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3 - L'avenir de l'énergie éolienne
La montée du prix des énergies fossiles a rendu les recherches dans le domaine de l’éolien plus attractives pour les investisseurs.réf. nécessaire.
La technologie actuellement la plus utilisée pour capter l’énergie éolienne consiste à placer au bout d’un axe horizontal des pales formant une hélice. Certains prototypes utilisent un axe de rotation vertical.
La technologie à axe horizontal présente certains inconvénients :
l'encombrement spatial est important, il correspond à une sphère d’un diamètre égal à celui de l’hélice, reposant sur un cylindre de même diamètre. Un mât de hauteur importante est nécessaire pour capter un vent le plus fort possible.
le vent doit être le plus régulier possible, et donc interdit des implantations en milieu urbain ou dans un relief très accidenté.
une pale de 40 mètres qui décrirait une rotation par seconde verrait son extrémité avancer à une vitesse de 250 m/s, soit environ 900 km/h. C'est la raison qui explique le bruit aérodynamique des pâles et une des raisons de la mise en arrêt des éoliennes par vent fort.
la production énergétique dépend directement de la force du vent, indépendamment des besoins, il faut donc prendre en compte l'évolution journalière ou saisonnière de la courbe de charge, voire le stockage de l’énergie produite.
Les nouvelles éoliennes en cours de développement permettent d'aboutir à une technologie qui s’affranchit du bruit, de l’encombrement et de la fragilité des éoliennes à pales, tout en étant capables d’utiliser le vent quelque soit sa direction et sa force. De nombreuses variantes sont étudiées par des essais réels en grandeur nature. Certaines éoliennes sont de petite taille (3 à 8 mètres de large, 1 à 2 mètres de haut), avec pour objectif de pouvoir les installer sur les toitures terrasses des immeubles d’habitation dans les villes, ou sur les toitures des immeubles industriels et commerciaux, dans des gammes de puissances allant de quelques kW à quelques dizaines de kW de puissance moyenne. Leur vitesse de rotation est faible et indépendante de la vitesse du vent. Leur puissance varie linéairement avec la vitesse du vent, qui peut varier de 5 km/h à plus de 200 km/h, sans nécessiter la célèbre "mise en drapeau" des éoliennes à pales.
Concernant le stockage de l’énergie, une piste est l’électrolyse de l’eau et la production d’hydrogène, qui peut être stocké avant d’être reconverti en énergie selon les besoins au moyen d’une pile à combustible, produisant de l’électricité et de la chaleur. Le rendement global de ce cycle de production d'énergie est encore trop faible à l'heure actuelle pour rendre intéressant le stockage d'énergie par l'hydrogène. Les technologies liées à l'hydrogène nécessitent des progrès, principalement de coût de fabrication et de maintenance, avant de pouvoir passer à un stade industriel. Les premières piles à combustible raccordées sur des réseaux de distribution électrique ont été mises en service dans les années 1990.
D'après EDF pour ce qui concerne la France, Parmi les énergies renouvelables, l’éolien a le plus fort potentiel de développement et représentera une part majoritaire dans la production d’énergies renouvelables hors hydraulique. L’éolien apportera ainsi sa contribution à l’indépendance énergétique de la France.
3.1 L'éolien offshore
L'installation de fermes éoliennes offshore est l'une des voies de développement de l'éolien. S'affranchissant en grande partie du problème des nuisances esthétiques, installés dans des secteurs procurant un vent beaucoup plus constant qu'à terre, cette solution permet le développement technique progressif d'éoliennes de très grande puissance.
Diverses solutions sont envisagées pour diminuer le coût du kWh produit. Parmi les solutions étudiées, on peut noter :
la construction d'éoliennes de plus grande puissance, produisant de 5 à 10 MW par unité
la mise au point de systèmes flottants, ancrés, permettant de s'affranchir des coûts des fondations de pylones à grande profondeur.
Les projets des futures éoliennes offshore, à l'horizon 2010, visent une puissance de 10 MW unitaire, avec un diamètre de pales de 160 m.
