Éolienne

Une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique puis, éventuellement, en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs, tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées pompes à eau actionnées par le vent ou éolienne Bollée.

On parle de parc éolien ou de ferme éolienne pour décrire les unités de productions groupées (installées à terre ou en mer).

Les États dans le monde où les champs éoliens sont les plus nombreux sont la Chine, l'Allemagne, l'Espagne, les États-Unis et le Danemark.

En France, les centrales éoliennes de production d'électricité sont en pleine expansion sur une grande partie du territoire. L'Aude et la Bretagne sont des zones géographiques pionnières en la matière.

Parc éolien offshore en Belgique

Éolienne BEST-Romani à Nogent-le-Roi (Eure-et-Loir) 1955-1966.

Sommaire 1 Historique 2 Critères de choix de sites éoliens 2.1 Le vent 2.2 Autres critères 2.2.1 Sur la terre ferme 2.2.2 Pour les zones isolées et exposées aux cyclones 2.2.3 Pleine mer 2.2.4 Altitude 2.2.5 Villes 2.2.5.1 Solutions expérimentales 3 Les éoliennes dans le monde 4 Modélisation 4.1 Axe horizontal 4.1.1 Puissance récupérable 4.1.1.1 Formule de Betz 4.1.2 Production d'énergie électrique 4.1.3 Autres caractéristiques techniques 4.2 Axe horizontal et pales horizontales 4.3 Axe vertical 4.4 Régulation aérodynamique sur les pales 4.5 Arrêt par frein à disque automatique 5 Poids économique des acteurs de l'industrie éolienne 5.1 Fabricants d'éoliennes 6 Éoliennes en France 6.1 Conséquences sur l'emploi 7 Avantages supposés et critiques 7.1 Avantages 7.2 Inconvénients 7.2.1 Santé 7.2.2 Émissions induites de gaz carbonique 7.2.3 Influence des éoliennes sur le climat 7.2.4 Énergie d'appoint 7.2.5 Mitage ou nuisance visuelle 7.2.6 Dépréciation de l'immobilier 7.2.7 Bruit 7.2.8 Danger pour les animaux 7.2.9 Perturbation des radars et télévision 7.2.10 Subventions et spéculation 8 Recherche et développement 8.1 Autres productions utilisant l'énergie éolienne 8.2 Stockage de l'énergie éolienne 9 Notes et références 10 Voir aussi 10.1 Bibliographie 10.2 Articles connexes 10.3 Liens externes

Historique

L'ancêtre de l'éolienne est le moulin à vent. De nos jours, elle est encore utilisée comme lui couplée à une pompe à eau, généralement pour assécher des zones humides ou au contraire irriguer des zones séches ou permettre l'élevage du bétail.

En 1888, Charles F. Brush construit une grande éolienne pour alimenter sa maison en électricité, avec un stockage par batterie d'accumulateurs.

La première éolienne « industrielle » génératrice d'électricité est mise au point par le Danois Poul La Cour en 1890, pour fabriquer de l'hydrogène par électrolyse. Dans les années suivantes, il crée l'éolienne Lykkegard, dont il vend soixante-douze exemplaires en 1908^[1].

Une éolienne expérimentale de 800 kVA fonctionne de 1955 à 1963 en France, à Nogent-le-Roi dans la Beauce. Elle avait été conçue par le Bureau d'études scientifiques et techniques de Lucien Romani et exploitée pour le compte d'EDF. Simultanément, deux éoliennes Neyrpic de 130 et 1 000 kW furent testées par EDF à Saint-Rémy-des-Landes (Manche)^[2]. Il y eut également une éolienne raccordée au secteur sur les hauteurs d'Alger (Dély-Ibrahim) en 1957.

Cette technologie ayant été quelque peu délaissée par la suite, il faudra attendre les années 1970 et le premier choc pétrolier pour que le Danemark reprenne les installations d'éoliennes.

Critères de choix de sites éoliens

Les critères de choix d'une implantation éolienne dépendent de la taille, puissance et du nombre d'unités. Ils nécessitent la présence d'un vent régulier (cf. atlas éolien) et diverses conditions telles que : proximité d'un réseau électrique pour y raccorder les aérogénérateurs, absence de zones d'exclusion (dont périmètre de monuments historiques, sites classés…), terrain approprié, etc.

Le vent

L'efficacité d'une éolienne dépend notamment de son emplacement. En effet, la puissance fournie augmente avec le cube de la vitesse du vent^[3], raison pour laquelle les sites sont d'abord choisis en fonction de la vitesse et de la fréquence des vents présents. Un site avec des vents de30 km/h de moyenne sera huit fois plus productif qu'un autre site avec des vents de 15 km/h de moyenne. Une éolienne fonctionne d'autant mieux que les vents sont réguliers et fréquents.

Un autre critère important pour le choix du site est la constance de la vitesse et de la direction du vent, autrement dit la turbulence du vent. En effet, en règle générale, les éoliennes sont utilisables quand la vitesse du vent est supérieure à une valeur comprise entre 10 et 20 km/h, sans toutefois atteindre des valeurs excessives (supérieures à 90 km/h) qui conduiraient à la destruction de l'éolienne ou à la nécessité de la « débrayer » (pales en drapeau) pour en limiter l'usure. La vitesse du vent doit donc être comprise le plus souvent possible entre ces deux valeurs pour un fonctionnement optimal de l'éolienne. De même, l'axe de rotation de l'éolienne doit rester la majeure partie du temps parallèle à la direction du vent. Même avec un système d'orientation de la nacelle performant, il est donc préférable d'avoir une direction de vent la plus stable possible pour obtenir un rendement optimal (alizés par exemple).

Certains sites proches de grands obstacles sont ainsi à proscrire, car le vent y est trop turbulent (arbres, bâtiments, escarpements complexes, etc.).

De manière empirique, on trouve les sites propices à l'installation d'éoliennes en observant les arbres et la végétation. Les sites sont intéressants s'ils sont constamment courbés par les vents. Les implantations industrielles utilisent des cartes de la vitesse des vents des atlas éoliens (là où ils existent) ou des données accumulées par une station météorologique proche.

En France, un projet est considéré économiquement rentable si la vitesse moyenne annuelle du site est supérieure à 6 ou 7 m/s, soit 21 à 25 km/h. Cette rentabilité dépend de nombreux autres facteurs, dont les plus importants sont le coût de connexion au réseau et le coût des fondations (déterminant dans le cas d'un projet offshore) ainsi que les coûts de rachat de l'électricité.

Certains sites bien spécifiques augmentent la vitesse du vent et sont donc plus propices à une installation éolienne :

• L'accélération par effet géométrique : lorsque l'air s'engouffre entre deux obstacles comme deux montagnes ou deux grands bâtiments, il est accéléré. De même, lorsqu'il rencontre une colline, l'air est accéléré au niveau du sommet. Ces lieux sont donc très appropriés pour les éoliennes. Ils sont cependant le plus souvent de surface restreinte et peuvent être soumis à des turbulences si la forme des obstacles est irrégulière.
• La mer et les lacs sont aussi des emplacements de choix : il n'y a aucun obstacle au vent, et donc, même à basse altitude, les vents ont une vitesse plus importante et sont moins turbulents. La proximité d'une côte escarpée, en revanche, créera également des turbulences, usant prématurément certains composants mécaniques de l'éolienne.

