Samedi 9 juillet 2011 6 09 /07 /Juil /2011 17:31

En avril 2011, le Président du Conseil Général de Vendée a salué la décision du Gouvernement de retenir la zone située au large des îles vendéennes d'Yeu et de Noirmoutier dans le cadre de son programme national de construction d'un parc éolien offshore.

 

Doit-on s’en réjouir comme une décision positive pour l’avenir ? L’énergie éolienne sauvera-t-elle le monde de l’avenir en ‘–ium’ que les méchants ingénieurs et autres spectres fluo nous promettent ? Peut-être. Pas sûr. Voire non. Explication.

 

1)      Introduction 

2)      Etat des lieux de la production électrique

3)      Un point sur les énergies renouvelables

4)      Combien d'éoliennes faudrait-il installer en France pour produire la totalité du courant consommé ?

5)      Conclusion

 

 

1)      Introduction

 

L'engouement actuel pour l'éolien n'est pas en rapport avec le problème (économiser l'énergie de manière massive est bien plus urgent que de planter des éoliennes en faisant croire que ça sera un déterminant significatif de la solution). Il s'agit, comme souvent hélas, de la conséquence d'un débat médiatique qui a beaucoup de mal avec les ordres de grandeur.

 

Pour diminuer les émissions de gaz à effets de serre qui demeure la priorité il y a plus efficace à faire que de mettre des éoliennes partout.

 

L’éolien, une marge de manœuvre réaliste ?

 

L'éolien a produit 8 TWh en France en 2009, soit environ 1,6% de notre consommation électrique totale, ou encore 0,6% de notre consommation d'énergie totale.

 

Pour être en ligne avec la baisse des émissions de gaz à effet de serre, il faut diminuer notre consommation d'énergie de 2,5% par an environ.

 

On voit bien que l'éolien reste une marge de manœuvre mineure pour les 20 ans qui viennent, qui vont par ailleurs voir la production de pétrole se stabiliser puis décliner.

 

Faut-il passer des années à se focaliser sur 0,5% quand un programme d’économies d’énergies - comme par exemple l’isolation des logements existants qui ne demanderait pas plus d'argent public - pourrait facilement faire baisser la consommation d'énergie de 10%, c'est-à-dire 20 fois plus ?

 

 

Et les autres pays...

 

Les pays qui ont investi massivement dans l'éolien, comme le Danemark, n’ont pas beaucoup changé la structure de leur approvisionnement énergétique, ni leurs émissions de gaz à effet de serre.

 

La Suisse, qui n'a quasiment pas d'éoliennes, a des émissions directes par habitant deux fois moindre que celles du Danemark (qui fait partie des premiers pollueurs par habitant en Europe question gaz à effet de serre). Pourtant il y fait froid l'hiver (30% de la consommation d'énergie en France est liée au "confort sanitaire", chauffage et eau chaude).

 

L'Allemagne, qui vient juste après le Danemark pour la production éolienne, a aussi des émissions de gaz à effet de serre par habitant bien au-dessus de la moyenne européenne.

 

Plus généralement, si la priorité est de minimiser l’impact sur l'environnement, penser qu'il suffit de mettre des éoliennes partout pour y parvenir est hélas un rêve.

 

2)      Etat des lieux de la production électrique

 

 IMAGE-1.jpg 

 

Le graphique ci-dessus montre une domination évidente du charbon et du gaz dans la production électrique mondiale, qui fournissent à eux deux presque les 2/3 de l'électricité mondiale. Cette domination n'est pas vraiment remise en cause quand on regarde la décomposition par type d'énergie primaire des centrales actuellement en construction dans le monde (graphique ci-dessous).

 

IMAGE-2.jpg

 

Source : Platt's World Electric Power Plants Database, in IEA World Energy Outlook 2008.

Capacités électriques en construction dans le monde fin 2007, en GW (Un GW = un milliard de watts).

 

L'installation d'un GW de charbon, de nucléaire, ou de barrage au fil de l'eau conduit à la production de 7 à 8 TWh dans l'année. Pour l'éolien 1 GW installé produit environ 2 TWh dans l'année, comme pour les barrages de lac.

 

3)      Un point sur les énergies renouvelables

 

Ce point sera évidemment fonction de l’énergie nucléaire. Les accidents de Tchernobyl et Fukushima semblent avoir convaincu (à tort ou à raison) des Etats d’abandonner cette source. Mais par laquelle ? L’éolien vendéen procède de la séquence.

