L'énergie éolienne

L'énergie éolienne est l'énergie du vent. Elle est récupérée par une hélice ou un cylindre tournant qui entraîne un générateur électrique. Pour fonctionner dans de bonnes conditions, la « machine » ou aérogénérateur doit être positionnée à un endroit où l'on trouve un vent suffisamment fort et constant. L'électricité produite est injectée dans le réseau électrique ou stockée pour une utilisation ultérieure. Les grandes éoliennes que vous pouvez apercevoir dans le paysage français ont une puissance qui atteint 2 MW par machine. Pour les éoliennes offshore, que vous ne verrez pas encore en France car le premier parc n'est encore qu'un projet, les puissances individuelles atteindront 5 MW. L'éolien est aussi envisageable pour les installations domestiques mais avec des puissances inférieures : de quelques centaines de watt à plusieurs dizaines de kilowatt.

Une énergie intermittente

L'éolien, tout comme le photovoltaïque, est une énergie intermittente, qui ne peut pas être produite 24 heures sur 24, ni 365 jours par an.
Quand la vitesse du vent tombe en dessous d'une certaine valeur (quelques mètres par seconde) qui dépend de l'aérogénérateur, la production d'énergie cesse.

De la même façon, si la vitesse du vent dépasse un seuil défini, l'éolienne se met en sécurité et débraye l'hélice. Le fonctionnement d'une éolienne n'est donc possible que lorsque le vent se situe dans une fourchette de vitesses bien précise dépend de l'équipement (entre environ 3 et 25 m/s).
Par ailleurs la puissance nominale n'est atteinte qu'au-dessus d'une certaine valeur du vent dans l'intervalle considéré. Cette valeur dépend également de l'équipement mais se situe vers 12 m/s pour les aérogénérateurs modernes.

C'est la mutualisation de multiple points de production de toute nature (centrales thermiques, nucléaires, hydroélectriques, photovoltaïque) qui permet de lisser et fournir la quantité d'énergie dont les consommateurs ont besoin. Si l'on n'est pas en mesure de mutualiser la production en l'injectant dans le réseau électrique, il faut la stocker dans des batteries d'accumulateurs par exemple.

En pratique on compte sur une durée de fontionnement d'une éolienne à puissance nominale (heures pleine puissance) de l'ordre de 2500 à 3000 heures par an pour l'éolien terrestre et entre 3000 et 4000 heures pour l'éolien offshore qui bénéficie de meilleures conditions de vent. Ce critère qui ne prend pas en compte la totailté de la production possible d'une éolienne est utilisé pour fixer les tarifs ce qui induit des biais dans les raisonnements économiques (source www.espace-eolien.fr de Poweo)

Dans sa plage de fonctionnement, entre la vitesse du vent permettant un démarrage et la vitesse maximale nécessitant une mise en sécurité, l'éolienne fournit une puissance qui reste inférieure, ou au mieux égale, à sa puissance nominale. On estime le nombre d'heures où une éolienne peut fonctionner dans ces conditions à plus de 7000 heures par an.

Cette durée permet de faire la prévision de production annuelle en kW.heure. A ne pas confondre avec la durée de vie d'une installation éolienne qui est de l'ordre de 20 à 25 ans.

Des régions privilégiées en France

Pour les opérateurs de parcs éoliens en France, les régions côtières au dessus du golfe de Gascogne, un peu moins l'intérieur des terres, ainsi que le couloir rhodanien répondent bien à l'impératif de vent fort et régulier. L'éolien n'en est qu'à ses début en France et il existe un fort potentiel tant sur la terre (éolien terrestre) que sur les côtes (éolien offshore). Pour un particulier, il faut viser un point haut bénéficiant d'un vent fort, régulier et sans turbulences.

Des zones de développement

Malgré leurs vertus écologiques, les éoliennes sont une source de nuisance qu'il convient de limiter : insertion dans le paysage, bruit, pylônes obstacle à la circulation aérienne, perturbation des transmissions radioélectriques et des radars du fait du mouvement des pales, etc.

