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ENSAM
Campus de Talence
Maxence FONTANA
2020
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L'AVENIR DE
L'EOLIEN
Mémoire - Projet personnel 2ème année
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Table des matières
Synthèse 4
Contexte 4
Problématique 4
Introduction 5
Notions et principes sur l'Energie renouvelable 6
L'énergie solaire 7
L'Energie solaire thermique 8
L'énergie solaire à effet photovoltaïque 9
L'énergie hydraulique 10
La géothermie 11
L'énergie éolienne (objet de notre étude )
12
Histoire 12
L'éolien dans le monde et en France 13
Production mondiale d'énergie éolienne 13
Les différents types de turbines éoliennes 14
Les éoliennes à axe vertical 14
Les éoliennes à axe horizontal 14
Schéma de conversion de l'énergie éolienne
15
La lame de l'éolienne 16
Conversion 17
Capteur 19
Fluide 19
Onshore et offshore 20
Production 21
Délimitation de vitesse du vent 21
Puissance délivrée en fonction du vent 22
La rugosité du vent 23
Le cisaillement du vent 24
Variation journalière en aquitaine 25
Stockage 26
Réponse à la problématique 27
Intro 27
Production éolienne actuelle 29
Rentabilité 30
Couts d'installation et d'exploitation 31
Conclusion 32
Ouverture 32
Références bibliographiques : 33
Remerciements
Avant de commencer la présentation de ce rapport, nous
profitions l'occasion pour remercier du fond du coeur toute personne qui a
contribué de près ou de loin à la réalisation de ce
document.
Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à
M..PERRY et Mme VIGNE professeurs encadrants pour leur soutient et pour leur
aide.
Mes remerciements à Alexandre Torre à qui je
voudrais témoigner ma reconnaissance, il m'a beaucoup soutenue durant
mon projet et a mis à ma disposition toutes les informations
nécessaires lors de l'élaboration de mon rapport de stage, et qui
m'a encadré lors de ce stage exécutant .
Je n'oublierais pas de remercier Mr A.BEN-ABDELWAHED pour sa
disponibilité et pour m'avoir aidé à délimiter le
cadre de mon projet.
Que tous ceux qui ont contribué à mener à
bien ce rapport trouvent ici l'expression de ma parfaite
considération.
Synthèse Contexte
Depuis les années 1860, la consommation
énergétique n'a jamais cessé de croître, mais ce
n'est que ces dernières années que l'aspect écologique
préoccupe de plus en plus les entreprises et les gouvernements,
l'intérêt collectif se penche de plus en plus vers la
découverte de nouvelles alternatives.
La question d'alimenter une région entière
simplement avec l'éolien peut susciter des interrogations.
Pour répondre à cette problématique, nous
verrons dans ce document en premier lieu le fonctionnement d'une
éolienne puis nous aborderons des sujets comme la place de
l'éolien et ses prochaines évolutions dans notre monde.
Problématique
Certains prônent un monde dans lequel le
nucléaire et les émissions de CO2 ne seraient que de mauvais
souvenirs et pensent que les énergies renouvelables, seraient
suffisantes pour alimenter toute notre consommation.
La problématique énoncée est la suivante.
Comment va évoluer le secteur éolien en France dans les
années à venir ?
L'éolien pourrait il subvenir aux besoins de la
région aquitaine ?
Aujourd'hui comment est alimentée la région
nouvelle aquitaine - état des lieux.
Introduction
Les énergies renouvelables sont propres et
inépuisables (si on exclut leur production) dans une
société où le coût des énergies ne fait
qu'augmenter. Les pays encouragent de plus en plus les chercheurs à
étudier et développer des systèmes de conversion
d'énergie renouvelable que ce soit l'éolien, la géothermie
ou autres sources d'énergie propres.
Nous savons que les énergies fossiles s'amenuisent et
ont un impact négatif sur l'environnement, les énergies
renouvelables sont donc perçues comme une solution d'avenir pour
subvenir aux besoins énergétiques de notre population.
