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Dossier : L’éolien, la force du vent

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Points de vue

Des avis d'experts sur l'éolien

Jean-Louis Bal
Jean-Louis BalPrésident du Syndicat des Énergies Renouvelables (SER)

"L’éolien a aussi un champ d’extension notable avec les installations offshore."

L’éolien, un élément moteur de l’essor des énergies renouvelables 

L’énergie éolienne, produite par la force des vents, est un élément essentiel sur la palette des énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide... , avec le solaire, la biomasseDans le domaine de l'énergie, la biomasse se définit par l'ensemble des matières organiques d'origine végétale ou animale... , l’hydro-électricité, les énergies marines ou la géothermieLe terme géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes au globe terrestre... . Jean-Louis Bal, président du Syndicat des énergies renouvelables, analyse le développement éolien dans le monde et en France.

L’énergie éolienne doit être replacée dans l’élan mondial qui caractérise les énergies renouvelables. L’Agence internationale de l’énergie (AIEL'AIE (IEA en anglais) est une agence autonome au sein de l'OCDE, créée en 1974 lors du premier choc pétrolier... ) a récemment revu à la hausse ses prévisions : les énergies renouvelables représenteront 28 % de la génération électrique en 2021, contre 23 % en 2015, illustration de leur très forte croissance. L’instabilité des marchés des énergies fossiles et la nécessité de limiter les émissions de gaz à effet de serrePhénomène naturel permettant un accroissement de la température de l'atmosphère d'une planète grâce à la présence de certains gaz... conduisent à une situation où les énergies renouvelables s’imposeront en haut des bouquets énergétiques des pays. L’éolien y occupe toute sa place.

Donnons quelques chiffres : en 2015, la croissance a été principalement assurée par l'éolien terrestre (63 GW installés pendant l’année) et par le solaire photovoltaïque (49 GW).  Fin 2015, il y avait 417 GW éolien installés dans le monde (405 GW sur terre, 12 GW en mer). L’Europe tient encore la tête (136 GW), talonnée par la Chine (128 GW), l’Amérique du Nord arrivant en 3ème position (88 GW). L’éolien est en forte croissance en Chine, aux États-Unis et en Inde, et dans une série de pays plus petits (Egypte, Maroc, Iran, Afrique du Sud). L’Europe a vu sa croissance ralentir, son pays leader – l’Allemagne – arrivant à une relative saturation.

La France avait en juin 2016 une capacité installée de 11 GW. Son rythme de croissance a varié dans le temps : en 2009, année record, la France avait installé 1 246 MW, puis le chiffre avait baissé année après année jusqu’à 621 MW en 2013, avant de remonter à un niveau assez stable à 1 100 MW par an.

La baisse était due aux superpositions des contraintes réglementaires, imposées par le régime des ICPE (Installations classées pour la protection de l'environnement) et à la multiplication des recours des associations anti-éoliennes qui s’opposent systématiquement à toutes les autorisations. Le redécollage actuel a été rendu possible par les mesures de simplifications qui ont été adoptées à partir de 2012.

Les conditions du développement

D’une façon générale, plusieurs facteurs entrent en jeu dans le développement de l’éolien :

  • la qualité des « gisementsUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)...  », c’est-à-dire la force et la régularité des vents ;
  • les coûts d’investissement (CAPEX), qui, outre du prix des turbines, de leur installation et de leur raccordement, dépendent  de la longueur des procédures et des études et des coûts financiers du capital. En France, le montage d’un projet coûte cher compte tenu de la lourdeur des procédures. Ce coût est très faible dans les pays émergents, comme le Maroc ou l’Egypte où de grandes surfaces sont disponibles ;
  • les progrès technologiques qui permettent de meilleurs facteurs de capacité et des réductions des coûts d’exploitation (OPEX).

D’une façon générale, les coûts du kWh produit par l’éolien ont baissé. Certes pas de façon aussi spectaculaire que dans le solaire photovoltaïque, mais ils sont descendus en Europe à des niveaux entre 65 et 85 dollars du MWh alors qu’en 2010 ils étaient en moyenne au-dessus de 100 dollars, selon l’AIE. Certains appels d’offres ont été octroyés récemment avec des prix encore plus faibles là où les très grands parcs sont possibles, comme en Egypte (40 dollars) ou au Maroc (environ 30 dollars).