Autres critères

D'autres critères sont pris en compte pour le choix du site.

• La nature du sol : il doit être suffisamment résistant pour supporter les fondations de l'éolienne. Ce critère n'est pas déterminant car dans le cas d'un sol meuble, des pieux seront alors enfoncés sous les fondations de l'éolienne. Il existe aussi des éoliennes haubanées.
• L'accessibilité du site (virages, pente, passage de ponts) doit permettre le transport des gros éléments de l'éolienne (pales, tour, nacelle) et des grues nécessaires au montage. Cette contrainte peut limiter la puissance maximale installable par machine.
• La connexion au réseau électrique. Pour cela, les petites fermes d'éoliennes sont le plus souvent situées à proximité d'un poste de transformation haute tension afin de diminuer le coût de raccordement qui est directement fonction de la distance à ce poste. Pour les grosses fermes éoliennes, le réseau doit être en mesure de supporter l'énergie produite, et son renforcement est parfois nécessaire (renforcement ou création de poste de transformation). Le raccordement est plus coûteux dans le cas des projets offshores, mais les sites sont beaucoup plus ventés et les contraintes beaucoup plus faibles.
• Les éoliennes, selon leur taille, vitesse de rotation et emplacement, peuvent avoir un effet négatif sur les oiseaux ou chauve-souris (collision, dégradation de l'habitat, etc.) notamment si elles sont éclairées de nuit (cf. pollution lumineuse) ou disposées sur un corridor de migration aviaire. Aussi, Birdlife International a fait un certain nombre de recommandations au Conseil de l'Europe à ce sujet^[4] : les réserves naturelles, les routes migratoires importantes (cols), etc. sont des lieux à éviter pour la sauvegarde des oiseaux. Des études sont également en cours pour mieux apprécier et réduire l'effet des éoliennes sur les chauve-souris^[5].
• Même si les éoliennes de dernière génération sont relativement silencieuses, une étude des effets sonores sur les habitations est effectuée avant l'implantation des parcs éoliens. En fonction du résultat, cette implantation peut être modifiée afin de respecter la réglementation (émergence maximale de 5 dBA le jour et 3 dBA la nuit en France^[6]). La distance entre les éoliennes et les habitations est généralement de 300 m. À environ 500 m, elles sont inaudibles ou très peu audibles et leur bruit est généralement couvert par le bruit du vent.

Sur la terre ferme

Dans une installation éolienne, il est préférable de placer la génératrice sur un mât à une hauteur de plus de 10 m jusqu'à environ 100 m, de façon à capter des vents plus forts et moins perturbés par la « rugosité » du sol. Dans les zones où le relief est très complexe, il est possible de doubler la quantité d'énergie produite en déplaçant l'installation de seulement quelques dizaines de mètres. Des mesures in situ et des modèles mathématiques permettent d'optimiser le positionnement d'éoliennes.

Pour les zones isolées et exposées aux cyclones

Pour ces zones, des éoliennes spéciales ont été conçues : elles sont haubanées pour pouvoir être couchées au sol en 45 minutes et sont de plus allégées. Elles peuvent aussi résister aux tremblements de terre les plus courants. Elles ne nécessitent pas de fondations aussi profondes que les autres et se transportent en pièces détachées. Par exemple, 7 éoliennes de 275 kW unitaires rendent Terre-de-Bas excédentaire en électricité, lui permettant d'en fournir à la Guadeloupe. De 1990 à 2007, 20 MW de puissance éolienne ont ainsi pu être installés en Guadeloupe. Toutes peuvent être couchées au sol et arrimées, comme ce fut le cas lors des passages des ouragans Ivan et José.

Mi-2007, il y avait environ 500 de ces éoliennes installées dans le monde, pour une puissance totale de 80 MW. La puissance des aérogénérateurs qui les équipent est passée de 30 kW à 275 kW en 10 ans.

Pleine mer

À la condition qu'elles soient implantées assez loin de la côte, les éoliennes en pleine mer (offshore) entraînent moins de conséquences sur le paysage terrestre. L'installation d'éoliennes en mer est beaucoup plus coûteuse qu'à terre : les mâts doivent être étudiés pour résister à la force des vagues et du courant, la protection contre la corrosion (particulièrement importante du fait des embruns) doit être renforcée, l'implantation en mer nécessite des engins spécialisés, le raccordement électrique implique des câbles sous-marins coûteux et fragiles, et les opérations de maintenance peuvent nécessiter de gros moyens. En revanche, une éolienne offshore peut fournir jusqu'à 6 MW (à comparer aux éoliennes terrestres limitées à 3 MW dans des sites bien ventés).

Dans les zones où la mer est peu profonde (par exemple au Danemark), il est assez simple de les installer, et elles ont un bon rendement. L'ensemble des éoliennes (en pleine mer ou terrestres) du Danemark produit, début 2006, 23 % de l'électricité nécessaire au pays^[7]. Ce pays est un leader et précurseur dans la construction et l'utilisation de l'énergie éolienne, avec un projet lancé dans les années 1970. Aujourd'hui de grands parcs offshore sont en construction au large de l'Angleterre^[8] dans la baie de la Tamise, ainsi qu'en Écosse pour une puissance d'environ 4 000 MW au total.

La France ne possède pas de parcs offshore, mais quelques sociétés ont des projets en cours : Parc éolien de la Côte d'Albâtre, Parc éolien de la baie de Seine.

Altitude

De nouvelles éoliennes sont capables de s'élever dans le ciel pour aller chercher les vents d'altitude, plus puissants et plus réguliers. Pour l'instant, au stade expérimental, elles sont de trois types:

1. les ballons éoliens gonflés d'un mélange d'hélium et d'hydrogène emportent leur alternateur à une altitude de 300m et l'actionnent en tournant sur eux-mêmes. D'après leur constructeur, la puissance de chaque unité pourra atteindre 1MW.
2. les voiles souples de type kite actionnent un alternateur au sol en s'élevant à une altitude de 800 à 1200m. Une fois l'altitude atteinte, la voile redescend. Chaque unité pourrait atteindre une puissance de 3MW.
3. des structures s'élèvent à une altitude entre 5000 et 10000m où le vent fait tourner leurs hélices. La puissance de celles-ci pourrait atteindre les 100MW mais leur implantation nécessite des accords avec l'aviation pour éviter toute collision^[9].

Villes

En environnement urbain, où il est difficile d'obtenir de puissants flux d'air, de plus petits équipements peuvent être utilisés pour faire tourner des systèmes basse tension. Des éoliennes sur un toit fonctionnant dans un système d'énergie distribuée permettent d'alléger les problèmes d'acheminement de l'énergie et de pallier les pannes de courant. De petites installations telles que des routeurs wi-fi peuvent être alimentées par une éolienne portative qui recharge une petite batterie.

