COMPRENDRE L'ÉOLIEN
La place des énergies
renouvelables électriques

Cette partie pédagogique est dédiée à l'explication de l'énergie éolienne afin de permettre à chacun de répondre aux questions qui sont généralement posées. Le contenu est compréhensible par chacun bien qu'il soit technique, complet et sourcé par de nombreuses références disponibles dans la partie dédiée. Cette partie étant en construction elle sera complétée par la suite. Vous pouvez suggérer des thèmes ou poser des questions via le formulaire contact, nous nous efforcerons d'y répondre sur ce site. Certaines parties nécessitent la lecture d'autres sujets pour une bonne compréhension.

Baptiste Wambre - Responsable développement

Les énergies renouvelables (ENR) électriques sont celles dont la source d’énergie est naturelle et se renouvelle rapidement sans qu’il soit nécessaire de puiser dans un stock fini. Cela exclut donc les énergies fossiles (fioul, charbon, gaz) et le nucléaire qui consomme de l’uranium. Les ENR électriques principales, qui se démarquent aussi par leur faible impact CO2 , sont l’hydraulique, l’éolien terrestre et en mer, le photovoltaïque et la biomasse.

Au niveau mondial depuis 1970, le charbon (énergie fossile), est stable aux alentours de 40% et reste la source principale de production électrique. Malgré son impact CO2 conséquent c’est une énergie peu chère et dont les centrales sont simples à construire et à gérer. Les productions électriques d’origine nucléaire et fioul diminuent fortement tandis que la part du gaz augmente. Les ENR, principalement hydraulique, éolien et photovoltaïque, augmentent et couvrent plus de 25% du mix énergétique mondial en 2018.

Le développement des ENR est en nette progression depuis une quinzaine d’année. La majorité des installations hydrauliques a été installée le siècle dernier et les sites potentiels restant pour les infrastructures électriques de grandes puissances se raréfient, en particulier dans les pays développés. C’est donc l’éolien et le photovoltaïque qui font augmenter la puissance du parc ENR mondial depuis le début des années 2000.

On peut constater cette évolution sur le graphique suivant qui représente la part de la production électrique par filière :

Voir section Traduction pour la traduction en français - Source Site internet de l’Agence international de l’énergie (au 31/07/2020)

 

En Europe le développement des ENR électriques est plus accentué qu’au niveau mondial grâce aux politiques européennes et au volontarisme de certains pays (Portugal, pays Scandinaves, Allemagne, Royaume-Uni). Les différences entre Etats sont particulièrement marquées par l’influence du potentiel propre à chaque pays pour chaque source mais également en fonction de la politique, des industries et de l’historique.


« Depuis plusieurs années, la part de l’énergie électrique d’origine fossile diminue dans tous les pays européen, associé au développement des énergies renouvelables. » Source : Entso-e – Electricity in Europe 2017 (p.15)


Sur la période 2013 à 2017 on constate une évolution importante de la puissance installée des énergies renouvelables hors hydraulique. Les chiffres présentés dans le graphique sont ceux de la puissance installée par secteur de 2013 à 2017 :
 

*Voir section Traduction pour la traduction en français - Source Entso-e – Electricity in Europe 2017 (p.15)

Depuis 2016, les nouvelles installations de moyens électriques sont pour plus de 80% de la puissance des énergies renouvelables. L’Europe installe donc moins de 20% de nouveau moyen de production fossile principalement du gaz, le nucléaire étant absent. Sur le graphique suivant on constate que chaque année l’éolien et le photovoltaïque sont les énergies majoritaires dans la nouvelle puissance installée.

Voir section Traduction pour la traduction en français - Source : Wind Europe – Wind energy in Europe in 2018 (p.29)

 

En 2017, l’hydraulique couvre 16% de la consommation électrique européenne, l’éolien et le solaire ensemble 20% soit un total de 36% pour les ENR.


« En moyenne sur le périmètre ENTSO-E (Europe), la part de la consommation couverte par le renouvelable est de 36%.» Source : RTE – Bilan électrique 2018 (p.98)


Le taux de couverture de la production électrique par les ENR n’est pas homogène selon les pays et la France avec 18,4% est bien en dessous de la moyenne. Une dizaine de pays dépassent déjà les 35% de couverture par les ENR. Malgré la forte contribution de l’éolien et du photovoltaïque en complément de l’hydraulique historique, la France est en retard sur ses objectifs. La loi pour la transition énergétique et la croissante verte vise 27% de part renouvelable pour l’électricité en 2020 et 40% en 2030.


