Quel volume de béton pour une fondation d’une éolienne ?

En résumé : Les fondations d’une éolienne, faites de béton et d’acier, dépendent des dimensions de l’éolienne et des caractéristiques du sol. A titre de comparaison, une éolienne utilise pour sa fondation l’équivalent du volume de béton nécessaire pour une douzaine d’habitations individuelles mais produit de l’électricité pour des centaines voire milliers de foyers. Si on compare le volume de béton utilisé pour différents moyens de production d’électricité, on s’aperçoit que le ratio entre les mètres cube de béton nécessaire et la puissance installée est proche pour l’éolien et le nucléaire mais dix fois plus élevé pour un barrage hydraulique.

Taille des fondations, volume et poids

La taille de la fondation d’une éolienne est toujours dimensionnée en fonction du modèle et des caractéristiques du sol. Comme présenté dans la partie description d’une éolienne, pour une éolienne classique type N117 de 3 MW, la fondation fait 1 290 tonnes, pour 516 m3. Les éoliennes plus récentes sont plus puissantes et le volume de la fondation peut atteindre 600 à 800 m3. Par exemple pour la Nordex N149 de 5MW, le volume de fondation est de presque 800 m3, soit 1 920 tonnes. En observant un panel plus large d’éolienne, on constate que le volume de fondation est proportionnel aux dimensions de l’éolienne principalement la hauteur du mât et le poids de la nacelle mais également les caractéristiques du sol.

Une fondation utilise l’équivalent du volume de béton nécessaire pour une douzaine d’habitations individuelles. Or la production électrique de l’éolienne correspond à la consommation de plusieurs centaines voire milliers de foyers. Il faut bien distinguer le volume de béton en m3 de son poids en tonne, le ratio étant de 2400 kg par mètre cube de béton.

« Lorsque la quantité de béton pour les fondations est donnée par les constructeurs en mètre cube, la densité du béton utilisé pour la modélisation est de 2400 kg/m3 » Source : Cycleco pour l’Ademe – Rapport sur l’analyse du cycle de vie de l’éolien français – 12/2015 (p.22)

Type de fondation

Les études géotechniques qui permettent de dimensionner les fondations sont réalisées plusieurs mois avant le démarrage du chantier. Selon les caractéristiques du sol, il faut opter pour la fondation la plus pertinente. Dans la grande majorité des cas, il s’agit de la fondation gravitaire hors eau. Il n’est pas nécessaire de réaliser les études géotechniques plus tôt, car le calcul de charges ne présente pas de difficulté particulière et la taille des fondations est donc adaptée selon le résultat.

Types de fondation :

• Fondation gravitaire hors eau, pour un sol avec niveau bas d’eau souterraine. C’est la situation classique qui requiert un volume normal de béton et d’acier renforcé.
• Fondation gravitaire en eau, pour un niveau élevé d’eau souterraine. La fondation est plus importante que le cas précédent avec plus de béton et d’acier renforcé.
• Fondation monopieu, pour un sol en très mauvais état, qui nécessité un monopieu enfoncé dans le sol à plusieurs mètres de profondeur sur lequel vient se fixer le mât.
• Fondation posée au sol sans décaissement ou limité (environ un mètre) pour un sol très porteur, le poids de la fondation et de l’apport de terre supplémentaire est suffisant.

Volume de béton cumulé par an

Si l’on considère les objectifs de la PPE (programmation pluriannuelle de l’énergie), qui indique que la production d’électricité d’origine éolienne devra atteindre 35 GW en 2028, on peut calculer le volume de béton nécessaire pour les futures éoliennes. Pour remplir cet objectif, il faudra installer 20 GW d’éolien supplémentaire en 10 ans, soit 2 GW par an. Cela représente par année 400 éoliennes de 5 MW, soit 320 000 m3 de béton.

En 2017, selon l’Unicem (Union nationale des industries de carrières et matériaux de construction) la France produisait 38,8 millions de m3 de béton. L’éolien nécessiterait donc pour son développement moins de 1 % de la production annuelle de béton.

Volume de béton par type d’énergie

Afin de relativiser le volume de béton nécessaire dans l’éolien, on peut le comparer aux deux moyens de production électriques les plus importants en France, le nucléaire et l’hydraulique.

Le volume de béton nécessaire pour la centrale nucléaire EPR de Flamanville est de 300 000 m3 pour 1 650 MW de puissance électrique. Ce volume de béton serait suffisant pour 375 éoliennes type Nordex N149-5 soit 1 875 MW de puissance. L’ordre de grandeur est donc tout à fait identique si l’on considère uniquement le volume de béton.

Le facteur de charge du nucléaire étant supérieur, la comparaison est défavorable à l’éolien. Toutefois selon le site de l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs), il est prévu pour la construction de Cigeo (qui permettra de stocker les déchets nucléaires français) un volume de 6 millions de m3 de béton, ce qui relativise la comparaison.

Pour comparer avec un barrage hydraulique français comme celui de Vouglans d’une puissance de 285 MW et qui a nécessité 560 000 m3 de béton pour sa construction. Cela représente le volume équivalent à 700 éoliennes de 4,5 MW soit 3 500 MW. Même en tenant compte de la durée de vie des barrages plus importante, le ratio est favorable à l’éolien.