L'énergie éolienne est une source
d'énergie 100% propre. Elle est développée par de
très nombreux pays et croît d'année en année.
Notions et principes sur l'Energie renouvelable
On considère comme énergies renouvelables, les
sources d'énergies propres et inépuisables, des énergies
issues du soleil, du vent, de la chaleur de la terre ou encore de l'eau.
À la différence des énergies fossiles que l'on consomme
plus vite qu'elles peuvent se produire.
Toutes ces énergies propres sont des solutions
prometteuses pour concurrencer l'énergie nucléaire et
l'énergie fossile.
On peut observer ici un graphique montrant que la France
dépend à 72 % des énergies fossiles. Les énergies
renouvelables représentent 10 % et le nucléaire 16 % de
l'énergie finale que nous consommons.
L'énergie solaire
L'énergie solaire est à notre époque une des
plus connues, elle dépend du soleil, ce dernier nous chauffe et nous
éclaire et il permet également de générer de
l'électricité à partir de panneaux
photovoltaïques.
Deux types d'énergie solaires sont actuellement
utilisées, l'énergie à effet thermique et celle à
effet photovoltaïque. Les deux types seront expliqués par la
suite.
L'Energie solaire thermique
Dans le cas des systèmes passifs/ domestiques, comme une
véranda, une façade vitrée ou bien une serre, le principe
consiste à capter le soleil et le capter au sein de ces
systèmes.
Dans les systèmes actifs, on recherche à
redistribuer toute cette énergie à l'aide d'un fluide
caloporteur.
Cette énergie a des formes d'utilisation finale bien
distinctes qui sont :
Les hautes températures comprises entre 500 et 1800
degrés sont atteintes à l'aide de miroirs orientables sur un seul
et même point du four solaire. On atteint ces températures
à l'aide d'un processus de transformation avec un cout
élevé.
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* Pour les basses températures, une utilisation
domestique telle que l'eau chaude sanitaire, le chauffage. Une
température comprise entre 30 et 100 degrés est optimale.
Lorsqu'on recherche des moyennes températures comprises
entre 100 et 500 degrés, on pourra utiliser cette chaleur pour le
séchage, la cuisson, la distillation.
L'énergie solaire à effet
photovoltaïque
Le principe de conversion d'énergie solaire en
énergie électrique apparaît au XIXème siècle
avec l'effet photovoltaïque découvert par Becquerel. Le terme
« photovoltaïque » tire son origine de » photo »
signifiant le soleil et « volt » ayant un rapport avec
l'électricité.
Le principal composant d'un panneau solaire
photovoltaïque est un module qui permet de transformer l'énergie du
soleil en électricité.
Ce procédé est rendu possible par les cellules
photovoltaïques qui composent le module. Chaque cellule est produite
à l'aide d'un matériau semi-conducteur appelé le silicium.
Ce matériau a un comportement assez spécifique lorsqu'il est
exposé au rayonnement solaire, les électrons vont s'agiter de
sorte à créer un courant continu.
L'énergie hydraulique
L'énergie hydraulique est produite par la chute de
l'eau d'un niveau plus élevé que l'autre, le courant qui
entraîne l'eau fait tourner de grosses turbines dont la rotation alimente
des générateurs.
Il s'agit d'une des énergies les moins
controversées. Son avantage principal est que l'on peut décider
de produire de l'énergie en fonction de la demande de la population en
ouvrant les vannes des conduits d'eau à toute heure, là où
pour des panneaux solaires on doit attendre la lumière du jour.
L'énergie hydraulique permet une production
d'énergie locale, contrôle les inondations et peut créer
une réserve d'eau pour différentes utilisations que ce soit pour
les cultures ou pour la faune et la flore environnante. Elle présente
néanmoins quelques désavantages d'ordre écologique, par le
blocage des passes à poissons et la modification de l'habitat
aquatique.
