Généralités - Partie 2

Partie 1

Partie 2

Partie 3

Partie 4

Utilisation de l'énergie éolienne en site isolé

L'énergie éolienne est aussi utilisée pour fournir de l'énergie à des sites isolés, par exemple pour produire de l'électricité dans les îles, pour le pompage de l'eau dans des champs, ou encore pour alimenter en électricité des voiliers, des phares et des balises. Ces éoliennes de petite puissance sont dites appartenir au petit éolien, par opposition au grand éolien ou à l'éolien industriel.

Énergie éolienne dans le réseau électrique français

Les éoliennes raccordées au réseau électrique sont le plus souvent regroupées dans un parc éolien d'environ 5 à 50 machines, mais il existe aussi des machines isolées.

RTE (Réseau de Transport d'Électricité), une filiale de EDF, achemine le courant électrique à travers le réseau. Ce courant électrique doit avoir une fréquence de 50 Hz (en France comme dans de nombreux pays à travers le monde, voir article : Réseau électrique).

Une éolienne raccordée au réseau se doit donc de fournir cette fréquence quelque soit la vitesse du vent. Cette fréquence constante passe par une vitesse de rotation constante des pales. Cette dernière est obtenue par régulation notamment avec l'orientation des pales.

Si la vitesse du vent est trop faible (par exemple moins de 10 km/h), l'éolienne s'arrête en raison des forces de frottement sec qui s'opposent à la rotation de l'hélice. Cette diminution de la vitesse de rotation ne permet plus de fournir cette fréquence. Dans ce cas, l'éolienne n'est donc plus productrice d'électricité, mais pourrait au contraire devenir consommatrice, il est donc nécessaire de la déconnecter.

Si la vitesse du vent est trop forte (supérieure à 100 km/h par exemple), l'éolienne est mise en sécurité et déconnectée du réseau, ses pales sont mises en drapeau et s'arrêtent pour éviter des sollicitations qui pourraient les briser.

En principe, la loi française oblige EDF à racheter le courant produit par les éoliennes ou par tout autre système de production d'électricité. D'autre part, le tarif de rachat de l'énergie éolienne est bonifié pour favoriser cette jeune filière en plein développement.

Caractéristiques techniques

Le rendement énergétique (la puissance développée) des éoliennes est fonction de la vitesse du vent au cube. Ainsi les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d'un vent dans la gamme de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s). Les futures éoliennes, dont les premiers prototypes sont mis en service courant 2006, acceptent des vents de moins de 4 à plus de 200 km/h (1 à 60 m/s). Comme l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables, l'éolien a besoin soit d'une énergie d'appoint pour les périodes moins ventées, soit de moyens de stockage de l'énergie produite (batteries, stockage hydraulique ou plus récemment, hydrogène).

Économie mondiale de l'énergie éolienne

Des milliers d'éoliennes fonctionnent à l'heure actuelle dans diverses régions du monde, avec une capacité totale de plus de 58 982 MW, et l'Europe y prend part à 69 % (fin 2005, source WWEA). Ne sont pas comptabilisées dans ce total quelques compagnies privées reliées ou non au réseau.

L'Allemagne est le principal producteur d'électricité éolienne avec plus de 18 428 MW de puissance installée à la fin de l'année 2005. L'Espagne est le deuxième producteur mondial avec 10 027 MW. Fin 2005, les États-Unis avaient une puissance installée de 9 149 MW, en troisième position derrière l'Allemagne et l'Espagne. La France était en 2005 le 9e producteur d'énergie éolienne en Europe avec 757 MW (EurObserv'ER 2006).

À titre de comparaison, la puissance installée en énergie nucléaire est de 21 000 MW en Allemagne, de 63 000 MW en France et de 98 000 MW aux États-Unis (chiffres de 2003).

Les chiffres ci-dessus doivent être pondérés en tenant compte d'un facteur de charge, c'est à dire de la durée de fonctionnement et de production de l'équipement dans une année. Pour l'éolien, le facteur de charge est d'au plus de 20%. Par exemple pour l'Allemagne il n'est que de 16% en 2005, contre un facteur de charge de plus de 80% pour une centrale nucléaire.

On peut observer de plus que le facteur de charge diminue avec l'augmentation du parc d'éoliennes, conséquence directe de l'exploitation de sites de moins en moins ventés.

Selon l'Observatoire des Énergies Renouvelables, dans un rapport publié par EDF, l’éolien est actuellement la filière énergétique la plus dynamique dans le monde et plus particulièrement dans l’Union européenne où la production d’électricité éolienne a augmenté de 37,8 % par an en moyenne de 1993 jusqu'en 2002. Cette croissance a atteint 59% par an sur la même période pour la France, qui était largement en retard dans ce domaine. Selon la même source, pour les années 2003-2004, la croissance dans l'Union Européenne reste soutenue avec un taux de 28,9% annuel (42,9% en France) sur ces deux années, et représente désormais 12,4% de la production d'ENR de l'UE, en passe de détroner la production à partir de biomasse (production: 12,9%, croissance: 10,8%) comme 2ème source électrique d'origine ENR après l'hydraulique (production: 73,3%, croissance nulle).

De nouvelles fermes éoliennes en mer (éolien offshore) sont envisagées partout dans le monde. Le Danemark est l'un des acteurs les plus importants, avec son laboratoire Risø, très renommé ; le pays produit environ 20 % de son électricité avec des éoliennes. Les éoliennes produisent 1 % de la production de l'électricité dans le monde (WWEA). La taille la plus rentable et la plus pratique pour les éoliennes actuellement commercialisées semble être autour de 600 kW à 2 MW, groupées dans de grandes fermes éoliennes. Les nouvelles technologies en cours de développement cherchent à produire des systèmes beaucoup plus souples en terme de "puissance rentable". La plupart des éoliennes terrestres fonctionnent avec un facteur de charge de 25 % par année, mais certaines arrivent à 35 % :
- La Chine, devenue en 2004 le 2e plus gros consommateur d'énergie électrique avec 42,187 PWh produits (soit 42,187 millions de millions de kWh), est très engagée dans les économies d'énergie (généralisation des ampoules basses consommation, multiplication des réseaux ferrés). Elle devrait être le premier producteur mondial d'énergie éolienne en 2007. Son objectif est de produire 20 GW en 2020, soit une augmentation de 1 GW par an.
- Au Canada, la production d'électricité par le vent est en augmentation, surtout dans les Prairies et au Québec. Dans cette dernière province, la compagnie d'état Hydro-Québec achète déjà 212 MW à des producteurs privés de la région gaspésienne. Le gouvernement a annoncé un programme incitatif qui devrait augmenter cette capacité à 3 500 MW d'ici la fin de 2013, soit l'équivalent de 7 % de la puissance éolienne déjà installée dans le monde à la fin juin 2005.

Selon : Wikipedia