Rien n’est moins sûr !…
Qu’est-ce qu’une éolienne ?
Les éoliennes produisent de l’électricité, c’est pourquoi on les appelle des aérogénérateurs.
Sur le fonctionnement d’une éolienne, voir ici.
Les éoliennes ne sont pas plantées dans le sol, elles sont ancrées à un gros massif de béton. C’est comme un parasol dont le pied est fixé à une masse pour éviter qu’il ne s’envole.
Plus elles sont hautes, plus elles doivent être fixées à une masse importante.
Il y a le mât. Dans l’exemple un mât de l’ordre de 150 m. Les mâts peuvent atteindre 170 m).
Au-dessus on retrouve la nacelle et puis les pales.
Les pales, dans les exemples qui suivent mesurent 60 m. Elles peuvent atteindre jusqu’à 80.
Les pales tournent à une dizaine de tours par minute, mais il faut savoir que lorsque des pales de 60 m qui tournent à 10 tours/mn, leur extrémité se déplace à 360 km/h : on comprend que cela puisse perturber et tuer les oiseaux.
La nacelle embarque des matériels qui transforment la puissance du vent en une puissance électrique. Aujourd’hui la puissance électrique des éoliennes installées est de 2 MW, 2,5 MW, 3 MW. Les projets actuels peuvent atteindre 4 MW.
Comment fait-on pour avoir des éoliennes qui doublent de puissance alors que le vent reste le même ?
La puissance du vent se calcule selon la formule ci-dessous.
On constate que la puissance potentielle du vent est bien sûr proportionnelle au cube de sa vitesse, mais elle est aussi proportionnelle au carré de la longueur des pales, c’est-à-dire proportionnelle à la surface impactée par le vent. On comprend donc que plus l’éolienne est grande plus elle peut capter de vent.
Qu’est-ce que les constructeurs – qui ne sont malheureusement pas français – ont fait évoluer ?
La technologie de base n’ayant pas beaucoup évolué, ils ont augmenté la surface balayée : en 2 000 ils installaient des éoliennes dont le sommet globalement arrivait à 80 m, 90 m, puis ils sont passés à des éoliennes un peu plus grandes, un peu plus grandes, … En 2016 ils installent des éoliennes de 200 m en bout de pales.
Les projets de 2017 sont des projets avec des éoliennes de 240 m, des mâts de 170 / 175 m avec des pales qui font jusqu’à 80 m. Cette fois on atteint les 400 km/h en bout de pales.
La composante fondamentale de la puissance potentielle de l’éolienne est bien sûr le vent.
Sur le graphe ci-dessous, est représenté (en ordonnée) la vitesse du vent en m/s enregistrée sur plusieurs jours (en abscisse).
Comme chacun de nous peut le constater tous les jours dans notre région, de temps en temps il n’y a pas de vent, de temps en temps il y en a beaucoup, des fois il y a des rafales.
Comment peut-on produire de l’électricité avec un vent intermittent et aléatoire ?
Le vent étant intermittent et aléatoire, il est caractérisé par sa vitesse moyenne.
Celle-ci est calculée à partir de la répartition du vent.
Pour déterminer cette moyenne, on reporte sur un graphe (voir ci-dessous) la vitesse du vent (en abscisse) et le cumul du temps pendant lequel cette vitesse est maintenue (en ordonnée).
La mesure s’effectue sur plusieurs jours, mois ou années. Les promoteurs installent un mat de mesure pour deux ans sur le site d’implantation du projet.
Cependant, cette vitesse moyenne, comme toute moyenne, ne donne qu’une indication partielle sur le potentiel du vent.
C’est comme notre voiture : elle est capable de rouler à 160, 180 km/h mais en moyenne nous ne la faisons rouler qu’à quelques dizaines de Km/h. Cette valeur moyenne ne représente pas le potentiel de notre voiture.
Pourquoi une frénésie d’installations d’éoliennes en Bourgogne qui est l’une des régions les moins ventées de France ?
La carte ci-dessous donne la vitesse moyenne du vent à 50 mètres de haut. Comme le précise la légende la vitesse moyenne croît du plus clair au plus foncé.
Alors pourquoi nos élus ont-ils choisi parmi les énergies renouvelables de développer l’éolien dans une région si peu ventée ?
