L'énergie éolienne en quelques mots

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Terre.tv © : Installer une éolienne chez soi

Les éoliennes ou aérogénérateurs sont destinés à exploiter la force du vent pour produire de l'énergie.
Le vent pousse une hélice qui est montée sur un arbre lui-même relié à des systèmes mécaniques pour pomper de l'eau, moudre du grain ou produire de l'électricité. Il s'agit en général d'une hélice à 2 ou 3 pales tournant autour d'un axe horizontal.
Dans les éoliennes destinées à la production d'électricité, l'hélice fait tourner un générateur électrique par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesses.

Présentation des éoliennes

Depuis 1975, des éoliennes d'un nouveau type sont apparues, notamment pour fournir de l'électricité au moment du premier choc pétrolier. Pour augmenter la puissance des éoliennes, le diamètre des pales a progressivement augmenté au fur et à mesure que leur matériau s'allégeait (polyester métal, fibre de carbone) vu que la puissance d'une éolienne est proportionnelle à la surface balayée par l'hélice. Des diamètres d'hélices de 30 à 60 m sont dorénavant fréquents pour une puissance unitaire de 1,5 à 2 MégaWatts (MW).
La puissance nominale d'une éolienne correspond au nombre de kilowatts que celle-ci pourra produire dans des conditions optimales pendant une heure. Ainsi, une éolienne d'une puissance nominale de 1 500 KW, tournant à plein régime, produira 1 500 KW en 1 heure.

L'hélice est située en haut d'un mât qui peut atteindre plus de 120 mètres car dès que l'on se détache du sol, le vent n'est plus freiné par ses rugosités.

Démonstration

Force du vent et rendements

La vitesse du vent dépend de facteurs qu'il est important de connaître car la puissance d'une éolienne est proportionnelle à cette vitesse. Des composantes locales peuvent influer : par exemple, le vent s'accélère sur les pentes et d'une année sur l'autre et d'une saison à l'autre il peut y avoir des variations.
Les éoliennes doivent être en permanence face au vent pour produire l'énergie maximum. Cela peut se faire soit par un gouvernail situé à l'arrière ou un "servomoteur" (une girouette détermine la direction du vent et envoie un signal à un moteur assurant l'orientation).
En 1926, l'Allemand Betz a montré que, compte tenu du vent que l'éolienne laisse inévitablement passer, on ne peut récupérer que 60% environ de l'énergie reçue.
De plus, l'éolienne ne démarre qu'à partir d'une certaine vitesse du vent (3 à 5 m par seconde) et elle s'arrête pour ne pas s'emballer en cas de trop grand vent.
Et il est clair que plus le vent sera irrégulier en intensité, en direction, plus le rendement de l'éolienne sera faible. Au total, le rendement est de 12 à 30% par rapport à l'énergie initiale du vent.

Bilan énergétique d'une éolienne

La mise en exploitation d'une turbine de 1 MW installée sur un site éolien moyen évite un rejet annuel de 2 000 tonnes de dioxyde de carbone (CO2) si l'électricité produite était émise par des centrales électriques au charbon (Association danoise de l'industrie éolienne, 2003).
Afin de bien analyser l'intérêt de l'énergie éolienne, on prend en compte, dans l'ensemble des maillons de la chaîne, l'énergie et les matériaux nécessaires à la fabrication et au démentelement d'une éolienne, afin de s'assurer que son bilan énergie produite - énergie consommée est intéressant. On étudie ainsi le cycle de vie des éoliennes.
Or, selon l'association danoise de l'industrie éolienne, une éolienne moderne produit, en seulement deux à trois mois, toute l'énergie consommée pour sa réalisation.

Une éolienne de 2,5 MW, avec une durée de vie d'environ 20 ans dans des conditions normales d'exploitation peut produire jusqu'à 3 000 MW par an, ce qui correspond à la consommation d'environ de 1 000 à 3 000 foyers (suivant leur consommation) pendant un an. La durée de vie d'une éolienne est estimée à 20-25 ans.

Mise en application

On distingue le "petit éolien" (éolienne de quelques dizaines de watts jusqu'à 10 KW) desservant des pompages d'eau ou l'électrification de sites isolés qui reste marginal et les puissantes éoliennes (50 KW à 3 MW) raccordées aux réseaux électriques et qui se développent de plus en plus. Ces dernières se retrouvent généralement regroupées en batteries, on parle alors de parc éolien, de ferme éolienne ou de centrale éolienne.