La géothermie
On parle d'énergie géothermique lorsqu'une
énergie est produite grâce à la chaleur de la terre, cette
énergie est stockée à l'intérieur de
réservoirs souterrains de roche et de vapeur chaude. La vapeur extraite
dans les souterrains de la terre fait tourner des turbines électriques
alimentant des générateurs afin de produire de
l'électricité.
Un des avantages de cette énergie est que comme pour
les barrages hydrauliques, la géothermie est indépendante des
conditions climatiques extérieures. Malheureusement, pour un rendement
plutôt faible, les coûts d'installation des forages peuvent
être très élevés, car même si le coût
d'exploitation est quasi nul, les coûts de l'installation
représentent une somme conséquente
L'énergie éolienne (objet de notre
étude )
Histoire
On utilise l'énergie éolienne depuis plus de
deux mille ans, à l'époque très utile pour faire tourner
les moulins à grains. Les pompes éoliennes mécaniques
étaient aussi grandement utilisées au 19ième siècle
pour drainer ou irriguer, elles ont modifié le paysage de nombreux
pays.
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On lit sur cette carte que la production électrique par
le biais de l'éolienne a bien évolué et est
gérée par de multiples grand groupes.
L'éolien dans le monde et en France
À notre époque l'énergie éolienne
n'est plus utilisée à des fins agricoles mais majoritairement
pour une production d'électricité.
Avec une capacité de production du parc éolien
installé portée à 16 494 MW, avec 1 361 MW nouvellement
raccordés, la France mise de plus en plus sur cette énergie
renouvelable et nous avons donc observé une hausse de 9% par rapport
à fin 2018.
Production mondiale d'énergie éolienne
Si nous prenons du recul sur l'histoire, la découverte de
la conversion de l'énergie du vent en électrique s'est faite en
1973 quand le prix du pétrole passait de 13 à 35 dollars US.
Les pays de l'occident ont cherché à devenir
indépendants en réduisant les importations de pétrole. Ils
ont rapidement développé l'énergie éolienne se
convertissant en électricité.
Depuis cette période, les technologies en matière
d'éolienne deviennent de plus en plus performantes avec une production
mondiale cumulée de 700GW.
Ci-dessous, la production française éolien
2001-2018.
Les différents types de turbines
éoliennes
Il existe actuellement deux types d'éoliennes qui
tirent leurs différences de l'axe de la turbine par rapport au sol on a
donc les éoliennes à axe horizontal et les éoliennes
à axe vertical
Les éoliennes à axe vertical
Elles sont les premières à être apparues
pour la production d'électricité, c'est le type d'éolienne
le moins répandu, seulement deux sont viables et encore au stade de
production d'électricité.
Elles sont certes moins performantes que celles à axe
horizontal mais elles sont plus robustes, nécessitent peu d'entretien et
n'ont surtout pas à être orientées au gré du vent,
malheureusement la structure fait qu'elle doivent fonctionner avec un vent
proche du sol et donc freiné par les reliefs
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Les éoliennes à axe horizontal
Ce sont les plus démocratisées. Elles sont
basées sur les mêmes principes qu'un moulin à vent. Les
trois pales sont parfaites pour capter la majorité du vent entrant. Le
coût d'installation et l'aérodynamisme de la structure en font une
structure adaptée.
Ce type d'éolienne est moins exposé aux
contraintes mécaniques et a un coût d'installation et d'entretien
moins important.
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Schéma de conversion de l'énergie
éolienne
Pour obtenir de l'électricité à partir du
mouvement du vent, il faut connaitre ces différentes parties de
l'éolienne qui permettront de mieux expliquer son fonctionnement :
La turbine qui s'occupe de transformer l'énergie du vent
en énergie mécanique Une transmission mécanique
La génératrice
Un système de liaison électrique
Selon le type d'utilisation de l'éolienne on trouvera
certaines de ces parties plus ou moins développées, on
distinguera donc les éoliennes autonomes des éoliennes
raccordées au réseau.