En Chine, différentes villes dont Weihai, dans la province du Shandong, ou encore l'autoroute de la province de Hubei reliant Jingzhou au barrage des trois gorges, sont équipées de poteaux sur lesquels sont couplés de petits générateurs éoliens silencieux et des panneaux solaires, pour alimenter l'éclairage des lampadaires ; le surplus d'énergie peut être réinjecté dans le circuit éléctrique de la ville. L'emplacement du poteau d'éclairage est choisi à bon escient (voir photo). Ces installations utilisent généralement des éoliennes à axe horizontal. Il apparait aujourd'hui des installations du même type, avec une éolienne à axe vertical de type Savonius hélicoïdal (Twisted Savonius) offrant 40 W d'éolien + 80 W de solaire sur un seul poteau et une forme plus compacte^[10].

Toujours en Chine, certains hauts gratte-ciels, tels que la Pearl River Tower sont construits avec des éoliennes dans leur structure, profitant ainsi des vents forts provoqués par les différences de température des structures en verre de ces bâtiments, selon qu'ils sont du côté ombré ou ensoleillé ; L'énergie de ces éoliennes type Savonius hélicoïdales, bénéficient de plus de l'effet venturi provoqué par le taille du canal qui les contient lorsque le vent s'y engouffre. L'énergie éolienne est couplée avec l'énergie électrique fournie par les vitres de cette tour qui sont fait de panneaux solaires transparents (voir l'article sur la tour pour plus de détails).

Solutions expérimentales

En ville, on pourra envisager l'implantation d'éoliennes à axe vertical, hélicoïdales, à effet Venturi ou un mélange de ces différentes techniques qui ont un rendement inférieur mais qui produisent de l'électricité même par vent faible et ne font pas de bruit. Depuis le printemps 2010, sont installées à titre expérimental sur les toits de la « Maison de l'air » à Paris, des éoliennes de petite taille capables de produire de l'électricité pour environ six familles. Elles ont une production moyenne continue d'environ 50 kWh^[11], soit une production annuelle de 15 000 kWh^[12].

Il est aussi possible d'installer des éoliennes sur le toit des tours comme dans un projet pour le quartier de la Défense près de Paris.

Les éoliennes dans le monde

Au début de l’année 2009, on estimait à près de 121 gigawatts la puissance totale installée de l’ensemble des éoliennes à travers le monde. Le pays possédant la plus grande puissance éolienne installée était les États-Unis (25 388 MW début 2009) suivi de l’Allemagne (23 903 MW), l’Espagne (16 740 MW), la Chine (12 200 MW), l’Inde (9 645 MW) et, loin derrière, l’Italie (3 736 MW) et la France (3 387 MW). La Belgique arrivait en 22^e position (384 MW)^[13].

En puissance éolienne installée par habitant, le Danemark arrive en tête (600 watts par habitant), suivi de l’Espagne (425 W), l’Allemagne (292 W), l’Irlande (284 W) et le Portugal (283 W), devançant largement les Pays-Bas (140 W), l’Autriche (124 W), la Nouvelle-Zélande (117 W) et la Suède (114 W). Les États-Unis arrivaient en 12^e position (89 W/hab), la France en 18^e position (56 W/hab), la Belgique en 20^e (38 W/hab) et la Chine à la 33^e place (9,5 W/hab) )^[13].

Le développement de l’énergie éolienne est extrêmement rapide dans certains pays. La puissance installée mondiale a augmenté de 28,5 % entre 2008 et 2009, avec des taux de croissance supérieurs à 100 % dans cinq pays (Tunisie: + 170 % ; Chine : + 107 %)^[13].

Modélisation

Une éolienne se compose des éléments suivants :

• Un mât permet de placer le rotor à une hauteur suffisante pour permettre son mouvement (nécessaire pour les éoliennes à axe horizontal) ou placer ce rotor à une hauteur lui permettant d'être entraîné par un vent plus fort et régulier qu'au niveau du sol. Le mât abrite généralement une partie des composants électriques et électroniques (modulateur, commande, multiplicateur, générateur, etc.).
• Une nacelle montée au sommet du mât, abritant les composants mécaniques, pneumatiques, certains composants électriques et électroniques, nécessaires au fonctionnement de la machine. La nacelle peut tourner pour orienter la machine dans la bonne direction.
• Un rotor, composé de plusieurs pales (en général trois) et du nez de l'éolienne, fixé à la nacelle. Le rotor est entraîné par l'énergie du vent, il est branché directement ou indirectement (via un système de boite de vitesse) au système mécanique qui utilisera l'énergie recueillie (pompe, générateur électrique...).

Des éléments annexes, comme par exemple un poste de livraison pour injecter l'énergie électrique produite au réseau électrique, complètent l'installation.

Une éolienne se modélise principalement à partir de ses caractéristiques aérodynamique, mécanique et électrotechnique. En pratique, on distingue aussi le « grand éolien », qui concerne les machines de plus de 250 kW, de l'éolien de moyenne puissance (entre 36 kW et 250 kW) et du petit éolien (inférieur à 36 kW).

Axe horizontal

Une éolienne à axe horizontal est une hélice perpendiculaire au vent, montée sur un mât. La hauteur est généralement de 20 m pour les petites éoliennes, et supérieure au double de la longueur d'une pale pour les modèles de grande envergure.

Aujourd'hui les plus grandes éoliennes mesurent jusqu'à 180 m en bout de pale avec un moyeu à 120 m pour une puissance de 6 MW.

Puissance récupérable

La puissance du vent contenue dans un cylindre de section est :

avec :

 : masse volumique de l'air (air atmosphérique sec, environ : 1,23 kg/m³ à 15 °C et à pression atmosphérique 1,0132 bar)

 : vitesse du vent en m/s

Une éolienne ne permet de récupérer qu'une partie de cette puissance, car l'écoulement ne peut pas avoir une vitesse nulle après son passage à travers la turbine (dans le cas contraire, cela reviendrait à « arrêter le vent »).

La puissance récupérable par une éolienne est donc :

avec Cp coefficient de performance qui est toujours inférieur à la limite de Betz.

Formule de Betz

L'énergie récupérable est inférieure à l'énergie cinétique de l'air situé en amont de l'éolienne, puisque l'air doit conserver une énergie cinétique résiduelle pour qu'il subsiste un écoulement. Albert Betz a démontré que la puissance maximale récupérable est :

.

Le rendement maximal théorique d'une éolienne est ainsi fixé à , soit environ 59,3 %. Il faut en outre déduire les pertes d'énergie dans la machine (frottements, conversion de l'énergie mécanique du vent en énergie électrique, …).

Production d'énergie électrique

Une des caractéristiques importantes des éoliennes est leur puissance électrique nominale. Ainsi faire référence à une éolienne de 2 MW (Mégawatt) signifie qu'elle est capable de fournir une puissance électrique maximale de 2 ∗ (10⁶ watt). La vitesse de vent minimale pour atteindre cette puissance maximale est de l'ordre de 15 m/s, soit environ 55 km/h : en dessous de cette vitesse, l'éolienne produit moins d'énergie ; au-dessus, la production n'est pas plus importante et quand la vitesse du vent atteint le seuil de sécurité (souvent aux alentours de 25 à 35 m/s - 90 à 126 km/h) l'éolienne est bridée voire mise à l'arrêt^[14]. La production réelle d'énergie électrique est donc fonction de la distribution statistique de la vitesse du vent du site.