Un concept encore plus innovant a été développé par Norks Hydro, il consiste à créer un champ de 200 éoliennes flottantes, par 200 à 700 m de fond, d'une puissance unitaire de 5 MW, soit 1 GW installé.[12]
Une option permettant de réduire le coût d'investissement au kW installé pourrait être à terme de coupler sur le même pylone une éolienne offshore et une ou plusieurs hydroliennes.
En France, la Compagnie du vent a annoncé en novembre 2006 son projet de parc des Deux Côtes, un ensemble de 156 éoliennes totalisant 702 MW, à 14 km au large de la Seine-Maritime et de la Picardie. En Angleterre, le consortium London Array est un projet à 20 km de l'embouchure de la Tamise, qui représenterait 271 turbines pour une puissance allant jusqu'à 1 000 MW.[13] . Le projet Britannique de Triston Knol fera quant à lui 1.200 MW .
3.2 L'éolien urbain
L'éolien urbain est un concept qui suppose que l'on peut installer et exploiter des éoliennes en milieu urbain. L'éolien urbain recherche des turbines éoliennes compactes capable de proposer une production d'électricité décentralisée, qui s'affranchirait du transport et des pertes générées.
Les turbines éoliennes existantes n'ont encore jamais atteints des rendements intéressants en milieu urbain. Toutefois, les concepteurs ont déjà mis au point des prototypes sur lesquels il n'y a plus de pales comme celles d'une hélice d'avion, mais un rotor fixé à ses 2 extrémités, équipé de lames pour procurer un couple constant quelle que soit leur position par rapport à l'axe du vent. Dans certains projets est ajouté au rotor un stator extérieur, élément fixe destiné à dévier la course du vent afin d'optimiser le rendement de l'ensemble. La conception mécanique des turbines éoliennes les rend résistantes aux vents violents, et les affranchissent du besoin d'être arrêtées quand le vent dépasse la vitesse de 90 km/h. Leur production est quasiment proportionnelle à la vitesse du vent jusqu'à plus de 200 km/h, sans palier limitant comme sur les éoliennes classiques.
3.3 Projection des productions électriques mondiales éoliennes et nucléaires
Depuis une dizaine d'années , la production d'électricité éolienne mondiale double approximativement tous les 3 ans :
1997 : 8 GW / 16 TWh
2000 : 18 GW / 36 TWh
2003 : 39 GW / 78 TWh
2006 : 76 GW / 152 TWh
en continuant cette tendance on obtient :
2009 : 150 GW / 300 TWh
2012 : 300 GW / 600 TWh
2015 : 600 GW / 1.200 TWh
2018 : 1.200 GW / 2.400 TWh
2019 : 1.560 GW / 3.120 TWh ( croissance de 30 % en 1 an )
La production d'électricité nucléaire mondiale plafonne autour de 2.650 TWh . Depuis des années on se trouve soit un peu en dessous , soit un peu en dessus de ce chiffre moyen ( source : Agence Internationnale de l'Energie ) . Cette production semble devoir monter légèrement dans la décennie qui vient à cause de politiques volontaristes . Mais la croissance devrait être modérée , car en contrepartie , de nombreuses centrales arrivent en fin de vie .
Dans ces conditions , et sous réserve que ces tendances ne changent pas , on voit que d'ici une douzaine d'années la production d'électricité mondiale éolienne et nucléaire feront jeu égal . Même si la tendance engagée dans la production d'électricité éolienne fléchissait pour monter moins vite , cette rencontre ne manquera pas de se produire , puisque de toute façon , les réserves mondiales d'uranium seront épuisées un jour , ce qui n'est pas le cas pour le vent .
4 - Débat sur l'énergie éolienne
Il existe une polémique, qui date de l'origine du moulin à vent, et porte sur les différentes nuisances (visuelles, sonores, etc.) et sur les intérets (économiques, emplois, etc.) de l'énergie éolienne.
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