Nous allons donc examiner les principes de base, si le vent
qui tourne peut faire tourner les ailes, nous obtiendrons de
l'électricité par le générateur qui est
raccordé. Mais comment le vent fait il tourner l'aile ?
La lame de l'éolienne
Si on observe plus en détail la lame de
l'éolienne. La lame dispose d'un grand profil aérodynamique
formé de plusieurs tailles et formes de la base jusqu'à son
extrémité : la pointe.
La technologie simple de la structure aérodynamique
fait tourner les pales de l'éolienne, cela signifie qu'une force de
poussée est créée par le déplacement d'un fluide
sur la surface d'une aile, de cette façon est atteinte la rotation
normale à laquelle nous sommes habitués.
Tout comme dans un train en mouvement , tout se passe de
façon relative, la pale de l'éolienne en mouvement subit
également le vent de façons relative, pour la pale en mouvement
la vitesse relative du vent est représentée de cette
manière, on comprend bien que ce n'est pas le même axe que le vent
.
Par conséquent la pale de l'éolienne est
positionnée de manière alignée de façon à
s'aligner avec la vitesse relative du vent. Tout cela à l'aide de
capteurs au sommet de celle-ci.
Au fur et à mesure que la vitesse des pales augmente,
jusqu'à son extrémité, la vitesse relative du vent devient
plus inclinée vers l'extrémité. Cela signifie qu'une
torsion continue est donnée à la lame de la base à la
pointe.
Cependant cette rotation ne peut être directement
couplée à un générateur car les pales des
éoliennes tournent généralement à un très
faible régime de tour / minutes, à cause du bruit et de la
résistance mécanique
Conversion
Compte tenu de cette faible vitesse de rotation. Il est
impossible de produire une fréquence électrique suffisante pour
le générateur . Ainsi avant le raccord du
générateur, la vitesse est accélérée dans
une boîte de vitesse. La boîte de vitesse utilise un
démultiplicateur de force pour obtenir un grand rapport. Le rapport est
généralement de [1 :90].Alors des convertisseurs
électroniques de puissance ajustent la fréquence du courant
produit par l'éolienne à celle du réseau électrique
associé tout en permettant au rotor de l'éolienne de tourner
à vitesse variable en fonction du vent.
Un frein se trouve également dans la nacelle. La fonction
du frein consiste à arrêter la rotation des pales en cas de vent
excessif.
Un transformateur de puissance élève la tension
produite par le générateur situé lui aussi dans la nacelle
de sorte qu'elle puisse être couplée au point de raccordement du
réseau électrique public le plus proche
Par conséquent l'électricité produite est
transférée par les câbles vers la base où se trouve
un transformateur élévateur.
Capteur
Les pales doivent normalement être dirigées face
au vent pour extraction d'énergie maximale mais la direction du vent
peut changer à tout moment. Un capteur de vitesse installé sur le
dessus de la nacelle mesure la vitesse et la direction du vent. L'écart
dans la direction du vent est envoyé à un contrôleur
électronique, qui à son tour envoie un signal approprié au
mécanisme embarqué pour corriger cette erreur, ainsi
l'éolienne sera toujours alignée avec la direction du
éolienne en fonction du vent reçu on utilise la
formule ci-contre.
Fluide
Selon la vitesse du vent, les variations affectent aussi les
angles de vitesse du vent. Un mécanisme d'inclinaison des lames, incline
les lames et garantit un alignement correct de ces dernières avec la
vitesse relative. Ainsi les pales sont toujours placées selon l'angle
d'attaque optimal par apport au flux relatif du vent.