Le facteur de charge d'une éolienne est le rapport entre l'énergie électrique effectivement produite sur une période donnée et l'énergie que l'éolienne aurait produit si elle avait fonctionné à sa puissance nominale durant la même période. Cet indicateur est souvent calculé sur une année et exprimé en pourcent (%), c'est d'ailleurs le cas dans la suite de cette section. En théorie, ce facteur de charge peut varier de 0 % à 100 %. En pratique, il est compris entre 15% et 70% selon les sites et les années^{[réf. nécessaire]}.

En moyenne sur l'ensemble de l'Europe, ce facteur de charge a varié entre 17,7% et 21,0% entre 2003 et 2008^[15], alors qu'en France il a été de 22% pour les années 2010 et 2009^[16],[17]. À titre de comparaison, le parc nucléaire français (63 130 MW de puissance installée en 2009 et 2010) a produit 390,0 TWh en 2009^[17] et 407,9 TWh en 2010^[16]. Cela correspond donc à un facteur de charge de 70,5% pour 2009 et 73,8% pour 2010.

Concrètement pour produire la même quantité d'énergie qu'un réacteur nucléaire francais moyen, il faudrait de l'ordre de 2000 éoliennes^[18],[19]

En 2009, l'éolien représentait 1,3% de la production mondiale d'électricité^[20].

En France, la production électrique via l'éolien représentait 1,5 % de la production totale d'électricité en 2009^[17] et 1,7% en 2010^[16]. En raison de l'intermittence du vent et de l'insuffisance des capacités de stockage (barrages hydroélectriques), la production électrique par l'éolien ne peut y représenter économiquement et écologiquement qu'une faible partie de l'électricité totale produite^[21].

Au Danemark, avec un parc de 3 482 MW en 2009 et une production de 24 194 TJ, la production éolienne représentait 18,5% de la production d'électricité (soit 2,99% de la consommation totale d'énergie)^[22].

Autres caractéristiques techniques

Pour des raisons de sécurité, il est nécessaire d'immobiliser les pales lorsque le vent est très fort. L'inertie de la turbine est à peu près proportionnelle au cube de la longueur de ses pales alors que la surface résistante au vent est proportionnelle au carré de cette longueur. Les pressions exercées sur une éolienne augmentent donc très rapidement à mesure que sa taille augmente. Ainsi la longueur maximale d'une pale est-elle limitée par la résistance de ses matériaux.

Les coûts de construction et de maintenance d'une éolienne augmentent peu en fonction de sa taille. En limitant tous les coûts, on reste seulement contraint par la résistance des matériaux et par les dimensions de ses fondations. Pour la réalisation des pales, l'un des meilleurs matériaux disponibles actuellement est l'époxy. Le carbone composite permet de construire des éoliennes de 60 m de rayon, suffisantes pour obtenir quelques mégawatts. Les éoliennes plus petites peuvent être construites dans des matériaux moins chers, tels que la fibre de verre, l'aluminium ou le bois lamellé.

Les petites éoliennes sont dirigées vers le vent par un aileron arrière, à la manière d'une girouette. Les grandes éoliennes possèdent des capteurs qui enregistrent la direction du vent et actionnent un moteur qui fait pivoter le rotor.

Quand elle tourne face au vent, l'éolienne agit comme un gyroscope, et la précession essaie de faire faire volte-face en avant ou en arrière à la turbine. Chaque pale est soumise à une force de précession maximale lorsqu'elle est verticale et minimale lorsqu'elle est horizontale. Ces changements cycliques de pression sur les pales peuvent vite fatiguer et casser la base des pales ou fausser l'axe de la turbine.

Quand une éolienne puissante possède plus d'une pale, celles-ci sont perturbées par l'air déplacé par la pale précédente. Le rendement s'en trouve réduit.

Les vibrations diminuent quand le nombre de pales augmente. En plus de fatiguer les mécanismes, certaines vibrations sont audibles et provoquent des nuisances sonores. Cependant, les éoliennes possédant moins de pales, plus grandes, fonctionnent à un nombre de Reynolds plus élevé, et sont par conséquent plus efficaces. Le prix d'une éolienne augmentant avec le nombre de pales, leur nombre optimal semble donc être de trois onshore peut être deux offshore (plus de bruit autorisé).

Les rotors à nombre pair de pales ne nécessitent pas obligatoirement de fixer individuellement chaque pale sur un moyeu. Aussi, beaucoup d'éoliennes commercialisées ont deux pales, car il est plus facile et plus économique d'usiner celles-ci d'un seul tenant. Les éoliennes à trois pales, bien plus efficaces et silencieuses, doivent généralement être montées sur place.

La plupart des éoliennes artisanales possèdent deux pales, car elles sont fabriquées à partir d'une seule longue pièce courbée de bois ou de métal, montée sur un générateur de récupération, tel qu'un alternateur de voiture ou un moteur de machine à laver.

Comme le mât produit des turbulences derrière lui, le rotor est généralement placé devant celui-ci. Dans ce cas, le rotor est placé assez loin en avant, et son axe est parfois incliné par rapport à l'horizontale, afin d'éviter que les pales ne viennent heurter le mât. On construit parfois des éoliennes dont le rotor est placé en aval du mât, malgré les problèmes de turbulences, car les pales peuvent ainsi être plus souples et se courber sans risquer de heurter le mât en cas de grand vent, réduisant ainsi leur résistance à l'air.

Les anciens moulins à vent sont équipés de voilures en guise de pales, mais celles-ci ont une espérance de vie très limitée. De plus, leur résistance à l'air est relativement élevée par rapport à la puissance qu'elles reçoivent. Elles font tourner le générateur trop lentement et gaspillent l'énergie potentielle du vent dont la poussée implique qu'elles soient montées sur un mât particulièrement solide. C'est pourquoi on leur préfère aujourd'hui des pales profilées rigides.

Quand une pale est en rotation, la vitesse relative du vent par rapport à la pale est supérieure à sa vitesse propre, et dépend de l'éloignement du point considéré de la pale avec son axe de rotation. Cela explique que le profil et l'orientation de la pale varient dans sa longueur. La composition des forces s'exerçant sur les pales se résume en un couple utile permettant la production d'électricité par l'alternateur, et une force de poussée axiale, répercutée sur le mât par l'intermédiaire d'une butée. Cette poussée peut devenir excessive par vent trop fort ; c'est pourquoi les éoliennes sont alors arrêtées et orientées pour offrir la moindre prise au vent.

Des essais furent effectués (2004) pour utiliser des pales cylindriques et bénéficier de l'effet Magnus.

Axe horizontal et pales horizontales

Un essai d'un nouveau type d'éolienne est en cours (2006) sur un bâtiment d'habitation en France à Équihen, dans le Pas-de-Calais : deux groupes de lames fixées sur un axe qui entraîne le générateur.

Axe vertical

Plusieurs solutions d’éoliennes à axe vertical ont été expérimentées :

• Le type Darrieus repose sur l’effet de portance subi par un profil soumis à l’action d'un vent relatif ; effet qui s'exerce sur l'aile d'un avion. On distingue plusieurs déclinaisons autour de ce principe, depuis le simple rotor cylindrique - deux profils disposés de part et d'autre de l'axe - jusqu’au rotor parabolique où les profils sont recourbés en troposkine et fixés au sommet et à la base de l'axe vertical. Une éolienne de ce type a fonctionné au Québec (au Parc Éole) de 1983 à 1992. De grandes dimensions (110 m de haut), le prototype s'est détérioré lors d'un coup de vent, il était conçu pour fournir 4 MW avec un générateur au sol. Ces éoliennes de type Darrieus, de plus petites dimensions, sont à la base du projet Wind'It.