« Malgré ces progressions, la part des énergies renouvelables reste, en 2018, en dessous de la trajectoire fixée par le plan national d’action en faveur des énergies renouvelables pour l’atteinte en 2020 des objectifs fixés par la directive européenne. » Commissariat général au développement durable – Datalab Les énergies renouvelables en France en 2018 – 09/2019
 

Voir section Traduction pour la traduction en français - Source Entso-e – Electricity in Europe 2017 (p.15)

 

Le taux de couverture de la production électrique par l’éolien est très variable selon les pays européens avec une moyenne à 15% en 2019. Peu de pays n’ont aucune éolienne sur leur territoire alors que le Danemark couvre la moitié de ses besoins électriques grâce à l’éolien.

 

Pourcentage de la demande d'électricité couverte par l'éolien en 2019 par pays

*Voir section Traduction pour la traduction en français - Source : Wind Europe – Wind energy in Europe in 2019 (p.17)

“Avec 417 TWh de production, l’énergie éolienne couvre 15% des besoins d’électricité européenne en 2019. » Source : Wind Europe – Wind energy in Europe in 2019 (p.8)

Depuis 2008 la part de la capacité installée de l’éolien et du photovoltaïque augmentent régulièrement en Europe.

 

*Voir section Traduction pour la traduction en français - Source : Wind Europe – Wind energy in Europe in 2018 (p.7)

 

En 2019, le pays dont la puissance éolienne installée (sur terre et en mer) est la plus importante est l’Allemagne avec 61,4 GW, la France arrive quatrième dans ce classement avec 16,6 GW.

 

*Voir section Traduction pour la traduction en français - Source : Wind Europe – Wind energy in Europe in 2019 (p.10)

 

La France dispose du deuxième potentiel éolien d’Europe après le Royaume-Uni. Elle ne compte pourtant en 2019 aucune éolienne en mer (hors prototype flottant) malgré son fort potentiel maritime. En croisant les données des 14 pays on constate que la France n’est pas un pays dense en éolien en termes de puissance installée ramenée à la superficie ou au nombre d’habitants.

Pays

Habitants
(Milliers)

Superficie
(km²)

Eolien
(GW)

MW éolien par
million d'habitants

MW éolien par km²

Allemagne

83 042

357 386

61,4

739

0,17

Espagne

46 698

505 992

25,8

552

0,05

Royaume-Uni

66 465

242 545

23,5

354

0,1

France

66 992

551 695

16,6

248

0,03

Italie

60 494

302 072

10,5

174

0,03

Suède

10 196

407 311

9

883

0,02

Pologne

38 386

312 679

5,9

154

0,02

Danemark

5 789

42 925

6,1

1054

0,14

Portugal

10 291

92 226

5,4

525

0,06

Pays-Bas

17 182

41 542

4,6

268

0,11

Irlande

4 857

70 182

4,1

844

0,06

Belgique

11 376

30 688

3,9

343

0,13

Autriche

8 822

83 879

3,2

363

0,04

Roumanie

19 524

238 391

3

154

0,01

Source des chiffres : Wind Europe – Wind energy in Europe in 2019 (p.10)

 

« L’éolien est la deuxième plus grande capacité installée de production d’électricité dans l’UE, devant le charbon et derrière le gaz naturel. » Source : Bearing Point FEE – Observatoire de l’éolien 2018 09/2019 – p.48

L’énergie éolienne représente une part croissante dans le mix énergétique électrique français. L’essor de cette énergie s’est confirmé à partir de 2005, première année où la production est devenue significative (supérieure à un térawattheure, TWh). En 2019, l’éolien représenté 12,2 % de la puissance installée du parc français et couvre 7,2 % de la consommation électrique nationale. Cette différence s’explique par son facteur de charge plus faible que la moyenne française tirée vers le haut par le nucléaire (Voir Facteur de charge).

 « Le taux de couverture moyen de la consommation par la production d’origine éolienne est de 7,2% en 2019 contre 5,9% en 2018. » Source:  RTE – Bilan électrique 2019 (p.51)

 

En 2019 la production de l’éolien s’élève à 34,1 TWh, elle est en progression constante avec un parc installé de 16 494 MW.