Pour avoir une idée de l'efficacité d'une
Onshore et offshore
Onshore : L'avantage des éoliennes onshore, qui sont
situées sur la terre ferme, est que leur installation est bien moins
coûteuse qu'une éolienne en mer. L'électricité est
directement produite à l'endroit où est située la demande.
Par ailleurs, beaucoup de propriétaires et institutions
régionales peuvent profiter des projet éoliens onshore.
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Offshore : La construction d'une éolienne offshore
nécessite d'importants investissements et des risques
conséquents. Les parcs éoliens appartiennent la plupart du temps
à de grand fournisseurs d'électricité, ce qui fait une
part de plus-value régionale très faible
Mais une éolienne offshore a certains avantages
comparés à ceux d'une éolienne onshore, la production est
bien plus importante si l'installation est fonctionnelle. Cependant il est
nécessaire d'installer de la terre ferme jusqu'à
l'éolienne, de longs câbles de transmissions qui peuvent vite
s'avérer très couteux.
Le schéma ci-dessus nous montre les plages
d'utilisation de l'éolienne. On peut découper ces parties en
plusieurs segment distinct de sorte à rendre cela plus visuel .
Production
Délimitation de vitesse du vent
.
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
entraînes trop vite et il faut réduire la vitesse de rotation (en
faisant pivoter les pales) pour éviter des perturbations
aérodynamiques en bout de pale.
Puissance délivrée en fonction du
vent
Pour une éolienne de 175 kW de puissance nominale le
tableau ci-dessous donne la puissance effective en fonction de la vitesse du
vent. Une puissance nominale 10 fois plus importante ne change pas grand-chose
à la manière dont la puissance fournie varie avec le vent (ou
encore le % de la puissance installée en fonction du vent).
Une des autres contraintes qui doit être prise en compte
lors de l'installation d'un parc éolien est la rugosité et le
cisaillement. Ce sont des notions qui, à des altitudes
élevées ne posent pas de problèmes (à environs 1 km
du sol).
Néanmoins lorsque les installations se situent dans les
couches d'air plus basses, la friction contre la surface du terrain influe
directement sur la vitesse du vent.
Dans le secteur éolien on distingue bien la
rugosité du terrain et l'influence exercée des obstacles
situés sur le paysage ( orographie d'un paysage ).
La rugosité du vent
C'est une des caractéristiques principales qui font de
l'éolien offshore un meilleur atout que l'éolien onshore ( pour
ce qui est de récolter dans les pales une vitesse de vent
élevé).
La rugosité freine fortement la vitesse du vent, on
observera donc qu'une piste d'atterrissage ou un désert n'influeront
presque pas sur la vitesse du vent alors qu'une ville, une forêt, ou
encore un champ de longues herbes auront une action conséquente sur
l'écoulement de l'air.
On classe donc avec une échelle les différents
terrains en fonction de la classe de rugosité et la longueur de
celle-ci. On aura donc la mer classée 0 et les forêts
classées à 4.
Pour une autre vitesse du vent on peut voir le graphique
ci-dessus donnant une représentation plus visuelle du cisaillement.
Le cisaillement du vent
Le cisaillement du vent est un concept assez simple, si on
considère une vitesse du vent à 100m de hauteur, cette vitesse,
si et seulement si la rugosité du terrain >0 sera décroissante
lorsqu'on se rapproche du sol.
Il s'agit donc de prendre en considération cette
donnée car pour une éolienne dont le rotor est situé
à 40m de hauteur, la vitesse du vent sera égale à 9,7 m/s
au point le plus haut de la surface balayée par le rotor, contre 7,7 m/s
au point le plus bas. On en déduit que les forces exercées sur le
haut des pales sont bien plus importantes que lorsqu'elles sont
positionnées au plus bas .
Variation journalière en
aquitaine
Que ce soit en France, dans le monde ou bien dans la
région aquitaine, les terrains, notre paysage, tous les endroits sont
soumis à un changement constant de la vitesse du vent, sa
capacité énergétique change donc aussi.