• Le type Savonius, constitué schématiquement de deux ou plusieurs godets demi-cylindriques légèrement désaxés présente un grand nombre d'avantages. Outre son faible encombrement, qui permet d’intégrer l’éolienne aux bâtiments sans en dénaturer l’esthétique, il est peu bruyant. Il démarre à de faibles vitesses de vent et présente un couple élevé quoique variant de façon sinusoïdale au cours de la rotation. Il existe une variante, appelée Savonius hélicoïdal (ou twisted Savonius en anglais), qui permet d'augmenter le rendement en proposant de façon continue une surface d'accroche au vent. Au lieu d'avoir des des demi-cylindres verticaux, ceux-ci sont tordus de façon hélicoïdale autour de l'axe de rotation. Du fait de leur faible encombrement au sol, de leur bon rendement et du besoin d'un très faible vent, ils sont utilisés en ville sur les toits des maisons, sur des bateaux, comme le Hornblower Hybrid, ou encore dans la tour à énergie positive Pearl River Tower. Elles sont également adaptées à une position horizontale, l'axe de rotation restant face au vent et non dans le profil du vent, comme les éoliennes dites à axe horizontal.

Une déclinaison de ce type d'éolienne est le Moulinet dont l’anémomètre constitue une bonne illustration. Citons aussi les modèles à écran où on masque le côté « contre-productif » de l’engin. Ce modèle utilise un système d’orientation de l’écran par rapport au vent, supprimant de fait un avantage essentiel des éoliennes à axe vertical. Ajoutons finalement que l’accroissement important de la masse en fonction de la dimension rend l’éolienne de type Savonius peu adaptée à la production de grande taille dans un parc à éoliennes.

• Le type à voilure tournante (ou panémone) est caractérisé par l'optimisation dynamique du calage des pales en temps réel, celles-ci se comportent de la même manière que la voile d'un voilier qui ferait un cercle dans l'eau avec un vent déterminé. Les pales reproduisent ainsi fidèlement toutes les allures d'un voilier suivant leur cap tangentiel (angle) par rapport à la direction du vent. Il en résulte que la poussée tangentielle sur les bras du rotor supportant les pales est toujours optimisée. Cette forme de captation de l'énergie éolienne paraît très ancienne (Iran, Crète,...). Ce procédé, qui a reçu la médaille d'argent au salon international des inventions de Genève en 2006, en est encore au stade expérimental^[23]. Voir d'autres expérimentations^[24].

D'autres modèles sont construits aujourd'hui par diverses entreprises pour s'affranchir des limites introduites par la taille des pales, par leur vitesse de rotation et par le bruit. Le principe est celui d'un rotor d'axe vertical qui tourne au centre d'un stator à ailettes. Ce type de solution réduit considérablement le bruit tout en autorisant le fonctionnement avec des vents supérieurs à 220 km/h et quelle que soit leur direction. L'encombrement total est plus faible aussi bien pour l'espace au sol que pour la hauteur. Pour une éolienne de 3 m de diamètre et 2 m de haut une production de 8 000 kWh/an est annoncée (2007).

Ce dispositif est installé seulement sur de petites éoliennes ; il modifie les efforts de l'air sur les pales. Il agit de façon à sortir le rotor du lit du vent de façon à diminuer ses effets sur les pales. La force du vent comprime un ressort qui maintient, en temps normal, la tête de l’éolienne verticale.

Régulation aérodynamique sur les pales

• Le pas variable permet de modifier l'orientation des pales sur le moyeu et permet ainsi de modifier l'énergie récupérée par l'éolienne. Entre autres, il permet d’arrêter l’éolienne afin de la protéger des vents violents (en plaçant les pales en drapeau et en réduisant donc la prise au vent) ou à maximiser le couple transmis au rotor pour la faire démarrer.
• Le pas fixe empêche les pales d'accélérer en utilisant l’effet Stall qui agit comme un frein par le décrochage aérodynamique au niveau de la pale du rotor.
• Les volets (aérofrein ou flaps) s’ouvrent automatiquement, si la vitesse du vent devient excessive ou si un problème est décelé, et ralentissent les pales ou diminuent leur portance en provoquant un décrochage aérodynamique.
• Les spoilers, encastrés dans le bord d'attaque des pales (freinage aérodynamique). Chaque spoiler est maintenu dans son logement par un ressort de rappel et une masse tarés individuellement en fonction de la position du spoiler sur le bord d'attaque de la pale. À partir d'une certaine vitesse linéaire, la force centrifuge provoque l'éjection de tous les spoilers au même moment modifiant ainsi le profil aérodynamique de la pale.

Arrêt par frein à disque automatique

Il ne s’agit plus d’un système de ralentissement, mais d'arrêt complet de l’éolienne.

Ce mécanisme se déclenche automatiquement lorsque la vitesse atteint un certain seuil par l’intermédiaire d’un détecteur de vitesse. En cas de ralentissement du vent, le frein est relâché et l’éolienne fonctionne de nouveau librement. Ce dispositif peut aussi se déclencher lorsqu'un problème de réseau électrique est détecté.

Les éoliennes à pas fixe et régulation Stall comportent souvent, par sécurité, deux freins à disques.

Poids économique des acteurs de l'industrie éolienne

Une éolienne utilisée pour fournir de l'électricité aux réseaux délivre de l'ordre de 2 MW à l'intérieur des terres et de 5 MW en mer. Cependant, des modèles plus petits sont également disponibles.

C'est ainsi que certains navires sont maintenant équipés d'éoliennes pour faire fonctionner des équipements tels que le conditionnement d'air. Typiquement, il s'agit alors de modèles à axe vertical prévus pour fournir de l'énergie quelle que soit la direction du vent. Une éolienne de ce type délivrant 3 kW tient dans un cube de 2,5 m de côté.

Certaines éoliennes produisent directement de l'énergie mécanique sans passer par la production d'électricité, notamment pour le pompage de l'eau dans des lieux isolés. Ce mode de fonctionnement correspond à celui des moulins à vent d'autrefois, qui entraînaient le plus souvent des meules de pierre ; en effet, la plupart des 20 000 moulins à vent à la fin du XVIII^e siècle en France servaient à la minoterie.