Pour maîtriser la croissance du parc qui s'annonce très forte dans les années à venir, et donc les nuisances associées, les autorités françaises ont créé la notion de Z.D.E. (Zone de Développement de l'Eolien). Seuls les communes et les établissements publics de coopération intercommunale (EPCI) peuvent proposer la création de Z.D.E.

Comme les grands parcs, les installations éoliennes de faible puissance situées en métropole continentale sont éligibles au tarif éolien à condition qu'elles soient dans une ZDE. Hors ZDE, les producteurs peuvent vendre leur électricité sur le marché de gré à gré, à la coopérative Enercoop. Ils peuvent également recourir au marché de certificats verts. Source: Ministère de l'Industrie

L'obligation d'achat de l'énergie éolienne est une nécessité pour que de tels projets soient rentables et donc favoriser leur développement. Le prix d'achat du kWh éolien de l'ordre de 8 centime d'euro dans une Z.D.E. est imposé à l'Agence EDF Obligation d'Achat (AOA). Il est aujourd'hui supérieur au prix du kWh produit par EDF mais d'ici quelques années le renchérissement des filières traditionnelles (pétrole,charbon, nucléaire) par la raréfaction des ressources et la prise en compte du coût de tous les problèmes environnementaux inverseront la tendance.

La loi de programme n°2005-781 du 13 juillet 2005 fixe les orientations de la politique énergétique de la France (loi POPE) et en particulier l'obligation d'achat de l'énergie éolienne.

L'arrêté du 10 juillet 2006 fixe les conditions d’achat de l’électricité
produite par les installations utilisant l’énergie mécanique du vent telles que visées au 2o de l’article 2 du décret no 2000-1196 du 6 décembre 2000.

Un projet complexe

Une installation éolienne, outre les aspects réglementaires, met en oeuvre des techniques faisant appel à une expertise pointue.

Il faut positionner la machine suffisamment haut au dessus du sol de façon à optimiser le flux d'air en évitant les turbulences. Il y a toujours plus de vent en hauteur. Une éolienne est donc toujours solidaire d'un système qui l'élève au dessus du sol. Le plus souvent ce sera un mât dont le dimensionnement et les fondations doivent supporter les efforts considérables exercés par le vent sur l'hélice. Le problème est encore plus ardu lorsqu'il s'agit d'éolien offshore et que le sol se trouve à 30 mètres sous le niveau de la mer.

Une machine éolienne comporte de l'électronique et de la mécanique (asservissements, commande des pales et orientation de la nacelle), de l'informatique et une installation électrique de puissance.

Le raccordement au réseau nécessite un contrat avec EDF Réseau Distribution, pour le transport de l'énergie, et un autre contrat avec l'agence EDF obligation d'achat pour le rachat de l'énergie produite.

L'éolien pour les particuliers

Les particuliers ne vont pas mettre en oeuvre les mêmes installations que les opérateurs en éolien. Ils restent malgré tout soumis à des contraintes réglementaires et techniques similaires même si elles sont d'un autre ordre.

Réglementation

Seules les éoliennes de plus de 12 m de hauteur sont soumises à permis de construire. En deçà, elles sont uniquement soumises à une notice d'impact, une étude d'impact et une enquête publique étant requises à partir de 50 m.

Les particuliers bénéficient du crédit d'impôt à hauteur de 50% de l'acquisition sous réserve que l'installation soit effectuée par un professionnel et qu'il s'agisse de la résidence principale.

Les collectivités locales peuvent également délivrer des aides.

La discrimination créée par la notion de ZDE, car hors ZDE point d'obligation d'achat au tarif préférentiel, pénalise les petites installations individuelles souvent situées en dehors des principales zones d'intérêt économique (champs d'éoliennes) visées par les ZDE. Voir la pétition

Installation

Les particuliers vont pouvoir s'intéresser à des éoliennes de faible puissance de quelque centaines de watt à quelques kilowatt. Il existe même des modèles à axe vertical qui s'insèrent mieux dans un cadre urbain (voir exemple).