Les détracteurs des éoliennes dans les pays industrialisés avancent souvent le fait qu'elles polluent le paysage, sont bruyantes et ont une production insuffisante pour couvrir les besoins énergétiques. Ces arguments ne sont pas totalement infondés mais il faut approcher l'énergie éolienne comme une source d'énergie nouvelle, en évolution et complémentaire des autres modes de production. Pour les désagréments qu'elle entraîne, ils relèvent bien souvent d'un point de vue subjectif qui mériterait d'être confronté aux autres solutions : centrale thermique, nucléaire, barrage... Dont les conséquences sur notre cadre de vie sont nettement plus sérieux.

Etat de l'éolien

Dans le monde

L'éolien connaît une croissance spectaculaire puisqu'entre 1995 et 2006, la puissance installée a été multipliée par 12, passant de 4 800 MW à 59 000 MW !
En 2005, le monde a produit 98,4 Twh d'électricité issue de l'énergie éolienne, ce qui représente 0,5% de l'électricité produite et 3% de l'électricité produite issue d'énergie renouvelable selon l'inventaire annuel de la filière électricité "verte" dans le monde dressé par EDF et Observ'ER.

En Europe

Fin 2007, l'Europe (UE 25) possédait une puissance installée de 56 406,1 Mw selon l'observatoire EurObserv'ER qui souligne également que "l'éolien représente désormais 3 % de la production d'électricité de l'Union européenne et couvre les besoins en électricité de 32,7 millions de foyers".
Au niveau de la production, l'Europe (UE 25) a produit 103,548 Twh fin 2007 dont 39,500 pour l'Allemagne (en tête) suivie par l'Espagne avec 27,050 Twh.
L'Espagne avec 3514,9 MW installés en 2007 est redevenue le premier marché de l'Union Européenne devant l'Allemagne (1625 MW installés). Toutefois, l'Allemagne dispose toujours du premier gisement éolien avec une puissance installée de 22 246,9 MW contre 15 145,1 MW pour l'Espagne.

Le livre blanc de la Commission européenne a pour objectif une puissance installée de 70 000 MW en 2010, ce qui devrait être largement atteint puisque les perspectives de croissance de l'éolien sont très favorables. EurObserv'ER table sur une puissance installée de 89 000 MW.

En France

Avec 950 Mégawatts (MW) installés en 2008, soit une progression annuelle de 37 %, la puissance totale du parc français atteint 3 404 MW. Près de 200 MW sont raccordés directement au réseau de transport de RTE. Cette production a permis d'alimenter l'équivalent de 2,5 millions de personnes en électricité domestique et s'est substituée aux trois quarts à de la production thermique, française ou importée.
L'énergie maximale produite sur une journée a atteint 46 GWh le lundi 10 novembre 2008. Un maximum instantané de production éolienne a été atteint le vendredi 21 novembre 2008 à 8h20 avec une puissance de 2255 MW, ce qui correspond à un facteur de charge (énergie produite rapportée à la puissance installée) de plus de 70%.

Sur l'année 2008, le facteur de charge mensuel des installations éoliennes est resté très variable, de 10% à 37%, pour une valeur moyenne sur l'année de 23%. La grande variabilité des rendements est liée, par nature, à l'intermittence des conditions de vent.

Selon le nouveau tableau de bord "éolien-photovoltaïque" du service de l'observation et des statistiques du Ministère de l'Écologie, de l'Énergie, du Développement durable et de la Mer (MEEDDM), la puissance raccordée au 30 juin 2009 était de 4003 MW (+ 13 % par rapport au 31/12/2008) pour 625 installations.

Puissance installée et production d'électricité d'origine éolienne en France
Sources : www.suivi-eolien.com 2008, EurObserv'ER 2009, RTE 2009

Energie éolienne	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008
Puissance installée disponible (en MW)	142	244	382,3	755,6	1566	2580	3404
Production d'électricité (en MWh)		300	500	1000	2200	4000	5600

La filière éolienne française emploie aujourd'hui près de 7 000 personnes, contre 5 000 en 2007. D'ici 2012, le nombre d'emplois dans notre pays devrait plus que doubler. En 2020, avec un parc éolien installé de 25 000 MW, conformément aux objectifs du Grenelle de l'Environnement, près de 60 000 personnes travailleront dans ce secteur en France. 