 « Mi-2019, les capacités éoliennes sont réparties sur l’ensemble du territoire français, avec près de 1 380 parcs comptant 7 950 éoliennes.» Source : Capgemini Invent pour FEE - Observatoire de l’éolien 2020 – 10/2020 (p.17)

 

«  Sur un an, la hausse est de 14 %, ce qui fait de l’éolien le principal contributeur à l’augmentation de la consommation finale brute d’énergies renouvelables entre 2017 et 2018. » Source  Ademe – Les avis de l’Ademe l’énergie éolienne – 04/2016

 

Evolution de la production électrique éolienne. Source :  RTE – Bilan électrique 2019 (p.52)

 

Evolution annuelle de la puissance éolienne installée. Source :  RTE – Bilan électrique 2019 (p.52)

 

La répartition de l’éolien sur le territoire français n’est pas homogène et dépend principalement de la ressource de vent disponible par région. Certaines contraintes (militaires, techniques …) qui couvrent des superficies importantes expliquent que de larges zones manquent d’installations éoliennes malgré un bon gisement de vent.

Capacité d'éolien installée Mi-2019 - Source :  Capgemini Invent pour FEE - Observatoire de l’éolien 2020 réalisée par– 10/2020 (p.17)

 

« Si l’hydraulique constitue aujourd’hui la principale source d’énergie renouvelable pour l’électricité en France (environ 12% de la production totale d’électricité), elle présente peu de possibilités d’accroissement de production. L’énergie éolienne offre, pour le système électrique français, un potentiel technique important et encore largement sous-exploité. » Source :  Ademe – Les avis de l’Ademe l’énergie éolienne – 04/2016

Au sujet de l’énergie électrique, le cas de l’Allemagne est souvent pris en exemple à suivre ou à éviter selon les points de vue. Or les mix énergétiques français et allemand sont difficilement comparables et sortis de leur contexte, les parallèles entre les deux sont parfois incohérents.

Historiquement la France a très majoritairement misé sur la production électrique d’origine nucléaire alors que l’Allemagne, surtout à l’est du territoire, a beaucoup de mines de charbon et donc une production électrique importante au charbon.

Lors de la décision de l’Allemagne de sortir du nucléaire les autres moyens de production électrique ont dû prendre le relais temporairement en attendant l’essor des renouvelables. En 2013, le prix du charbon était particulièrement bas ; 50€ la tonne contre 200€ en 2009. C’est donc le charbon déjà très majoritaire, qui a été privilégié au détriment du gaz pour des raison économiques. Pendant cette période de transition, la puissance installée des centrales charbon a peu variée mais les installations ont été d’avantage utilisées. C’est le facteur de charge (Voir Facteur de charge) de cette énergie qui a agumenté temporairement.

A partir de 2014, ce sont bien les énergies renouvelables qui ont compensé la baisse du nucléaire et qui ont également contribués avec le gaz à la baisse de la production à base de charbon.

Ces courbes présentent l’évolution de la production d’électricité en Allemagne par secteur sur la période 2009 à 2018 :

Source : AG Energiebilanzen et allemagne-energies.com

 

"On observe des baisses significatives de la production thermique fossile dans de nombreux pays, en particulier en Allemagne ou en Grande-Bretagne."

 allemagne-energies.com

Etat des lieux en Région et objectifs

La Nouvelle-Aquitaine est la plus grande région de France par sa superficie, elle a donc un rôle primordial à jouer dans le déploiement des énergies renouvelables. Par ailleurs sa densité de population est faible. Le territoire présente de nombreux atouts pour l’éolien mais également pour le photovoltaïque et l’hydraulique. Toutefois les ressources ne sont pas réparties de façon homogène entre les départements.
Fin du 3e trimestre 2020 la Nouvelle-Aquitaine comptait 1151 MW d’éolien en exploitation, pour 533 éoliennes, soit 6,7 % de la puissance nationale pour un territoire couvrant 15,4% de la France métropolitaine.

Source :   Ademe et FNCCR - Observatoire des énergies renouvelables - 01/2021 (p.11)

Les Schéma Régionaux de l’Eolien (SRE) sont des documents caducs mais ils peuvent utilement être utilisés pour comparer les ambitions des anciennes régions à l’échéance 2020 avec les chiffres actuels. On constate que l’objectif agrégé des 3 ex-régions, n’est rempli qu’à hauteur de 41% (1 151 MW sur un cumul de 2 790 MW). La Nouvelle-Aquitaine accuse donc un retard considérable sur ses propres objectifs.