Quelques liens présentant des solutions domestiques :

• http://www.outilssolaires.com/pv/prin-eole.htm
  
• http://www.joliet-europe.com/eoliennes-domestiques.htm

Selon le site www.outilssolaires.com, le coût d'une installation de 6 kW est de 25 000 euros (4.200
euros par kW installé) comprenant :

l'aérogénérateur avec une puissance de 6 kW (un mât de 18m et une diamètre de 6m) pour environ 15.000 euros + le génie-civil etc. de 4.000 à 9.000 euros + le raccordement au réseau de 3000 euros.

Le raccordement au réseau EDF s'impose pour bénéficier d'énergie électrique 24h/24 et tous les jours de l'année, dès que la puissance que vous consommez est supérieure à l'énergie produite.

L'option de stockage dans une batterie d'accumulateurs est plus adaptée à une installation de faible puissance. Dans ce cas, c'est un onduleur qui vous restitue le 230 volts/50 Hz (voir exemple).

Il est aussi possible de mixer la production éolienne et solaire pour lisser la production domestique.

Les critères à prendre en compte

Suis-je situé dans une Z.D.E. ?

En 2008, il apparaît clairement que la décision d'investir dans un projet éolien pour un particulier est liée à sa localisation dans une Z.D.E., sauf bien sûr si le besoin de puisssance est très limité et peut se contenter d'un stockage d'énergie dans des accumulateurs électriques, sans raccordement au réseau EDF distribution, donc sans rachat de l'électricité produite.

Ce sont les communes ou communauté de communes qui demandent la création des Z.D.E. C'est donc à celles-ci qu'il faut s'adresser pour connaître ces sites. Depuis 2004, la Direction générale de l'énergie et
des matières premières interroge chaque année les préfets
pour connaître la situation de l'éolien dans leur département. Vous pouvez consulter les résultats de l'enquête 2007 en suivant le lien : enquête 2007.

Comme évoqué ci-dessus, au delà de 12 mètre de hauteur, un permis de construire est nécessaire. Le tableau suivant donne la situation des permis de construire liés à l'éolien le 1er février 2007 (extrait de l'enquête 2007) :

Quel lieu pour l'implantation de l'aérogénérateur ?

La situation de l'éolienne doit lui faire bénéficier d'un vent suffisamment fort et régulier sans turbulences liées à la présence d'arbres ou d'immeubles. Certaines régions offrent des conditions globalement favorables. Le rendement de l'installation sera directement tributaire du nombre d'heures de fonctionnement de l'aérogénérateur en mode nominal, c'est à dire avec une vitesse de vent situé dans la fourchette de fonctionnement de l'aérogénérateur.

Pour connaître la situation de votre région, vous pouvez consulter la liste des atlas éoliens de France disponible sur le site de l'ADEME.

Quelle infrastructure pour supporter l'aérogénérateur ?

La puissance électrique nécessaire détermine le modèle d'aérogénérateur (gabarit dont diamètre de l'hélice) et donc le dimensionnement du support (mât ou autre structure porteuse). Le support doit absorber les efforts très importants exercés par le vent sur l'hélice. Pensez que les valeurs atteintes par les rafales dépassent largement les valeurs maximum de fonctionnement de l'installation. Calculer une telle structure est une affaire de spécialistes, fabricant d'éolienne et bureaux d'études, et qui doit également prendre en compte la nature du sol pour réaliser des fondations adaptées. Le coût de l'infrastructure peut largement dépasser celui de l'aérogénérateur.

L'installation électrique

La fiche du centre d’information sur l’énergie et l’environnement (CIELE) sur le petit éolien vous fournit des informations utiles sur les solutions pour particuliers, notamment sur le dimensionnement de la puissance.

L'installation électrique, à faire réaliser par un professionnel, dépend du mode de raccordement envisagé.

• En connexion au réseau électrique, si vous en avez la possibilité.

Dans ce cas, vous revendez l'énergie produite et vous n'avez pas besoin de la stocker dans des batteries d'accumulateurs électriques. Un premier compteur permet de connaître votre consommation. Un deuxième compteur électrique comptabilise l'énergie que votre installation fournit au réseau. La puissance électrique consommée n'est pas limitée par la puissance de votre aérogénérateur.

• En mode isolé - Vous devez stocker l'énergie électrique produite dans des accumulateurs électriques. L'installation est plus coûteuse et la puissance fournie est limitée. Par contre vous êtes autonome.