Les perspectives de l’offshore

L’éolien a aussi un champ d’extension notable avec les installations offshoreTerme anglais désignant les zones et les opérations d'exploration ou d'exploitation pétrolières en mer... , même si celles-ci ont un coût plus élevé : 200 euros du MWh en France, mais déjà 87 euros aux Pays Bas, raccordement compris, soit pas loin des coûts du terrestre. La grande différence entre le prix français et le prix hollandais s’explique par les progrès technologiques récents, un meilleur gisement éolien et, surtout, une simplification du cadre réglementaire des appels d’offres. Aux Pays-Bas les études préalables (vent, bathymétrieTopographie des fonds marins et océaniques. Les mesures bathymétriques permettent d'établir une carte des profondeurs d'eau. , géotechnique) sont réalisées par l’État avant les appels d’offres et les autorisations administratives sont accordées avec la désignation du lauréat.

L’éolien en mer est un monopole quasi-européen, qui s’explique par l’étroitesse des territoires disponibles. Les États-Unis en revanche, avec leurs vastes étendues désertes n’ont pratiquement pas touché ce secteur. Selon l’AIE, 11 GW sont installés en Europe et 1 GW en Chine. Le Royaume-Uni mène la course (5,1 GW), devant l’Allemagne (3,3 GW) et le Danemark, avec 1,3 GW, ce qui est considérable, compte tenu de la taille du pays.

La France n’a pas encore d’éolien offshore mais deux appels d’offres pour un total de 6 parcs (3000 MW) ont été lancés avec un début d’engagement de trois parcs, … qui sont évidemment l’objet de recours ! Il est improbable qu’il y ait un démarrage avant 2019-2020. 

 

 

Ingénieur civil électricien, Jean-Louis Bal est diplômé de l’École Polytechnique de Louvain (Belgique). Après avoir travaillé dans des entreprises privées du domaine de l’énergie solaire pendant 17 ans, il a rejoint l’ADEME (Agence française de l’environnement et de la maitrise de l’énergie) en 1992 où il a travaillé à la promotion des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétiqueEn économie, l'efficacité énergétique désigne les efforts déployés pour réduire la consommation d'énergie d'un système... . Il a été l’un des principaux rapporteurs du Grenelle de l’environnement. Il est élu président du Syndicat des énergies renouvelables (SER) en 2011 et renouvelé dans ses fonctions en 2013. Le SER compte quelque 350 entreprises adhérentes et publie chaque trimestre un « panorama de l’électricité renouvelable » avec RTE, Enedis et l’ADEeF.

 

 

Pierre Warlop
Pierre WarlopResponsable supply chain au sein du groupe WPD Offshore France

"Le développement de l’éolien a connu une mutation technologique, qui va s’amplifier, avec le début des installations offshore, à proximité du littoral. "

Éolien : de la terre à la mer, du « posé » au « flottant »

La technologie joue un rôle majeur dans le déploiement de l’énergie éolienne dans le monde. Celle-ci a une puissance installéeLa puissance électrique installée représente la capacité de production électrique d'un équipement... de 432 GW en 2015, en hausse de 17 % en un an, assurée essentiellement par les installations terrestres, avec un éolien offshoreTerme anglais désignant les zones et les opérations d'exploration ou d'exploitation pétrolières en mer... (12 GW) en pleine expansion. M. Pierre Warlop, de la société WPD Offshore et Vice-président du pôle « Industrie éolienne » du Syndicat des Énergies Renouvelables, analyse l’évolution technique de ce secteur.

Au tout début des années 2000, les premières machines installées à terre déployaient une puissanceEn physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps... de quelque 750 kW chacune. Aujourd’hui, la puissance moyenne des nouvelles éoliennes installées dans le monde est supérieure à 2 MW, c’est-à-dire 2 000 kW. Mais on trouve des machines de plus de 4 MW. Un prototype de 5 MW, avec un rotor d’un diamètre de 132 mètres, vient même d’être installé dans les îles Canaries et sera bientôt commercialisé.

Le gigantisme est certes un gage de puissance, un grand rotor assurant l’exploitation d’une plage de vent étendue et la transformation d’une plus grande quantité d’énergie. Mais, la recherche de l’optimum s’apprécie aussi en fonction des contraintes imposées, soit par la localisation géographique (la qualité du « gisementUn gisement est une accumulation de matière première (pétrole, gaz, charbon, uranium, minerai métallique, substance utile…)...  » éolien du secteur et ce qu’on appelle la « rugosité » provoquée par le relief et les obstacles comme des forêts ou des bâtiments), soit par les réglementations de l’environnement et de l’urbanisme (paysage, acoustique, radar, etc.). Il convient ainsi de trouver l’équilibre entre la technologie et la bonne insertion dans l’environnement.