Fabricants d'éoliennes

En 2011, les parts de marché mondiales des principaux fabricants d'éoliennes selon Make Consulting étaient les suivantes^[25] :

1. le Danois Vestas avec 12 % ;
2. le Chinois Sinovel avec 11 % ;
3. l'Américain GE Wind avec 10 %.
4. le Chinois Goldwind avec 10 % ;
5. l'Allemand Enercon avec 7 % ;
6. l'Espagnol Gamesa avec 7 % ;

Les principaux fabricants d'éoliennes construisent des machines d'une puissance d'environ 1 MW à 6 MW. Il existe de très nombreux autres fabricants d'éoliennes, parfois de très petite dimension pour des applications individuelles ou de niche. Les principaux fabricants d'éoliennes étaient d'abord surtout originaires du Danemark et d'Allemagne, pays qui ont investi très tôt dans ce secteur. En 2010, certains pays augmentent leurs investissements pour combler leur retard, comme les États-Unis avec GE Wind qui a presque doublé ses parts de marché en 5 ans, ou la France avec Areva, qui détenait jusqu'en 2007, 70 % du capital de REPower. Le marché est marqué actuellement par l'émergence des acteurs asiatiques comme Suzlon ou Shenyang Power, qui parviennent à gagner des marchés en Occident.

Éoliennes en France

La puissance éolienne installée au 1^er octobre 2010 est de 5 322 MW en France dont 5 238 MW en France métropolitaine et 84 MW dans les DOM-COM selon le Syndicat des énergies renouvelables, La production éolienne de janvier à fin septembre 2010 s’élève à 6,5 TWh soit 1,8 % de la consommation française totale sur la même période. En 2010, la production électrique a augmenté de 4,07 % pour un total de 398,3 TWh. La production éolienne, elle, a réalisé une progression de + 38,4 % par rapport à la production de l’année précédente sur la même période.

Conséquences sur l'emploi

En janvier 2009, selon le Syndicat des énergies renouvelables (SER), le secteur éolien avait créé dans les 5 années précédentes en moyenne 33 nouveaux emplois par jour en Europe^[26].

Avantages supposés et critiques

Avantages

Pour Hubert Reeves, « chaque éolienne est garante d'un peu moins de gaz carbonique dans l'atmosphère ou d'un peu moins de déchets nucléaires à gérer par les générations à venir ».

L’énergie éolienne est une énergie renouvelable, idéale selon Ressources naturelles Canada^[27] car :

• il s’agit d’une forme d’énergie indéfiniment durable et propre ;
• elle ne nécessite aucun carburant ;
• elle ne crée pas de gaz à effet de serre (la production des éoliennes, même intermittente, permet la baisse de production correspondante des centrales thermiques) ;
• chaque mégawatt-heure éolien aide à réduire de 0,8 à 0,9 tonne les émissions de CO₂ rejetées annuellement par la production d’électricité d'origine thermique ;
• lorsque de grands parcs d’éoliennes sont installés sur des terres agricoles, seulement 2 % du sol environ est requis pour les éoliennes ; la surface restante est disponible pour l’exploitation agricole, l’élevage et d’autres utilisations ;
• les propriétaires fonciers reçoivent souvent un paiement pour l’utilisation de leur terrain, ce qui augmente leur revenu ainsi que la valeur du terrain (les loyers sont autour de 1 500 à 2 000 € par MW). En Picardie, les retombées fiscales (impôts fonciers, taxe professionnelle) pour les communes rurales étaient en 2005 d'environ 18 800 euros/an pour un investissement éolien initial de 2,8 millions d’euros^[28] ;
• la propriété des aérogénérateurs par des particuliers et la communauté permet de directement contribuer à la conservation de notre environnement ;
• selon EDF^[29], « [...] l'énergie éolienne se révèle une excellente ressource d'appoint d'autres énergies, notamment durant les pics de consommation, en hiver par exemple. » ;
• les éoliennes permettent au travers de la taxe professionnelle de participer au développement local avec une contribution annuelle de l'ordre de 10 000 € par MW (ce chiffre peut varier en fonction des communautés de communes concernées). Certaines communes rurales peuvent ainsi revivre et assurer des travaux pour lesquels elles s'endettaient jusque-là ;
• elle ne produit que très peu de déchets toxiques et aucun déchet radioactif car constituée principalement de béton (socle), métal et de matières plastiques ;
• une éolienne est en grande partie recyclable (acier, béton). Après son temps de fonctionnement (environ 20 ans), elle est entièrement et rapidement démontable. On peut même si besoin retirer la fondation en béton. Elle n'aura laissé aucun produit contaminant autour d'elle et pourra être facilement remplacée.

Inconvénients

Santé

Lorsque les éoliennes sont placées à une distance trop faible, selon Nina Pierpont, une pédiatre de New York, elles pourraient toucher la santé des riverains^{[30],[31],[32]}, notamment par leurs nuisances sonores.

En 2006 l'Académie nationale de médecine recommande de « suspend[re] la construction des éoliennes d'une puissance supérieure à 2,5 MW situées à moins de 1500 mètres des habitations » en attendant le résultat d'une étude épidémiologique^[33]

Par ailleurs l'Académie de médecine qualifie le problème des bruits basse fréquence des éoliennes de « phantasme »^[33],[34].

Émissions induites de gaz carbonique

L'électricité éolienne est une énergie intermittente. C'est une des raisons qui, historiquement, ont fondé le remplacement des moulins à vent par des machines à vapeur pour la meunerie, le pompage, etc. Étant donné que le stockage de l'électricité en grande quantité (de l'ordre du MWh) est encore très difficile et coûteux à mettre en place, l'énergie éolienne ne peut être utilisée que comme énergie d'appoint et ne peut à l'heure actuelle subvenir à elle seule aux besoins en électricité (existants même en l'absence de vent). La production nationale éolienne peut se réduire à 2 % et en moyenne, les éoliennes ne délivrent que pendant un quart du temps l'équivalent d'un fonctionnement à plein régime^{[35],[36],[37]}.

Pour maintenir la production d'électricité lorsque l'énergie éolienne fait défaut, il est nécessaire que le réseau électrique auquel un parc éolien est intégré soit composé également de centrales électriques dites « secondaires », c'est-à-dire à démarrage rapide (par exemple, centrales hydroélectriques ou thermiques). Les centrales nucléaires ont un démarrage beaucoup trop lent pour prendre le relais de l'éolien. Le couplage avec des centrales thermique est le moins favorable au plan environnemental, mais les gestionnaires des réseaux électriques peuvent lorsque cela est possible coupler avec les centrales hydroélectriques. Une des solutions les plus efficaces pour stocker le trop-plein d'énergie est l'utilisation « à rebours » des centrales hydro-électriques : celles-ci sont équipées pour pouvoir remonter l'eau d'un bassin de rétention situé au pied du barrage jusqu'au bassin supérieur. Mais, en France, pratiquement toutes les capacités hydro-électriques dans ce domaine sont déjà utilisées^[38]. Le stockage sous forme d'hydrogène ou dans des batteries se heurte à la fois à des problèmes de coût (il faudrait 7 tonnes de batteries par habitation pour faire face à la consommation moyenne actuelle) et de rendement (70 % de pertes pour la filière hydrogène). Dans l'état actuel, les éoliennes nécessitent des centrales thermiques fortes émettrices de CO₂. Dans le cas de la France, avec sa forte implantation de centrales nucléaires n'émettant pas de CO₂, l'installation d'un trop grand nombre d'éoliennes signifierait émettre encore plus de gaz à effet de serre.

Néanmoins dans l'état actuel du parc, l'éolien représente une économie conséquente sur les émissions de gaz à effet de serre et son potentiel dans ce domaine reste encore en partie inexploité^[39],[40].

