Comprendre l’énergie éolienne : avantages, défis et perspectives

L’énergie éolienne est une des énergies renouvelables les plus répandues en France et en Europe. S’appuyant sur la force des vents, elle permet la production d’une électricité verte. Terrestre ou offshore, un parc éolien affecte peu l’environnement. La part de l’énergie éolienne dans le mix énergétique contribue, par ailleurs, à l’indépendance énergétique des pays. Même si des défis majeurs subsistent, les innovations technologiques devraient augmenter la puissance installée de l’éolien d’ici à 2050.

Qu’est-ce que l’énergie éolienne ?

L’énergie éolienne dépend de la puissance des vents. Cette énergie renouvelable permet la production d’électricité à partir de machines : les éoliennes. Ces dispositifs transforment l’énergie mécanique du vent en une énergie électrique injectée ensuite dans le réseau d’électricité. L’énergie éolienne est disponible dans tous les pays et gratuite.

Il existe deux modes d’implantation et d’exploitation de l’énergie éolienne.

• Les éoliennes terrestres installées sur la terre ferme. Ce sont les parcs éoliens visibles le long des routes.
• Les éoliennes offshore installées en mer. Elles sont posées sur les fonds marins ou flottent sur l’eau.

 

Les installations peuvent être industrielles. C’est le cas des parcs éoliens, sur terre ou en mer, raccordés au réseau électrique des pays portant le projet. Les installations éoliennes peuvent aussi être domestiques. Il s’agit des petites éoliennes installées chez les particuliers.

Comment fonctionne l’énergie éolienne ?

Une éolienne se compose de quatre parties : un mât, un rotor (ou hélice), une nacelle abritant l’alternateur générant l’électricité et, enfin, les lignes électriques qui transportent l’électricité produite sur le réseau.

Une éolienne peut fonctionner sur un axe vertical ou horizontal. L’éolienne horizontale est composée de pales assemblées en hélice. Elles sont placées sur un mât horizontal par rapport au sol. Les pales d’une éolienne verticale tournent autour d’une tige verticale. Quelle que soit l’éolienne, le principe de production de l’électricité est le même.

Les pales de l’éolienne s’activent grâce à la puissance du vent

Dès que le vent souffle à une vitesse de 15 km/h, sa puissance active le rotor de l’éolienne. Il se situe au bout du mât haut de 10 à 190 mètres. Plus la hauteur est importante, plus les vents soufflent fort. Les pales, en général au nombre de trois, se mettent à tourner.

L’énergie mécanique du vent est transformée en énergie électrique

Le rotor tourne à une vitesse de 5 à 15 tours par minute. Cette énergie mécanique entraîne un axe, appelé arbre, dans la nacelle de l’éolienne. L’axe est relié à un alternateur qui, grâce à l’énergie émanant de la rotation de l’arbre, produit un courant électrique alternatif.

L’électricité produite est adaptée et transportée sur le réseau électrique

La tension du courant électrique alternatif produit est élevée par un transformateur situé dans le mât de l’éolienne. L’électricité produite est alors transportée sur les lignes du réseau électrique. Le stockage des énergies renouvelables comme l’éolien ou le solaire reste complexe.

En quoi l’énergie éolienne est-elle bénéfique pour l’environnement ?

Comme l’énergie solaire photovoltaïque, l’énergie éolienne est une énergie verte. Bas carbone, basé sur des installations recyclables, son développement a peu d’effet néfaste sur l’environnement.

L’énergie éolienne est une énergie bas carbone qui respecte l’environnement

La production d’électricité par l’énergie éolienne n’engendre pas d’émissions carbone dans l’environnement. Cette énergie renouvelable ne nécessite aucun carburant. Elle ne produit pas de déchets toxiques comme le nucléaire. À l’image de l’énergie solaire, elle ne dégrade ni l’air ni l’eau. Bien installée, elle maintient la biodiversité.

Les installations de parcs éoliens terrestres ne polluent pas les sols

L’installation d’un parc éolien terrestre s’appuie sur une surface au sol (des terres agricoles) et des tonnes de béton. Ces fondations représentent 90 % du poids d’une éolienne terrestre. Cependant, le béton est un matériau inerte. Il ne pollue pas les sols.

La capacité de recyclage d’un parc éolien est de plus de 90 %

La durée de vie d’une éolienne oscille entre 20 et 30 ans. 90 % de son poids est recyclable. Il s’agit des fondations en béton, de l’acier, du cuivre et de l’aluminium nécessaires à sa conception. Seules les pales ne sont pas recyclables.

L’obligation de la remise en état initial après le démantèlement des éoliennes

Lorsqu’une éolienne arrive en fin de vie, la loi impose à l’exploitant du projet de la démanteler. Qu’il s’agisse d’une éolienne terrestre ou en mer, il a l’obligation de restituer le site « dans un état comparable à l’état initial » afin que rien ne subsiste dans l’environnement.

Comment l’énergie éolienne contribue-t-elle à l’indépendance énergétique des pays ?