Il y a plusieurs facteurs qui influent sur la variation du
vent, la topographie du terrain et ses obstacles, la météo. Ces
facteurs ont donc un impact direct sur la production d'énergie bien que
pour les variations de courte durée l'inertie du rotor de
l'éolienne compense ces variations.
En Aquitaine principalement on observe des écarts de
température entre la terre et l'océan plus importants au cours de
la journée que pendant la nuit. Pour les grands groupes, sachant qu'ils
ne peuvent que très difficilement stocker l'énergie produite par
les éoliennes, il s'agit d'un avantage pour eux sachant que la
production majeure d'électricité se fait pendant la
journée.
Si on prend du recul on observe aussi du changement selon les
saisons, en effet dans la région aquitaine qui reste
tempérée on observe que les vents d'été sont
faibles comparés aux vents d'hiver.
Ce qui pour la région aquitaine présente une
combinaison idéale car le chauffage électrique des maisons varie
de la même façon que l'augmentation de la vitesse du vent.
On peut ici se faire une idée, considérant
l'indice d'énergie du vent en aquitaine (moyenne = 100)
Stockage
Nous avons donc vu que l'énergie éolienne
présentait de multiples avantages mais la problématique majeure
liée au stockage de l'énergie produite reste une contrainte trop
importante pour ne pas être prise en compte.
En France et dans le réseau aquitain la production est
parfaitement raccordée au réseau électrique,
l'électricité n'est pas stockée mais directement
redistribuée dans le réseau électrique.
Sachant que nous ne pouvons pas stocker, car la production est
intermittente et difficile à contrôler : nous dépendons de
la présence d'un vent suffisamment puissant pour faire tourner les
pales.
Nos technologies de stockages sont actuellement trop
limitées pour pouvoir être implantées dans des parcs
éoliens.
Les seuls moyens de stockages que nous avons à l'heure
actuelle sont :
Le stockage par batterie qui malheureusement nécessite
beaucoup d'espace, les batteries sont très polluantes, difficilement
transportables mais ont surtout une durée de vie très
limitée.
Une autre alternative est de transformer
l'électricité produite en hydrogène de sorte à la
rendre plus maniable, l'hydrogène peut en effet être facilement
stocké et transporté.
La dernière alternative est le stockage
mécanique de l'énergie éolienne à l'aide des
Stations de Transfer d'Energie par Pompage (STEP) le principe consiste à
remonter de l'eau vers un barrage en amont . C'est une des alternatives les
plus viables car l'énergie hydraulique est l'énergie renouvelable
la plus modulable et maitrisée. La seule contrainte est la
nécessité que les éoliennes soient implantées
à proximité des barrages.
À l'aide des prévisions
météorologique plusieurs jours à l'avance, nous pouvons
ajuster la puissance de toutes les centrales thermiques pour pouvoir
bénéficier au maximum des énergies renouvelables.
En France et en Aquitaine, l'énergie éolienne est
donc principalement utilisée en temps réel.
Réponse à la problématique
Intro
Maintenant que nous avons les clefs du fonctionnement d'une
éolienne pour répondre à cette
question, nous devons analyser les données de la
région Aquitaine à l'heure actuelle.
La consommation finale d'électricité de la
région aquitaine est de 39,8 TWh, cela correspond à 9% de la
consommation nationale, elle a néanmoins une production
supérieure à sa consommation avec 56,9 TWh de produit en hausse
tous les ans.
La région compte investir 500Millions d'€d'ici 20203
pour accompagner la transition énergétique.
D'année en année on observe une hausse de
l'hydraulique, de l'éolien et du solaire. Si on observe la
répartition de la production électrique régionale, on
remarque que les énergies renouvelables comptent pour 20% de la
production .
Nucléaire Thermique Hydraulique Eolien Solaire
Bioénergies
Production de la région
2%
7%
3%
5% 3%
80%
La nouvelle Aquitaine possède un grand parc
d'énergie renouvelable.
