignorent, mais la France est le deuxième pays le plus venteux d’Europe. Il serait donc dommage de s’en priver !
La région française où la concentration de parc éolien est la plus importante est la région haut-de-France, qui représente à elle seule, près de 30% du parc éolien français en 2023. Vient juste derrière la région Grand-Est.
En 2021, les Hauts-de France comptaient près de 2500 éoliennes, alors que la France en comptait 6500 cette même année.
Selon les données de l’ADEME, il est intéressant de noter que l’énergie éolienne couvrait déjà plus de 20 % de la consommation électrique dans les régions du Grand-Est et des Hauts-de-France en 2021.
Néanmoins, nous ne sommes pas les seuls à développer l’éolien, nos pays frontaliers comme l’Allemagne ou la Suisse l’exploitent également. L’éolien est installé partout en Europe !
L’Europe a installé 19,1 GW de nouvelles capacités éoliennes en 2022 (installations brutes). Cela représente une hausse de 4% par rapport à 2021, d’après une étude de l’association européenne WindEurope qui promeut l’utilisation de l’énergie éolienne en Europe.
La capacité éolienne de l’Europe s’élève désormais à 255 GW. Il y a 225 GW d’éoliennes terrestres et 30GW d’éoliennes Offshores.
A noter que 87% des nouvelles installations d’éoliennes en 2022 en Europe étaient terrestres.
Sur le podium des pays qui en ont construit le plus, on retrouve en tête l’Allemagne, suivi de la Suède et la Finlande. La France, quant à elle, se place quatrième !
Pour les éoliennes Offshores, près de la moitié des installations ont été effectuées au Royaume-Uni.
S’agissant de la France, un premier parc éolien en mer a été mis en service, à Saint-Nazaire, pour une puissance de 480 MW. Depuis l’été 2022, cette installation est pleinement opérationnelle et injecte de l’électricité sur le réseau.
Maintenant qu’on a fait l’état des lieux de la situation en France et en Europe, voyons plus en détail le fonctionnement d’une éolienne.
Fonctionnement d’une éolienne
Une éolienne produit de l’électricité grâce à divers modules présents au sein de sa structure.
Les éléments essentiels pour son bon fonctionnement sont :
- Le rotor, également appelé hélice, est constitué de deux à trois pales ou ailes, qui peuvent être fabriquées à partir de différents matériaux. On peut avoir du plastique renforcé de fibres de verre, du bois lamellé-collé ou encore du métal. Le diamètre du rotor peut varier entre 40 et 120 mètres.
- Le mât se trouve au centre de la structure et fait le lien entre la partie haute et basse. Il permet de positionner le rotor et la nacelle de l’éolienne à une hauteur suffisante. Fabriqué en métal ou en béton, il est conçu pour supporter le poids des deux autres composants.
- La nacelle est située au sommet du mât et abrite les composants mécaniques, pneumatiques et électroniques (multiplicateur, système de régulation électrique…) qui permettent à l’éolienne de fonctionner.
La partie électrique de l’éolienne se situe en haut du mât, au sein de la nacelle, dans le prolongement de l’axe du rotor. Un générateur est installé à cet endroit, avec un multiplicateur de vitesse entre les deux éléments.
Bon à savoir : La vitesse de rotation de l’hélice de l’éolienne peut varier de 100 à 650 tours par minute, tandis que le générateur a besoin d’une vitesse de rotation de 1 500 à 3 000 tours par minute pour être entraîné.
Source, Wikipédia
Une éolienne produit de l’électricité grâce à la force du vent qui actionne les pales du rotor.
Le rotor entraine un axe dans la nacelle (appelé arbre), en passant dans un multiplicateur, qui décuple sa vitesse.
Cet arbre met ensuite en mouvement un alternateur produisant du courant électrique.
Ce courant est ensuite implanté dans le réseau grâce à l’armoire de couplage du réseau électrique présente sur le mât.
Bon à savoir : Une éolienne ne fonctionne qu’avec un vent ni trop faible ou ni trop fort. C’est-à-dire qu’elle commence à fonctionner avec un vent d’environ 15 Km/h et s’arrête automatiquement de fonctionner lorsque la vitesse du vent dépasse les 90 Km/h.
Les différents types d’éolienne
Aujourd’hui, en France et dans le monde, ce sont les éoliennes horizontales terrestres qui sont les plus répandues. Pourtant, il existe d’autres types d’éoliennes qu’on ne connait pas forcément.