Au début, les parcs étaient plutôt implantés dans des zones très ventées, principalement sur le littoral et près des côtes. Avec l’augmentation de la taille des rotors et l’amélioration des chaînes de conversion, les producteurs peuvent désormais exploiter des gisements plus modérés (autour de 6,5 mètres par seconde) et aussi plus réguliers. On voit ainsi se développer toute une gamme d’éoliennes dites « low wind » qui permettent de produire de l’électricité de manière compétitive à partir de vents faibles. Aujourd’hui, les éoliennes terrestres les plus courantes en Europe comportent des tours de 80 à 100 mètres, et des rotors (trois pales dans la quasi-totalité des cas) de l’ordre de 100 mètres de diamètre. 

Les perspectives de l’éolien offshore

Le développement de l’éolien a connu une mutation technologique avec le début des installations offshore au large des côtes (généralement à plus de 10 km). Plus de 10 ans après l’implantation de la première éolienne en mer, la technique s’est véritablement affirmée à partir de 2010, en Europe essentiellement.

La principale évolution est la puissance des machines : l’isolement de l’environnement maritime permet en effet de s’affranchir de certaines règles de conception (la taille du rotor, notamment) et autorise l’augmentation des capacités unitaires qui surpassent largement celles des éoliennes terrestres. Les technologies maritimes sont équipées de rotor mesurant jusqu’à 180 mètres et atteignent aujourd’hui des puissances supérieures à 8 MW. Bientôt, des machines de plus de 10 MW devraient être annoncées... En conséquence, le rendement, appelé « facteur de charge » (c’est-à-dire le ratioUn ratio au sens mathématique désigne un rapport entre deux nombres (le ratio de x sur y est égal à x/y). Il est souvent exprimé en pourcentage. de fonctionnement à pleine puissance) est aujourd’hui évalué en moyenne à 27 % sur terre contre 45 % en mer. La sévérité des conditions d’exploitation en mer et la difficulté de la maintenance imposent une technologie robuste et fiable. 

Le coût de l’électricité produite par l’éolien en mer tend aujourd’hui à diminuer fortement : il est tombé dans certains cas autour de 50 €/MWh, se rapprochant donc des records établis pour l’éolien terrestre (30 €/MWh au Maroc). Rappelons que le solaire photovoltaïque a été coté à 21,5 €/MWh à Abu Dhabi. Ces avantages ont incité plusieurs pays à s’engager dans l’aventure. Les États-Unis ont ainsi inauguré en 2016 un premier parc éolien offshore et ont octroyé 11 concessions maritimes, visant à terme une capacité de 6 GW. La Chine garde quant à elle un certain secret sur ses installations (environ 2 GW installés) mais on estime déjà qu’elle dominera le marché d’ici la fin de la décennie. L’Europe présente un rythme de développement estimé entre 1,5 et 2 GW chaque année, ce qui correspond à un investissement de 30 milliards d’euros à l’horizon 2020. 

Une autre évolution technologique est en gestation : l’éolien « flottant » pourrait bientôt constituer une réponse aux problématiques d’installation dans des zones de grande profondeur (supérieur à 50 mètres de profondeur), et permettent à certains territoires d’exploiter pleinement leurs potentiels, comme au Japon où les zones côtières plongent rapidement pour atteindre des profondeurs avoisinant 120 mètres. Pas moins de 35 technologies différentes (flotteurs par plateforme, structures cylindriques, etc.) sont aujourd’hui testées en France et dans le monde. A ce stade, on estime que 200 à 300 MW, constitués principalement de prototypes et de projets pilotes, pourraient être installés d'ici 2020. Si on parvient à démontrer la viabilité de ces technologies, on doublera le potentiel en mer, avec un gisement estimé à 140 GW rien qu’en Europe. 

 

 

Pierre Warlop est responsable Supply Chain chez WPD Offshore France, un groupe mondial, actif depuis 2000 dans l’éolien offshore, ayant installé plus de 2000 éoliennes (3 800 MW) dans le Monde. Pierre Warlop participe à plusieurs comités d’experts nationaux et européens et est Vice-président du Syndicat des Énergies Renouvelables.

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