Influence des éoliennes sur le climat

Par son principe de fonctionnement même, une éolienne absorbe l'énergie du vent et le rend turbulent, créant ainsi un effet de sillage jusqu'à dix diamètres de rotor derrière elle. Ceci n'a d'effet qu'en altitude, mais c'est une des raisons majeures pour lesquelles deux éoliennes doivent être suffisamment éloignées pour diminuer les pertes dues à ces turbulences (une distance raisonnable est six fois le diamètre du rotor). La réduction de la turbulence du vent et l'évacuation de la chaleur hors de la zone environnante peuvent entraîner des changements de température. D’après plusieurs études réalisées sur la base de modèles de simulation, les effets locaux des parcs d’éoliennes pourraient être non-négligeables^[41].

Plusieurs études ont tenté de montrer les effets climatiques locaux et globaux possibles de très grands parcs d’éoliennes (de plusieurs milliers à plusieurs millions) par la modélisation^[42]. D’après une étude de l’université Stanford, les effets seraient localement faibles mais non-négligeables. Il n’y aurait pas d’effets notables sur la température globale à la surface de la terre, et l’installation de très grands parcs d’éoliennes aurait des avantages « énormes » en ce qui concerne les effets sur le climat^[43]. Selon une modélisation climatique réalisée par des chercheurs du MIT, si 10 % de la demande mondiale en énergie était satisfaite par l'énergie éolienne en 2100 (13 millions d’éoliennes), la température terrestre pourrait augmenter de l'ordre d’un  °C sur le territoire des fermes éoliennes, soit une moyenne de 0,15 °C sur la surface globale de la terre (l'effet serait inversé pour les éoliennes offshore). Dans les deux cas, des phénomènes de réchauffement et de refroidissement pourraient avoir lieu hors des régions concernées Mais les auteurs insistent sur la nature purement exploratoire de leurs travaux^[44]. Une autre étude de l’École polytechnique fédérale de Lausanne montre également, sur la base d’une modélisation, que les effets locaux possibles de très grands parcs d’éoliennes ne sont pas négligeables, mais que les résultats obtenus dépendent de la validité de la modélisation^[45].

Néanmoins, l'influence sur le climat des grands parcs d’éoliennes reste largement inférieur à celle des sources de production d’énergie dont ils permettent d'éviter l'utilisation^[46].

Énergie d'appoint

L'énergie éolienne est une des composantes d'une politique énergétique et environnementale, car comme toutes les sources d'énergie, elle ne peut pas fonctionner dans toutes les conditions. Par exemple, le Danemark, champion mondial de l'énergie éolienne (plus de 500 W installés par habitant)^[47] produit 20% de son électricité par l'éolien et a développé d'autres énergies renouvelables ainsi que des mesures d'efficacité énergétiques pour réduire sa production de gaz à effet de serre^[48].

La quantité d'énergie électrique produite représente en moyenne entre 20 et 40% de la puissance installée, selon la force du vent. Il en résulte des coûts de production importants et l'investissement en capital reste un aspect économique limitant à l'heure actuelle.

Mitage ou nuisance visuelle

L'esthétique d'une éolienne étant une affaire de goût que l'on ne peut objectivement trancher, les riverains craignent généralement une dégradation visuelle des sites concernés^[49] ainsi qu'un résultat sur l'écosystème dû au bruit des éoliennes et aux interférences électromagnétiques induites par leurs générateurs.

Des flashes très puissants sont émis toutes les cinq secondes en haut des mâts d'éoliennes à la demande de l'aviation civile pour des raisons de sécurité. Ces flashs sont généralement blancs le jour et rouges la nuit, d'intensité plus faible, ceci pour réduire la gêne auprès des riverains.

Dépréciation de l'immobilier

Comme pour le nucléaire, un parc éolien déprécie le foncier et l'immobilier à proximité^[50],[51]. Le 4 février 2010, le tribunal de grande instance de Montpellier a condamné la société La Compagnie du Vent (groupe GDF Suez), exploitant le parc de Névian (Aude), à démonter quatre éoliennes sur 21 en raison d'un « trouble anormal de voisinage par la dégradation du paysage, par les nuisances auditives et la dépréciation foncière qui en résultent^[52] ».

Des études montrent que l'éolien déprécie l'immobilier aux États-Unis ^[53], d'autres montrent le contraire ^[54],[55], idem en Angleterre ^[56] et au canada ^[57]. Par ailleurs, des recherches ont pris le parti de limiter ce type de conséquences en « délocalisant » les systèmes en altitude, par l'utilisation de cerfs-volants ou de ballons.

Bruit

Certains riverains déplorent le bruit des éoliennes : il peut être d'origine mécanique ou aérodynamique. Les éoliennes anciennes produisent un bruit de 55 dBA à leur pied (soit le bruit à 130 mètres d'une voiture roulant à 60 km/h). Une étude de 2007^[58] de l'AFSSET commandée par les ministères chargés de la santé et de l'Environnement a conclu qu'en France, si « les premières générations d'éoliennes émettent un bruit relativement important; les éoliennes plus récentes ont bénéficié de nombreuses améliorations, ce qui a permis de réduire leurs émissions sonores ». Le bruit de l'éolienne et sa perception dépendent selon l'Afsset de plusieurs facteurs :

• intrinsèques, liés à l'éolienne et à sa puissance acoustique, ainsi qu'à la taille du parc, etc. ;
• dépendants de la topographie, nature du sol, géométrie de l'éolienne et du lieu « récepteur » ;
• dépendants de la météo (vent, hygrométrie (le bruit porte un peu mieux dans l'air humide…)) ;
• liés au milieu environnant (végétalisation, substrat rocheux, terre, etc. qui absorbent ou renvoient plus ou moins le bruit) ;

Toujours selon l'AFSSET, le niveau de bruit est (en 2007) :

• à proximité des éoliennes : dans la gamme des niveaux de bruit d'infrastructures de transports terrestres
• à distance des sources : dans la gamme des niveaux de bruit résiduel (ou bruit de fond) et pour partie dans les infrasons dont une part en basses fréquences. L'AFSSET précise qu'on n'a à ce jour pas montré de conséquences sanitaires des infrasons sur l’homme (même à niveaux d'exposition élevés), et que l'exposition « de la population au bruit des éoliennes se situe largement sous la valeur seuil de 70-80 dB », et « ne permet pas d'envisager un risque d'atteinte directe de l'appareil auditif ». En pratique, il est difficile de percevoir le bruit d'une éolienne pour des distances supérieures à 500 mètres, mais la gêne existe néanmoins. Des études psycho-acoustiques en laboratoire sur la description du bruit émis par des éoliennes, montrent que des sifflements et effets de battements seraient les plus perturbants, surtout s'ils sont perçus comme impulsionnels ; la gêne pouvant aussi être engendrée ou augmentée par des facteurs subjectifs, dont le sentiment de déficit d’informations et de consultation et/ou une moindre acceptation de la présence de l'éolienne jugée inesthétique dans le paysage ou perturbante pour les oiseaux.

L'AFSSET relève qu'environ 10 % des parcs font l'objet de plaintes à la DDASS, que les deux tiers de ces plaintes concernent des distances inférieures à 500 mètres, et que la distance n'est pas connue pour le tiers restant. Seul un cinquième de ces plaintes fait l'objet d'un contentieux.