Un parc solaire produisant 2262 MW L'hydraulique produisant 1763
MW
Les bioénergies 307 MW
Et enfin l'éolien produisant 955MW (voir carte
ci-dessous)
La région accorde une part importante depuis quelques
années à la transition énergétique, on peut voir
qu'une grande partie de la consommation de la région est produite par
des énergies propres. Nous allons maintenant essayer de voir si une
production éolienne serait suffisante pour subvenir aux 40 TWh de la
région.
(1 TW.h = 1.000.000.000.000 W.h).
Production éolienne actuelle
Nous allons délimiter les éléments qui
influent sur la production d'une éolienne de sorte à connaitre
l'énergie que pourrait produire une seule éolienne dans la
région aquitaine.
Pour que nos calculs ne soient pas erronés, il faut
prendre en compte certains points clefs
- La masse de l'air
- Le rendement mécanique du transfert de l'hélice
vers l'aérogénérateur - Le rendement électrique du
générateur électrique
- La force et la vitesse du vent
Mais généralement si une éolienne de 2MW est
bien située, elle pourra produire 4GWH /an.
Si on fait un rapide calcul, dans le cadre optimal ou
les éoliennes seraient en bon fonctionnement, 10 000 éoliennes
seraient nécessaires.
Selon un article paru en 2019 la France comptabilise 6500
éoliennes sur tout le territoire
« Les 6500 éoliennes installées en France
ont une capacité totale de puissance de 13,559 gigaWatts (GW).
Arrondissons ce chiffre à 13. Selon le panorama de
l'électricité renouvelable, 24 térawattheures (TWh)
d'énergie ont été produits par ces éoliennes en
2017, soit 24 000 gigawattheures (GWh) »
Ci-dessous une rose des vents du littoral aquitains , on
comprend que les éoliennes soient tournées vers l'Est car c'est
là d'où viennent les vents les plus puissants.
Rentabilité
Le cout d'une éolienne est défini par plusieurs
critères, par le matériel, le raccordement, l'implantation du
parc, les études faites par des ingénieurs qualifiés en
amont. Tous ces critères font du cout d'implantation par MW en France
d'un million d'euro. Le prix varie fortement en fonction de l'éolienne
et de son terrain d'implantation.
L'implantation d'un parc terrestre coûtera environ 2.6
millions le MW, tandis que l'exploitation offshore sera bien plus
coûteuse en raison de la difficulté de l'installation de celle-ci
et des raccordements du système électrique.
Le prix peut varier pour les éoliennes
spécialisées dans les zones de vent faible, ce qui serait le cas
pour la région aquitaine car seulement le nord est alimenté par
des vents élevés.
Si la production de 10 000 éoliennes pour la
région aquitaine était engagée, le prix de celles-ci ne
serait pas le même pour toutes car certaines zones auront besoin d'un
grand mât pour les zones sans vent (pour capter le vent en hauteur de
sorte à limiter la rugosité du terrain comme dit
précédemment ).
Ci-dessus un graphique répertoriant les différentes
éoliennes en fonction de leur puissance.
Les éoliennes produites après 2001 ont une
technologie différente faisant fortement varier leur prix, en effet,
cette nouvelle génération peut faire varier la vitesse de
rotation et gérer l'orientation des pales.
Coûts d'installation et d'exploitation
Comme dit précédemment les coûts
d'exploitation sont variables suivant le type d'éolienne
(onshore/offshore) mais aussi suivant la constitution des sols.
Les coûts de l'installation pour l'onshore sont
importants à cause du prix que coûte la création de la
fondation en béton armé, des routes (souvent de campagne sur
terrain plat) assez bien créées pour résister aux camions
de 30 tonnes acheminant les composants de l'éolienne. L'implantation du
transformateur nécessaire à la conversion du courant, La liaison
téléphonique permettant à la centrale de piloter, et
surveiller les éventuelles défaillances de l'éolienne.