 

Les barrages

 

La première source d'électricité renouvelable dans le monde vient des barrages (de lac ou au fil de l'eau), qui  fournissent à peu près la même quantité d’électrons que le nucléaire. Remplacer le nucléaire par des barrages supposerait de doubler ces derniers. Mais ceux qui sont contre les centrales nucléaires ne sont pas spécialement pour le barrage des Trois Gorges, ou des projets ailleurs qui vont noyer des forêts primaires. Les barrages sont généralement mis là où il y a des montagnes (c'est préférable !), et dans les montagnes il y a généralement de la forêt (les terres cultivables sont plutôt en plaine, et de toutes façons on noie rarement des terres cultivables), voire des alpages ou pâturages.

 

Un examen des utilisateurs actuels de nucléaire conduit en plus à être réservé sur les possibilités de cette substitution :

 

Le premier producteur de nucléaire dans le monde sont les USA. Les USA n'ont aujourd'hui "que" 6% d'hydroélectricité (alors que le nucléaire fait 20%) ; alors que l'hydraulique est globalement plus compétitif que l'éolien, il serait étonnant que les USA aient commencé à dépenser des fortunes dans les moulins à vent si il y avait encore pléthore de sites disponibles pour l'hydroélectricité.

 

En France, comme en Europe, cette substitution est techniquement impossible. Au Japon, cela paraît peu probable : l'hydroélectricité représente 6% de la production électrique alors que le nucléaire (avant Fukushima !) c'était 25%, et les sites disponibles ne sont probablement pas multipliables par 5. En outre, une rupture de barrage mal placé, en cas de tremblement de terre, ferait potentiellement bien plus de morts que Fukushima. La Russie est l'un des rares pays où cette substitution est possible, nucléaire et hydraulique étant à peu près à parité autour de 16% (le gaz fait 50%). Mais en Allemagne, re-belote (pas de montagnes !), pareil en Corée du Sud (le nucléaire fait 33% et l'hydraulique 1%), en Ukraine, en Grande Bretagne, en Espagne, en Belgique. Bref remplacer l'atome par des barrages risque de ne pas être simple.

 

L'éolien

 

Ensuite, dans l'ordre des "renouvelables électriques", on va trouver l'éolien, qui fournit actuellement 4% des électrons mondiaux en gros. Mais il ne faut pas que cet éolien aille de pair avec une hausse de l'utilisation des combustibles fossiles, sinon ce n'est plus des renouvelables à 100% ! Cela élimine de fait l'éolien adossé à du gaz ou à du charbon, ce qui se passe aujourd'hui, notamment en Espagne (gaz) ou Allemagne (charbon). L'Espagne, par exemple, a construit ces dernières décennies 15 GW de puissance en éolien, en même temps que 15 GW de centrales à gaz. Quand l'éolien tourne à plein régime, nous avons droit à un communiqué de presse victorieux donnant des chiffres très sympathiques sur la contribution du vent, mais cela n'est pas le cas quand les centrales à gaz prennent le relais (vous avez dit manipulation des journalistes ?) et, en moyenne sur l'année, le gaz fournit 2 à 3 kWh quand l'éolien en fournit 1.

 

Si on remplace le nucléaire mondial par un ensemble "éolien + gaz", avec un éolien produisant chaque année l'équivalent de 2000 heures à pleine puissance, on aura besoin de 350 millions de tonnes équivalent pétrole de gaz, soit 13% de la production mondiale de gaz, ou encore 60% du commerce mondial du gaz. Les émissions mondiales de gaz à effet de serre augmenteront de 0,75 milliards de tonnes de CO2, soit presque 2% des émissions actuelles, qu'il faudrait baisser de 2.8% par an.

 

Enfin, parlons pognon

 

Pour remplacer 1 kW de nucléaire installé, qui vaut environ 3.000 euros en version EPR et qui dure 60 ans, il faut 4 kW d'éolien. Il faut le renouveler 3 fois (puisque ça dure 20 ans en gros), pour environ 12.000 euros à terre (en mer c'est le double) hors actualisation. Il faut rajouter 1 kW de centrale au gaz, renouvelé 1 fois (ça dure 30 ans à 40 ans), soit 2 kW sur la durée, à 500 euros le kW, donc 13.000 euros.

 

Comme le prix du combustible est négligeable dans le nucléaire (le minerai représente environ 2% du prix du kWh) mais pas pour le gaz (le prix représente environ 50% du prix du kWh aujourd'hui), le remplacement du nucléaire par un ensemble "éolien+gaz" signifie que le prix de l'électricité est multiplié par un facteur 2 à 3, sans compter le prix du CO2 (à 100 euros la tonne il faut rajouter 30 euros du MWh pour cet ensemble).