La recherche de moyens de rendre les éoliennes encore moins bruyantes se poursuit. Les simulations faites pour « des conditions d'émission et de propagation particulièrement pénalisantes » montrent un bruit relativement faible, comparé au bruit de fond naturel dès que l’on s’éloigne suffisamment de la source et d'importantes variations selon le scénario choisi, ce qui a fait conclure à l'AFSSET qu'une distance réglementaire minimale n'était pas pertinente, mais qu'il fallait via les études d'impacts traiter le problème au cas par cas.

Danger pour les animaux

Aucune étude ne semble actuellement avoir démontré la réalité du danger pour les oiseaux. La LPO (Ligue pour la protection des oiseaux) se montre favorable au développement de parcs éoliens si ceux-ci sont construits en suivant ses recommandations^[59]. D'après la LPO, les éoliennes n'ont qu'une faible influence sur la biodiversité par rapport à d'autres activités humaines (immeubles allumés la nuit, agriculture, fils électriques…)

Les éoliennes pourraient constituer pour les chauves-souris un danger mortel^[60],[61]. Car si elles savent bien les éviter, elles peuvent être frappées par un barotraumatisme, c'est-à-dire un choc provoqué par la baisse brutale de la pression de l'air au voisinage des pales dont la vitesse dépasse, à leur extrémité, 200 km/h. Mais selon d'autres, cela ne pose pas de problème puisque les chauves-souris ne volent pas par grand vent^[62]. Des chercheurs conseillent que la vitesse de vent déclenchant le démarrage des pales soit de 5,5 m/s (19,8 km/h).

Perturbation des radars et télévision

La réception des ondes hertziennes peut être perturbée par une ou plusieurs éoliennes. En télévision (analogique ou numérique), cela provoque une image « brouillée » sur la réception de la télévision terrestre par antenne râteau. Dans ce cas, il est fréquent que l'organisme qui déploie les éoliennes finance aussi les mesures correctives visant à éliminer ces brouillages. Parmi ces mesures, figurent l'implantation d'un nouvel émetteur, le remplacement d'antennes râteau par des paraboles, ou la réorientation d'antennes râteau. Les perturbations occasionnées par un parc d'éoliennes sur la télévision analogique peuvent s'étendre jusqu'à 15 km du parc. En revanche, de récentes études montrent que cet effet est plus réduit en télévision numérique (DVB-T) : la perturbation ne s'observe pas au delà de 3 km environ. La perturbation intervient lorsque le parc éolien se situe à proximité de l'antenne de réception et qu'il s'interpose clairement entre l'antenne émettrice et l'antenne de réception.

Les parcs éoliens peuvent parfois interférer avec les radars et en particulier avec les radars météorologiques. En effet, les éoliennes peuvent constituer un obstacle à la propagation de l'onde. Selon la proximité et la densité du parc d'éoliennes, celui-ci 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 enregistre leur vitesse de déplacement, qui n'est pas différentiable d'une cible en mouvement comme la pluie. Habituellement, on filtre les échos de sol indésirables par leur vitesse Doppler. Dans le cas de précipitations, la vitesse lue sera un mélange entre la vitesse des gouttes et celle des pales, ce qui peut mener à une fausse interprétation des mouvements de l'air. Une étude sur cette possible interférence est donc nécessaire lors de l'examen d'un projet d'éoliennes^[63].

Des études sont en cours à la fois sur les éoliennes pour réduire leur surface équivalente radar et sur les algorithmes radar pour leur permettre de discriminer les éoliennes des autres échos^[64].

Subventions et spéculation

Selon certains^[évasif] l'argent public est mal utilisé ou gaspillé^[65]. Des interrogations se font jour^[évasif], au vu du mécanisme de financement :

• l'électricité produite par éolienne est vendue à EDF^[66]
• EDF est obligé d'acheter l'électricité produite par éolienne
• le prix d'achat est garanti pendant quinze ans (par l'État)
• le prix garanti est supérieur au prix du marché^[67]. Le surcoût est supporté indirectement par le contribuable^[68]. La Fédération Environnement Durable, un groupe de pression anti-éolien^[69], estime que le surcoût de l’éolien entraînera une augmentation de plus de 20 % de la facture d’électricité ^[70], pour une production éolienne qui ne représentera, au mieux, que 5 % de notre consommation électrique.
• l'énergie éolienne profite en plus de subvention importante^[71].

Au final le tarif subventionné demandera un financement estimé à 42 milliards d'euros pour l'éolien terrestre et 80 milliards d'euros si l'on inclut l'éolien offshore.

Certains^{[Qui ?]} se posent la question de l'honnêteté de la mise en place de ce système et des affairistes qui en profitent^{[72],[73],[74],[75],[76]}.

Recherche et développement

Autres productions utilisant l'énergie éolienne

• 2009 : les Néerlandais de Dutch Rainmaker ont réalisé une éolienne dont l'énergie est utilisée pour condenser la vapeur d'eau présente dans l'air ambiant. Le premier prototype a ainsi condensé 500 l d'eau douce en 24 h
• 2010 : l'institut allemand Fraunhofer^[77] explique dans un communiqué avoir réussi à mettre au point un processus de production de méthane à partir de la production en excès des éoliennes. L'électricité est utilisée pour faire une électrolyse d'eau, produisant de l'oxygène (rejeté) et de l'hydrogène. Cet hydrogène est recombiné à du CO₂ (sans doute par réaction de Sabatier) pour produire du méthane, qui est réintroduit dans le circuit de distribution public de gaz naturel. La première partie de cette réaction était déjà utilisée par Poul La Cour en 1890 (cf. début de cet article).

Stockage de l'énergie éolienne

• 2010 : une autre méthode utilisée pour exploiter et stocker les productions excédentaires des éoliennes consiste à les coupler à des techniques de pompage-turbinage au sein de centrales hydro-éoliennes.

Une ferme éolienne génère de l'électricité grâce à des aérogénérateurs. Cette électricité est utilisée à 70% pour pomper de l'eau vers une retenue d'altitude. Les 30% restants sont envoyés sur le réseau^{[réf. nécessaire]}. Lors des périodes de vent moindre, l'eau de la retenue est turbinée dans une unité hydroélectrique et stockée dans une retenue basse. L'électricité obtenue est envoyée sur le réseau.
Un projet de ce type sera bientôt opérationnel aux Îles Canaries dans l'île de El Hierro. Ce projet de 11,5 MW permettra en 2012 d'éviter annuellement le transport de 6000 tonnes de fuel par tankers, et l'émission de 18000 tonnes de CO2^[78],[79].

Notes et références

Voir aussi

• Base de données mondiales sur les éoliennes installées

Bibliographie

• Désiré Le Gourières, Énergie éolienne. Théorie, conception et calcul pratique des installations, Éditions Eyrolles, Paris, 1980, 267 p.
• Ph.Peyroche -"Eoliennes et paysages:le divorce" art. in Sites et monuments-janv 2011

Articles connexes

Liens externes

• Base de données sur les éoliennes et parcs éoliens du monde entier
• Ressources d'information sur les éoliennes pour particulier
• Fédération Des Moulins de France, revue Monde des Moulins, aérogénérateur Technique

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