Les éoliennes sont généralement
connectées en réseau, et leur nombre correspond à la
consommation de la zone, des habitations etc. Généralement dans
les zones ou l'éolien est le plus développé,
l'implantation des parcs couvre 10% des dépenses des énergies des
ménages .
Pour la réponse à notre
problématique nous aurions donc un problème
supplémentaire, si nous venions à vouloir couvrir 100% de la
consommation électrique nous devrions donc renforcer le réseau
local en créant des extensions du réseau électrique
à haute tension .
Pour ce qui est des coûts d'exploitation d'une
éolienne nous savons que si aucun souci majeur apparaît, dans ses
20 ans de fonctionnement on comptabilisera environs 120 000 heures utiles.
La période des 20 ans permet un bon compromis pour les
ingénieurs qui conçoivent de nouveaux profils, de nouveaux
composants moins défaillants. Les charges de fatigue sont
néanmoins une contrainte majeure limitant le nombre d'heure de
fonctionnement.
La nouvelle génération d'éoliennes est
illustrée par le graphique ci-dessus : les différents types
d'éolienne.
Dans le cadre où les éoliennes
pourraient produire la puissance nécessaire pour alimenter toute une
région cela reviendrait à remplacer continuellement tous les
parcs au bout de 20 ans, ce qui produirait malheureusement une grande dose de
déchets non recyclables, des coûts astronomiques et une main
d'oeuvre conséquente.
Ne serait-il pas préférable de tenter de
diminuer par trois ou quatre notre propre consommation
énergétique afin de permettre un approvisionnement durable.
Conclusion
À partir de ces différents
éléments nous pourrons donc envisager au mieux augmenter la part
de l'éolien tout en réduisant la consommation des ménages
mais nous ne pouvons en aucun cas faire abstraction des autres énergies,
en cause, de l'irrégularité de production de l'éolien.
Dans une société où les médias et
l'opinion publique pensent que l'éolien et autres énergies
renouvelables sont les alternatives les plus viable pour se substituer au
nucléaire, nous avons pu observer à travers les différents
points évoqués, les limites que pourraient générer
l'implantation d'une production électrique 100% éolien.
Nous sommes dans une époque où les débats
médiatiques ont bien du mal à distinguer les ordres de grandeur.
Si certains idéalisent une « pseudo » production basée
à 100% sur les énergies renouvelables, on se rend vite compte de
la complexité de la chose en creusant le sujet.
Certes l'idée part d'une bonne intention, mais on
mesure rapidement les contraintes environnementales présentes, que ce
soit le manque de vent la nuit, soit la mauvaise répartition des vents
sur une zone donnée ou bien alors le fait de devoir changer tous les 20
ans les différents parcs éoliens.
On a donc mesuré les besoins d'alimentation et
observé qu'il faudrait 10 000 éoliennes pour pouvoir alimenter
seulement la région aquitaine, toutefois si cela était possible,
les différentes contraintes environnementales nous prouvent que ce
modèle de production ne serait pas envisageable.
Ouverture
À partir de ce raisonnement, nous pouvons nous poser la
question si l'alternative la plus viable pour le futur ne serait pas de se
focaliser davantage sur un programme d'économie d'énergie,
notamment en isolant les maisons, changeant les chauffages au fioul.
Avant de vouloir minimiser notre impact sur l'environnement en
installant un des modes de production énergétiques basés
sur la production d'énergies renouvelables,
Références bibliographiques :
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https://www.hellowatt.fr/electricite-verte/stockage-energie-
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http://xn--drmstrre-64ad.dk/wcontent/wind/miller/windpower%20web/fr/tour/wres/index.htm
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https://www.youtube.com/watch?v=5CsU8DncMU
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https://www.youtube.com/watch?v=2JH6TwaDYW4&t=6314s
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