Nous allons donc, maintenant, voir ensemble les différents types d’éoliennes qui existent sur le marché.
A) Eolienne Horizontale
Aujourd’hui, la plupart des éoliennes françaises sont horizontales, avec les pales face au vent et le mât situé de façons horizontal par rapport au sol.
Il s’agit du modèle le plus utilisé, car il est jugé plus efficace, plus solide et moins coûteux en entretien.
L’inconvénient principal d’opter pour ce type de mécanisme est la complexité d’installation en fonction de la hauteur du mât.
Parmi les entreprises les plus implantées en France, on retrouve l’entreprise allemande Enercon, le géant danois Vestas ou encore les Français EDF et ENGIE.
Eolienne Horizontale Terrestre
B) Eolienne Verticale
Bien qu’encore peu développé, ce type d’éolienne a l’avantage de capter les vents plus faibles et donc, de produire plus souvent de l’électricité. Les éoliennes verticales sont souvent utilisées dans les agglomérations, là où la place est restreinte.
Le principe de fonctionnement est plutôt simple, l’éolienne tourne autour d’une tige positionnée de manière verticale.
Parmi les éoliennes verticales, deux types/modèles se démarquent :
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L’éolienne Darrieus
L’éolienne Darrieus est une éolienne verticale qui utilise un rotor en forme de H, hélicoïdal ou cylindrique, tournant autour d’un axe fixe, pour fonctionner. Elle peut être installée dans des zones très venteuses et produit peu de bruit comparé aux autres types d’éoliennes. Toutefois, pour produire de l’énergie, elle nécessite un vent relativement fort pour que le rotor commence à tourner autour d’un axe fixe.
Eolienne Darrieus classique
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L’éolienne Savonius
Cette éolienne Savonius est facile à installer, car elle n’est pas très encombrante. Elle fonctionne avec deux demi-cylindres qui tournent ensemble, même lorsque le vent est très faible. En plus d’avoir un design attrayant pour les installateurs, elle peut fonctionner avec des vents très légers.
Eoliennes Savonius
C) Eolienne offshore
Aujourd’hui, les éoliennes ne sont pas seulement terrestres, elles sont aussi offshores.
Les éoliennes offshores sont des éoliennes construites en mer pour produire de l’électricité à partir de l’énergie éolienne.
Elles sont généralement installées sur des plateformes fixes ou flottantes, situées à plusieurs kilomètres de la côte pour profiter des vents plus forts et plus réguliers en haute mer.
Les éoliennes offshores présentent plusieurs avantages par rapport aux éoliennes terrestres, notamment un potentiel de production d’énergie plus élevé en raison des vents plus forts en mer.
Cependant, elles sont plus coûteuses à construire et à entretenir que les éoliennes terrestres en raison des conditions environnementales difficiles en mer.
A noter que ce type d’éolienne est de plus en plus populaire en Europe, en tant que source d’énergie renouvelable.
Aujourd’hui, près de 5800 éoliennes marines sont installées en Europe, dont 27 en France.
Comme dit plus haut, la France a mis en service son premier parc éolien offshore en 2022 à Saint-Nazaire.
D’autres projets d’éoliennes en mer sont en phase de travaux du côté de Dieppe-le Tréport, Fécamp, le Calvados, Saint-Brieuc ou encore Yeu-Noirmoutier.
Et certains sont en phase de développement à Dunkerque, au sud de la Bretagne, en atlantique sud, en Occitanie, en sud Paca ou du côté du centre de la Manche.
C’est RTE (réseau de transport de l’électricité) qui est chargé par l’état français de réaliser le raccordement de ses parcs éoliens sur le réseau électrique.
Pour l’année 2023, la France vise une capacité installée d’éolien en mer de 2,4 GW.
Eolienne Offshore
Vous l’aurez vu dans cet article, les éoliennes ont le vent en poupe, avec des capacités de production qui augmente, de plus en plus, chaque année, en France et en Europe. Cela dans le but de répondre aux objectifs fixés dans le cadre de la transition énergétique et d’atteindre la neutralité carbone.
Il existe trois types d’éoliennes, les éoliennes horizontales terrestres qui sont les plus répandues aujourd’hui, les éoliennes verticales terrestres et les éoliennes offshores.
Dans les années futures, nul doute que cette filière continuera son ascension, et ceux malgré les critiques dont elle peut faire l’objet.
C’est ce que nous verrons dans un prochain article dédié.