 

Où peut-on construire éolien en France ?

Par défaut, certaines zones sont réglementairement inconstructibles comme les parcs naturels, les zones protégées, certaines dessertes aéronautiques... Et toutes celles qui sont situées à moins de 400 m d'une habitation.
De surcroît, toute zone représentant un danger potentiel en cas d'effondrement d'un aérogénérateur doit également être exclue. C'est pourquoi il n'est pas possible de construire d'éoliennes à moins de 100 m environ d'une route, d'une voie ferrée, d'une ligne électrique...

Enfin, certaines conditions géographiques nuisent à la rentabilité d'un projet éolien (non exhaustif):

- un vent trop faible, c'est à dire inférieur à 5 m/s,
- contrairement aux idées reçues, une altitude élevée : la densité de l'air plus faible abaisse la puissance développée par les machines.

On parle alors de "zones improbables" pour l'installation d'éoliennes.

En 2010, la France a pour objectif de déployer une puissance installée comprise entre 7 000 et 14 000 MW. Or, nous en sommes actuellement à moins de 475 MW...
Or, rappelons que la France dispose du meilleur gisement éolien d'Europe après le Royaume-uni.

Les réalisations actuellement en service grâce au programme EOLE 2005 sont : Donzère (Rhône-Alpes), Widehem (Pas-de-Calais), Goulien et Plouarzel (Bretagne), Portel-des-Corbières, Sigean et Souleilla Treilles (Languedoc-Roussillon), Torricella Ersa et Pietraggine Rogliano (Corse), Bouin (Vendée) et Petit Canal (Guadeloupe).
Les éoliennes hors EOLE 2005 : Port-la-Nouvelle et Sallèles-Limousis (Aude) et Canal des Dunes (port autonome de Dunkerque - Nord)

La legislation sur l'implantation d'un projet éolien en France

Il convient tout d'abord de préciser que les projets éoliens sont soumis au droit commun de l'urbanisme, leur implantation n'étant possible que si le projet est conforme aux règles et servitudes d'urbanisme applicable sur l'espace concerné.

Dans les communes non dotées d'un document d'urbanisme ou dotées d'une carte communale, les règles de constructibilité limitée s'applique (interdiction de construire en dehors des parties déjà urbanisées). Les éoliennes, parce qu'elles sont considérées comme des équipements collectifs, peuvent être autorisées en dehors des parties actuellement urbanisées de la commune.
En outre, les constructions doivent respecter les dispositions de la loi littoral (interdiction des constructions dans la bande des 100 mètres), du Règlement national d'urbanisme (RNU), notamment concernant la salubrité publique et le bruit (R 111-2 Code urbanisme), l'absence d'atteinte aux sites et paysages (R 111-21 Code urbanisme)...

Dans les communes dotées d'un PLU ou d'un POS, il faut se référer au règlement du document d'urbanisme, pour vérifier s'il permet bien la réalisation du projet. Si le document d'urbanisme ne permet pas l'implantation, une modification ou une révision (qui peut être simplifiée) est possible. Si il n'y a pas d'interdictions explicites, la construction d'éoliennes est autorisée.
Si la zone d'implantation est une zone agricole seules les éoliennes non destinées à une autoconsommation peuvent être construites : l'article R 123-7 du Code de l'urbanisme donne la possibilité au PLU de prévoir dans le PLU l'implantation d'éoliennes en tant que constructions et installations d'intérêt collectif dans une zone agricole.

Après la réalisation de l'étude de faisabilité du projet (paramètres météorologiques du site ; simulations paysagères ; évaluation de l'impact sur la faune et la flore) et la demande de raccordement au réseau, l'opérateur peut entamer les procédures nécessaires.