 

Le photovoltaïque amène à des valeurs bien supérieures encore : un kW de photovoltaïque coûte aujourd'hui 5000 euros, dure 30 ans, et produit 1000 heures dans l'année. Substituer un kW de nucléaire à 3000 euros, sans même parler du stockage, amène à un investissement 20 fois supérieur (et si on compare le prix du solaire de demain, il faut le comparer avec... le prix du nucléaire de demain, du gaz de demain, ou du stockage de demain). Comme en plus on produit de manière décentralisée, ça conduit - contrairement à ce qui est souvent dit - à multiplier les investissements. Si on rajoute le coût du stockage on arrive à des montants 50 à 100 fois supérieurs.

 

4)      Combien d'éoliennes faudrait-il installer en France pour produire la totalité du courant consommé ?

 

Variations à prendre en compte

 

L'énergie électrique fournie par une éolienne est fortement variable au cours du temps. En effet, une éolienne ne délivre sa puissance maximale (dite encore puissance nominale) que dans une fourchette de vitesses de vent assez restreinte : trop lent, le vent n'entraîne pas les pales assez vite, trop rapide, il les entraînerait trop vite et il faut réduire la vitesse de rotation (en faisant pivoter les pales) pour éviter des perturbations aérodynamiques en bout de pale.

 

Voici, pour une éolienne (Jeumont 750 kW), la courbe de puissance délivrée en fonction de la vitesse du vent :

 

IMAGE-3.jpg

 

Cela semblera peut-être une évidence : le vent n'est constant ni en force ni en direction (ce deuxième point n'est pas sans importance car dans les champs d'éoliennes, ces dernières ne sont pas placées aux sommets d'un maillage carré mais d'un maillage rectangulaire, le grand côté de la maille devant être dans le lit du vent dominant).

 

En conséquence de vents qui sont rarement à la vitesse optimum, la puissance instantanée délivrée est rarement au maximum, et surtout varie assez fortement en fonction des conditions de vent, comme le montre le graphique ci-dessous.

 

IMAGE-4.jpg

 

Puissance moyenne sur 10 minutes délivrée par une "ferme" éolienne de 10 MW de puissance nominale (située en Grande-Bretagne), au cours du mois de janvier 1997

 

 

L'observation montre alors que pour passer de la puissance nominale installée d'une éolienne (en W) à l'énergie fournie sur une année (en W.h) il faut multiplier par un coefficient qui, le plus souvent, est de l'ordre de 2.000 (alors qu'un fonctionnement à pleine puissance toute l'année conduirait à une multiplication par 8.760, soit le produit de 365 (jours) x 24 (heures)). En d'autres termes, une éolienne produit autant d'électricité, pendant toute l'année, que si elle tournait à puissance maximum pendant 2000 heures environ.

 

Ainsi une éolienne de 1 MW de puissance nominale fournira, en moyenne, 2 GW.h (soit 1 x 2000) sur l'année. Ce coefficient de 2.000 résulte de l'observation sur des éoliennes déjà installées, lesquelles, par la force des choses, sont généralement situées en zone favorable, voire très favorable (sur le littoral, et sur un littoral bien venté, car tous les littoraux ne se valent pas).

 

Par ailleurs on a noté que pour un champ d'éoliennes la puissance délivrée par unité de surface est indépendante de la taille des éoliennes. En effet, des éoliennes plus puissantes sont aussi plus grandes et doivent être plus espacées pour que le vent soit efficace sur toutes les éoliennes (car l'écoulement immédiatement derrière une éolienne est perturbé).

Concrètement, la densité de puissance nominale installée dans un champ d'éoliennes situées dans une zone favorable est de l'ordre de 10 MW par km2, soit une production annuelle de l'ordre de 20 GW.h par km2, quelque soit la taille des éoliennes concernées (en fait cela va de 7 à 12 MW par km2, donc 10 est valable pour un calcul en ordre de grandeur).

 

L'éolien est-il une solution pour concourir à notre approvisionnement énergétique ?

 

En partant de ce constat, quelle surface de zones favorables faudrait-il couvrir d'éoliennes pour produire en moyenne la consommation française d'électricité ?

 

Il s'agit bien sur d'un exercice académique, mais qui sera illustratif pour cadrer le potentiel vraisemblable de cette forme de production d'électricité.

 

La consommation française d'électricité a été de 490 TW.h en 2009 (1 TW.h = 1.000.000.000.000 W.h). Pour fournir 490 TW.h (soit 490.000 GW.h) avec des éoliennes fournissant 20 GW.h par km2, il faudrait "planter" une surface favorable de 490.000 ÷ 20 ≈ 25.000 km2, soit environ 5% du territoire métropolitain, ce qui représente à peu près la superficie occupée par les villes, les routes et les parkings, même si en fait les surfaces ne sont pas mobilisées en totalité et restent largement disponibles pour un autre usage (cultures notamment).