Ex-région

Objectifs SRE

Puissance (MW)

Taux

Poitou-Charentes

1 800

986

55%

Limousin

600

165

28%

Aquitaine

390

0

0%

 

2 790

1 151

41%

Source : Schéma régional éolien de chaque ex-région

A présent, c’est le Sraddet, validé le 27 mars 2020 par la Région, qui fixe les objectifs pour l’éolien. Il est prévu 4 500 MW d’éolien terrestre pour 2030 et 7 600 MW pour 2050. Cela correspond donc à un rythme d’installation moyen entre 2020 et 2030 de 335 MW par an soit une centaine d’éoliennes. Source des chiffres : Région Nouvelle-Aquitaine - Rapport d’objectifs du SRADDET – 12/2019 (p.150)

La Nouvelle-Aquitaine est donc historiquement en retard sur le développement de l’éolien comparé à d’autres régions et en considérant son potentiel confirmé par les objectifs du Sraddet. En tenant compte de l’augmentation de puissance des éoliennes actuelles et du repowering, il faudrait ajouter plus de 1 000 éoliennes pour atteindre cet objectif soit une multiplication par 3 du nombre de mâts.

 

Contraintes techniques et gisement éolien

La répartition inéquitable de l’éolien sur le territoire s’explique par les contraintes techniques et le gisement de vent régional hétérogène. C’est une question éminemment technique et non politique comme on peut souvent l’entendre. Le Sraddet prévoit le développement éolien en suivant une meilleure répartition entre les départements mais qui sera limité par le pragmatisme de ces enjeux.
Pour comprendre la répartition des éoliennes sur le territoire on peut étudier les différentes contraintes par catégorie puis les superposer. A la suite quelques cartes avec une approche volontairement simplifiée pour les contraintes larges qu’il convient d’éviter.
•    Environnement : Les zones protégées pour des raisons écologiques comme les sites Natura 2000 ou les Znieff 1. Sites et patrimoine : Les sites inscrits et classés ainsi que les sites Unesco et leur périphérie.
•    Contraintes technique type radars de l’aviation civils et militaires ou météorologique. Zones de protection aéronautique civils puis zones et couloirs d’entrainement militaires.
•    Les grandes zones urbanisées qu’il faut compléter par l’ensemble des habitations diffuses sur le territoire.
•    La moyenne annuelle de vitesse du vent à 100 m de hauteur. Un gisement de vent annuel à 8,5 m/s (vert foncé) produit deux fois plus d’énergie qu’un gisement à 6,75 m/s (jaune orangé). Pour rappel l’énergie du vent est fonction du cube de sa vitesse (Voir ). Les projets éoliens doivent être compétitifs économiquement, le développement se fait donc en priorité dans les zones avec un meilleur potentiel énergétique.


Répartition de l’éolien et des ENR par département

La superposition des contraintes rédhibitoires et du gisement de vent explique facilement la carte de répartition de éoliennes sur le territoire.

L’objectif ambitieux du Sraddet pose la question de la répartition des installations sur le territoire. Les chiffres par ex-région révèlent que 85% des éoliennes sont installées en Poitou-Charentes pour 15% en Limousin et aucune en Aquitaine.
Considérant les contraintes applicables à l’éolien et le gisement de vent on comprend que le développement continuera d’être favorisé dans certains départements. D’autres départements pourraient prendre le relais dans une moindre mesure grâce à l’amélioration de la technologie des éoliennes capables de capter des vents plus faibles. Toutefois pour libérer le potentiel du territoire néo-aquitaine il faudrait que certaines contraintes en particulier militaires soient levées.

L’éolien n’est pas une exception et on constate également un déséquilibre aussi important entre départements pour le photovoltaïque et l’hydraulique. Cette carte représente la répartition de chacune de ces 3 énergies renouvelables électriques. Les 4 départements avec les puissances installées les plus importantes sont la Corrèze, la Gironde, les Landes et les Pyrénées-Atlantiques.
Chaque département profite donc de son potentiel énergétique en déployant la ou les ENR adaptées. En Limousin et Pyrénées-Atlantiques c’est l’hydraulique qui domine. En Aquitaine c’est principalement le photovoltaïque complété par de l’hydraulique. En Poitou-Charentes l’éolien domine complété par du photovoltaïque.
Il est donc illusoire d’attendre une répartition homogène de l’éolien sur le territoire néo-aquitain tout comme il n’est pas imaginé que l’hydraulique soit réparti équitablement entre département.