L’Aquitaine, qui est aussi peu ventée que notre Région, a fait un autre choix. Il n’y a pas d’éolienne.
Concernant la Bourgogne Franche Comté, le vent est censé souffler à environ 5 m/s (5 m/s équivalent à une vitesse de 18 km/h ; 10 m/s équivalent à une vitesse de 36 km/h,).
Mais la vitesse moyenne du vent varie selon l’endroit, de 3,5 à 5 m/s.
Ainsi la vitesse du vent, à une certaine hauteur, va dépendre des obstacles qu’il y a au sol. Si l’on est en présence d’arbres de 30 m de haut, le vent est freiné par les arbres.
Ceci explique que les mesures tests soient toujours dans des prairies plates, dans lesquelles il y a à peine quelques buissons.
Par ailleurs, on constate que sur une colline, le vent est plus important car il est accéléré par la forme du relief. C’est pourquoi les promoteurs mettent les éoliennes sur les hauteurs ; ce qui a pour conséquence inévitable de les voir d’encore plus loin.
Le graphique ci-dessous montre comment la puissance d’une éolienne est fonction de la vitesse du vent. Il est très intéressant et on ne le voit quasiment jamais.
En abscisse c’est la vitesse du vent, et en ordonnée le pourcentage de puissance d’une éolienne. Dans cet exemple, il s’agit d’une éolienne d’une puissance maximale de 2 MW.
On constate que l’éolienne ne démarre que lorsqu’il y a au moins 4 ou 5 m/s de vent, soit 16 à 18 km/h. S’il n’y a pas beaucoup de vent, l’éolienne ne démarre pas.
La raison est toute simple : les éoliennes ne fonctionnent pas comme les éoliennes qui servent dans les prés à remonter l’eau des puits pour abreuver les animaux.
Le vent ne pousse pas la pale.
La pale a la géométrie d’une aile d’avion et comme l’aile d’un avion, elle est aspirée par une dépression.
De même qu’il faut une piste de décollage pour que les avions aient une vitesse suffisante pour décoller, de même il faut une vitesse de vent minimale pour entraîner les pales d’une éolienne.
Au fur et à mesure que la vitesse de vent augmente, la puissance électrique fournie augmente.
Et en cas de vent très violent, le rotor est bloqué par le frein pour éviter un accident.
Dans notre région les éoliennes ne fonctionnent quasiment jamais à pleine puissance.
On voit sur le graphique qu’avec un vent de 20 km/h (autour de 6 m/s) l’éolienne fonctionne à 20 % de sa puissance nominale.
Comme le montre le graphe ci-dessous le vent intermittent et aléatoire ne permet d’obtenir qu’une valeur moyenne de la puissance de l’ordre de 20 % de la puissance installée.
Cela veut simplement dire que des éoliennes de 3,5MW comme celles qui ont été récemment installées en Bourgogne ne produisent en moyenne que 0,75 MW, soit 1/5 de leur puissance nominale.
Ce n’est pas une surprise, car c’est comme cela que ça fonctionne, sauf qu’on parle toujours des 3,5 MW installés et jamais des 0,75 MW produits. Et encore moins des MW reçus compte tenu de la déperdition de entre le parc et le lieu d’habitations des habitants…
Pour nous consommateur, il ne faut pas raisonner en puissance, mais raisonner en énergie. En effet, nous achetons à notre fournisseur une quantité d’énergie électrique.
Sur ce point les professionnels parlent de « facteur de charge ».
Et il faut savoir que le « facteur de charge » est le rapport de l’énergie électrique réellement produite sur l’énergie que pourrait produire l’éolienne si elle fonctionnait à plein régime tout le temps. Ce facteur de charge correspond au rendement global de l’éolienne.
La carte ci-dessous est très claire.
Etant, en Bourgogne, dans la zone la moins ventée, le facteur de charge est le plus faible. La carte donne les chiffres de 2016, où malgré certaines périodes de l’année avec beaucoup de vent, le facteur sur l’année est inférieur à 22 %.
Alors, comment expliquer qu’avec un facteur de charge aussi faible, nos élus ont-ils choisi parmi les énergies renouvelables de développer l’éolien dans une région si peu ventée ?
Sur l’intermittence des éoliennes, voir la video ici.
Source Jean-Marie Virely – Assises de l’éolien en Morvan – 27 Novembre 2017
Châtillon-Sur-Seine