 

Il est bien évident que si le nombre d'heures "équivalent pleine puissance" n'est égal à 2000 que sur 1% du territoire, alors les calculs ci-dessous sous-estiment le nombre de machines à installer et la surface mobilisée, car une partie des éoliennes serait alors installée dans des endroits où l'énergie annuelle produite serait bien inférieure à ce qu'elle est aujourd'hui, pour une éolienne de même puissance nominale bien sûr.

 

Avec des éoliennes de 2 MW de puissance nominale (qui font de l'ordre de 100 m de haut), fournissant donc environ 4 GWh par an en zone favorable, il en faudrait environ 125.000 pour produire les 490 TWh mentionnées plus haut.

 

Mais comme le vent est intermittent, alors que la demande n'est pas dépendante du vent (personne n'entend avoir un frigidaire qui ne fonctionne pas les jours sans vent !), une électricité uniquement éolienne devrait pouvoir être stockée au moment où il y a du vent, puis restituée au moment où le consommateur entend être servi. Sous forme chimique, les possibilités de stockage sont l'utilisation d'un accumulateur (une "batterie") ou la conversion en hydrogène, sous forme mécanique cela peut consister à remonter de l'eau dans un réservoir d'altitude (ce que fait déjà EDF).

 

Si toute l'énergie électrique du pays était éolienne, le stockage de l'électricité dans des batteries représenterait probablement des consommations de matériaux (et des problèmes d'environnement pour leur fabrication et leur fin de vie....) hors de proportion avec les moyens disponibles : dimensionner des accumulateurs pour stocker l'équivalent d'une semaine de production d'électricité (à raison de 1,5 TWh par jour en gros) demanderait la fabrication de 7 tonne(s) de batteries plomb-acide par Français (une telle batterie stocke environ 30 Wh par kg de poids).

 

Une solution probablement plus réaliste consiste à produire de l'hydrogène par électrolyse puis à la stocker afin de l'utiliser dans des piles à combustible lors des jours sans vent. Le rendement de l'électrolyse est de 80% au mieux, celui du stockage de l'hydrogène 80% au mieux également (il faut bien utiliser de l'énergie pour le comprimer !), et enfin les meilleurs piles ont des rendements de 80% en cogénération (ce qui revient à promouvoir le chauffage électrique alors que ce mode est présenté comme une hérésie aujourd'hui !) mais de 45% en production électrique seule.

Dans ce dernier cas, le rendement global de la chaîne est de 28%. Si nous supposons que la moitié de l'électricité éolienne est consommée lorsqu'elle est produite, mais que pour l'autre moitié il faut stocker, avec un rendement de 25%, alors il faut environ 300.000 éoliennes de 2 MW pour produire 500 TWh (soit 62.000 qui produisent sans stockage, et 240.000 qui produisent avec stockage, donc une fourniture utile divisée par 4, la même chose que 65.000 sans stockage, et on retrouve bien la production brute de 125.000 éoliennes au total).

 

Pour le stockage de l'eau, un exemple sera éclairant : les lacs de barrage fournissent actuellement de l'ordre de 7% de la production d'électricité en France (mais représentent 20% de la puissance installée dans le pays). Cela signifie qu'un stockage d'eau pouvant alimenter la France entière un jour sans vent revient à multiplier les lacs amont par 5 à 6 au moins (pour que la puissance installée soit égale à la puissance maximale délivrée sur le réseau), puis encore par 5 à 6 pour récupérer l'eau en aval pour pouvoir la remonter à la demande, et enfin par un facteur de 1,2 lié au fait que remonter l'eau ne se fait pas sans pertes (frottements, efficacité de la pompe, etc.).

 

5)      Conclusion

 

L’investissement de l’argent public dans des parcs à éoliennes, donc l’utilisation des impôts, n’a pas pour objectif l’amélioration de l’avenir par la résolution des problèmes que soulèvent les questions énergétiques et climatiques.

 

L’argent utilisé est dépensé pour contenter la foule ou entourer les vrais problèmes de poudre aux yeux. Il assure ainsi ceux qui le dépensent de marquer des points dans les élections à venir. Jean-Claude Juncker a remarquablement formulé le dilemme politique actuel : «Nous savons tous ce qu'il faut faire. Ce que nous ne savons pas, c'est comment être réélus si nous le faisons.» Alors, ils ne le font pas.

Par lavendeeautrement
Ecrire un commentaire - Voir les 1 commentaires
Retour à l'accueil

Présentation

Calendrier

Août 2014
L M M J V S D
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
             
<< < > >>

Recherche

Créer un blog gratuit sur over-blog.com - Contact - C.G.U. - Rémunération en droits d'auteur - Signaler un abus - Articles les plus commentés