Énergie éolienne : comment ça marche ? (1/4)

Une éolienne est un dispositif qui permet de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique grâce à un générateur électrique situé en haut du mât. On distingue les éoliennes posées à terre (éoliennes terrestres ou « onshore ») de celles en mer (éoliennes en mer ou « offshore »).

1 - Le fonctionnement des éoliennes terrestres

.

(Source : ADEME : Le défi éolien en 10 questions)

Les pales de l'éolienne captent la force du vent et font tourner un axe (le rotor) de 10 à 25 tours par minute. Un système permet d’orienter la nacelle afin que le rotor soit toujours face au vent. L'énergie mécanique ainsi créée est transformée en énergie électrique grâce à un générateur situé dans la nacelle. L’électricité est ensuite convertie pour être injectée dans le réseau électrique par des câbles souterrains. Toutes les éoliennes d’un parc sont raccordées entre elles puis au réseau électrique par l’intermédiaire d’un transformateur.

L’énergie électrique produite par une éolienne varie essentiellement en fonction de trois paramètres :

- la forme et la longueur des pales,

- la vitesse du vent

- et la température qui modifie la densité de l’air.
La puissance d’une éolienne est la quantité d'énergie produite en une seconde. Les éoliennes terrestres actuellement installées en France ont une puissance maximale de 2 à 4 mégawatts (MW) lorsque le vent est suffisamment fort. Si le vent est plus faible, la puissance fournie est moindre.

La puissance maximale n’est toutefois pas le meilleur indicateur pour comparer la performance des éoliennes entre elles. Il vaut mieux se référer à la quantité totale d’énergie électrique produite en une année, ce qui permet de prendre en compte à la fois la force, la fréquence et la régularité des vents. Ainsi, une éolienne de 2 MW produit en moyenne 4 200 MWh par an, soit environ la consommation électrique moyenne de plus de 800 foyers français.

Une éolienne produit de l'électricité 75 % à 95 % du temps en moyenne. Un vent inférieur à 10 km/h est insuffisant pour faire démarrer et tourner une éolienne. À l’inverse, un vent trop fort (supérieur à 90km/h) entraîne son arrêt, de manière à éviter tout risque de casse des équipements et minimiser leur usure. Ces arrêts pour cause de vents forts sont peu fréquents en France métropolitaine : ils ne dépassent pas 10 jours par an et par éolienne.

Au 31 mars 2021, la France comptait un total de 2 030 parcs éoliens raccordés au réseau pour une puissance totale de 17 900 MW. Leur répartition n'est pas égale sur l'ensemble du territoire. Les Hauts-de-France et le Grand-Est concentrent à eux seuls 44 % de l'ensemble des installations françaises. La Somme et le Pas-de-Calais sont les deux départements les mieux pourvus, avec respectivement 176 et 130 sites, devant l'Aisne et la Marne (105 chacun).

2 -  Pourquoi installe-t-on des éoliennes en mer

.

Les éoliennes en mer fonctionnent sur le même principe que les éoliennes terrestres. Elles utilisent la puissance des vents marins pour produire de l’énergie électrique. Elles peuvent être installées sur une fondation ancrée dans les fonds marins (éolien posé) ou sur une fondation flottante simplement reliée au fonds marin par des lignes d’ancrage (éolien flottant). Avec des mâts plus élevés que ceux des éoliennes terrestres, les éoliennes en mer bénéficient d’une puissance de vent plus importante et plus régulière que sur terre et peuvent ainsi produire, au total, jusqu’à deux fois plus d’énergie qu’à terre. Les éoliennes installées en mer sont également deux à trois fois plus puissantes que les éoliennes à terre, ce qui permet de produire plus d’électricité par éolienne.

En revanche, l’installation des parcs éoliens en mer est plus complexe et beaucoup plus couteuse, compte-tenu des fonds marins, des conditions météorologiques plus rigoureuses que sur terre et de l’éloignement des côtes.

En France, l’éolien en mer commence seulement à se développer. Actuellement, sept parcs éoliens posés en mer sont en cours de développement dans la Manche et sur la façade Atlantique. Quatre chantiers ont commencé en 2021, la mise en service étant prévue à partir de 2022. S'agissant des éoliennes flottantes, les recherches se poursuivent et un premier prototype a été installé en 2018 au large du Croisic. Quatre fermes pilotes d'éoliennes flottantes sont aussi en cours de développement pour une installation prévue en 2023 en Atlantique et Méditerranée.

Sources : ADEME ; Ministère de la transition écologique ; RTE ; www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr ; Les Échos

Article : Pourquoi les éoliennes font-elles débat ?  (2/4)