Les énergies renouvelables sont en plein essor en Europe. La crise de l’énergie due à la guerre en Ukraine pousse chaque pays à augmenter son indépendance énergétique. L’Allemagne possède le parc d’énergies renouvelables le plus important avec 60,8 GW de capacité installée. La France se classe quatrième avec 16,5 GW de capacité installée (chiffres 2019).

En France, l’énergie éolienne fait partie des trois principales énergies renouvelables pour la production d’électricité. Selon des chiffres RTE de 2019, l’éolien représente 6,3 % du mix énergétique, derrière l’énergie hydraulique (10,3 %), mais devant l’énergie solaire photovoltaïque (2,2 %).

Le potentiel de l’éolien offshore est immense. La France bénéficie d’un gisement important au large de ses côtes. À l’horizon 2050, le développement de 50 parcs éoliens en mer devrait permettre de répondre à un quart des besoins en électricité du pays.

Quels sont les principaux défis à surmonter pour l’énergie éolienne ?

Intermittence énergétique, zones de développement limitées et défis techniques pour les éoliennes en mer font partie des obstacles à surmonter pour généraliser les projets éoliens.

Une énergie dépendante de la puissance des vents

Le principal inconvénient de l’énergie éolienne reste qu’elle dépend de la puissance des vents. Vents faibles, l’éolienne ne s’enclenche pas. Trop forts (plus de 90 km/h), l’éolienne s’arrête automatiquement et la production d’électricité avec elle. Sa nature intermittente se double d’un problème de stockage. Des moyens de stockage de l’énergie verte existent. Mais le processus est complexe.

Un projet de parc éolien terrestre ou offshore est compliqué à mettre en place

Les projets de parcs éoliens sont difficiles à mettre en place. Le délai moyen d’obtention d’une autorisation de construction d’un parc éolien est de 7 ans pour l’éolien terrestre. Il monte à 10 ans pour l’éolien en mer. Les recours engendrent un coût important avant même l’installation effective du projet. En France, le foncier disponible et la hauteur des éoliennes sont limités par des réglementations.

Le défi technique des projets d’éoliennes offshore flottant sur l’eau

Les projets d’éolien en mer devraient se multiplier à l’avenir. Des parcs d’éoliennes posées existent déjà. Au niveau technique, l’installation de parcs d’éoliennes flottant sur l’eau s’avère plus complexe. Les facteurs de déstabilisation sont nombreux (mouvement de la mer, poids de la turbine).

Quelles sont les principales préoccupations environnementales et sociales liées à l’énergie éolienne ?

La production d’énergie éolienne a un impact sur la biodiversité terrestre et marine. L’installation de parcs éoliens proche des couloirs de migration entraîne une mortalité des oiseaux et des chauves-souris. Les projets éoliens doivent répondre à des réglementations strictes à ce sujet.

La biodiversité marine pâtit des installations posées en mer. La phase des travaux de forage est la plus critique pour les animaux marins, désorientés par les vibrations. Un projet d’éoliennes flottant sur l’eau engendre moins de désagréments.

Le bruit est un autre frein à la production d’énergie éolienne à grande échelle. La vitesse de mouvement du rotor provoque des nuisances sonores alentour. Même cantonnées à 500 mètres des premières habitations, les éoliennes à pleine vitesse sont bruyantes.

Quelles innovations et tendances façonnent l’avenir de l’énergie éolienne ?

En France, le coût de production de l’énergie éolienne poursuit sa baisse. De 60 euros/MWh en 2021, il pourrait passer à 50 euros/MWh en 2030. Les parcs éoliens évoluent pour augmenter leur puissance de production. Éoliennes plus hautes, intelligentes, voici quelques innovations effectives ou en développement.

Des éoliennes plus hautes et un rotor plus grand pour une puissance de production augmentée

Afin d’améliorer la puissance de production énergétique de l’éolien, la conception des installations a évolué. Les éoliennes atteignent une hauteur de 190 mètres. La taille du rotor a augmenté jusqu’à 120 mètres de diamètre. Les éoliennes produisent le double d’énergie, entre 7 000 et 9 000 MWh par an en France.

Des éoliennes intelligentes pour optimiser la capacité d’électricité produite

Dans le monde de l’éolien, le développement d’une éolienne intelligente est mené par l’IFPEN. Dotée d’un capteur lidar (laser) associé à des algorithmes, elle prévoit la puissance des vents et améliore le fonctionnement de l’installation. Ce système optimise la capture d’énergie et l’efficacité de l’éolienne.

Une éolienne pouvant produire de l’électricité pendant 25 ans en développement

IceWind, entreprise islandaise spécialisée dans les énergies renouvelables, travaille sur un projet d’éolienne à six pales. Ce petit modèle est destiné aux particuliers. L’éolienne pourrait assurer la production constante d’énergie pendant 25 ans.

Comme l’énergie solaire, l’énergie éolienne a le vent en poupe en France. Notre pays souhaite atteindre 32 % d’énergies renouvelables dans la consommation totale d’énergie d’ici 2030. Son atout : le développement de l’éolien en mer. Les projets en cours visent une puissance installée d’éolien en mer d’environ 5 GW en 2028. Intéressés par le développement durable ? Découvrez les formations de l’ESI Business School.