Selon l'article L 421-1-1 du Code de l'urbanisme, il est obligatoire d'obtenir un permis de construire (PC) pour les éoliennes dont la hauteur est égale ou dépasse 12 mètres. Pour celles dont la hauteur est inférieure ou égale à 12 mètres, elles n'ont pas besoin d'un permis de construire (article R 421-1 du Code de l'urbanisme), mais d'une déclaration de travaux comme le précise l'article L 422-2 du Code de l'urbanisme. Cela pose un problème pour les éoliennes dont la hauteur est égale à 12 mètres, puisque cette hypothèse répond aux deux régimes sus-énoncés.
"Lorsque les éoliennes ont une hauteur supérieure à 50 mètres, le dossier de demande de permis doit également comporter une étude d'impact qui présente notamment l'état initial de l'environnement, les effets sur la santé, sur l'environnement, ainsi que les mesures réductrices associées permettant d'analyser la manière dont l'environnement global du projet est pris en compte" (Ministère des transports, de l'équipement, du tourisme et de la mer publiée dans le JO Sénat du 07/12/2006)
Par ailleurs, comme il s'agit d'une installation productrice d'énergie, le permis de construire est délivré ou refusé par le Préfet, y compris dans les communes disposant d'un Plan local d'urbanisme ou d'un plan d'occupation des sols (art L 421-2-1b du Code de l'Urbanisme).

Si la puissance du site est supérieure à 4,5 MW, il est nécessaire d'obtenir une autorisation d'exploiter du ministre de l'énergie. En dessous de ce seuil, une déclaration suffira. (voir décret 2000-877 du 7 septembre 2000)

Si l'implantation d'éoliennes est prévue sur des terrains non contigus, une seule demande de PC peut être déposée pour un même site de production, mais le projet devra faire apparaître les différentes unités foncières.

Selon l'article L 553-1 et suivant du Code de l'environnement, si la puissance totale d'un site éolien dépasse 2,5MW, il est nécessaire de réaliser une étude d'impact (l'étude d'impact est remplacée par une notice d'impact en dessous de ce seuil).

Une enquête publique est prévue pour les sites dont la puissance totale dépasse 2,5 MW. Elle est ouverte par le préfet à la suite du dépôt de la demande de permis de construire. Il s'agit d'informer le public et de recueillir ses appréciations, suggestions et propositions, afin de permettre à l'autorité compétente de disposer de tous les éléments nécessaires à son information. L'enquête est menée par un Commissaire enquêteur ou une commission d'enquête. Elle se conclut par un rapport d'enquête et un avis rédigés par le commissaire enquêteur. Si l'enquête publique est requise, elle peut être menée conjointement avec l'enquête publique nécessaire pour une éventuelle modification ou révision du PLU.

Enfin, la loi n° 2005-781 du 13 juillet 2005 fixant les orientations de la politique énergétique a modifié le dispositif d'obligation d'achat pour la production d'électricité d'origine éolienne. Elle introduit le principe de zones de développement de l'éolien (ZDE), arrêtées par le préfet sur proposition des communes concernées, ou d'un établissement public de coopération intercommunale (EPCI) à fiscalité propre permettant aux installations éoliennes qui y sont situées de bénéficier de l'obligation d'achat. La création d'une ZDE est précédée de la consultation de la commission départementale des sites, perspectives et paysages et des communes limitrophes. Cette nouvelle procédure complètement indépendante de la délivrance des permis de construire donne une nouvelle possibilité d'initiative et de concertation aux communes et à leurs groupements. En l'état actuel du droit, il n'est pas utile de subordonner l'implantation des éoliennes à la mise en oeuvre d'une procédure supplémentaire de consultation ou d'autorisation (Ministère des transports, de l'équipement, du tourisme et de la mer publiée dans le JO Sénat du 07/12/2006).

La legislation sur le démantélement d'un parc éolien en France

Au bout de 20 à 25 ans, si la décision est prise de mettre fin à l'exploitation du parc, le site qui accueille les éoliennes soit être remis dans son état originel (article 553-3 de la loi du 2 juillet 2003 sur l'urbanisme et l'habitat).
Cette étape finale consiste à démonter les éoliennes (ce qui ne prend que quelques jours) et à araser les fondations. Le coût de cette opération est couvert, d'une part par le recyclage des composants et, d'autre part, par une provision affectée dès la construction du parc.

Les procédures administratives préalables à l'implantation des éoliennes dans quelques pays européens

Le service des études juridiques du Sénat a réalisé en juin 2009 une étude de législation comparée sur les procédures administratives préalables à l'implantation des éoliennes. Cette analyse porte sur cinq pays européens : l'Allemagne, le Danemark, l'Espagne, le Royaume-Uni et la Suisse.
Elle montre que, dans tous les pays, la prise en compte des diverses nuisances liées à la construction et au fonctionnement des éoliennes est à l'origine de procédures administratives préalables longues et complexes. 

 

Source : notre-planete.info ©