Embed Size (px)
Citation preview
2010 Page 1
Les capacités de l’éolien
Laurent Buquet
Ref :
negaWatt : chiffres 2004
EWEA : chiffres 2009
Amis de la Terre Midi-Pyrénées
2010 Page 2
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Voiture
Electricité spécifique
Eau chaude sanitaire
Cuisson
Chauffage
Consommation moyenneMWh par an par foyer
Energie finale Energie primaire Energie utile
Energie consommée par les ménages (chiffres 2004) :
CHALEUR > 50 %
Le bilan énergétique français
2010 Page 3
Le bilan énergétique français
100
Mtep
120
80
60
40
20
0
Biomasse
Fossiles Uranium Renouvelables
Pétrole
Gaz
Charbon
Hydraulique
Energie primaire (chiffres 2004)
• 1MTEP = 12 TWh = 12 milliards de kWh
2010 Page 4
Energies primaire, finale, utile Centrale nucléaire... et tous types de centrales thermiques
un rendement très mauvais en terme de production électrique
Chaleur perdue
ChaudièreCombustible
-> Vapeur
Usage final
Réseau électrique
100
61,5
30
production brute
38,5
Autoconso.
pertes
TurbineVapeur-> Electricité
2010 Page 5
Energies primaire, finale, utile
Co-génération
Récupération de chaleur
Electricité
100 35
55
ChaudièreCombustible
-> Vapeur
TurbineVapeur-> Electricité
Pertes 10
2010 Page 6
Le scénario négawatt Division par 4 des émissions de CO2
Sobriété, Efficacité, Energies Renouvelables
0 20 40 60 80
Brancheénergie
Chaleur
Electricité
Propulsion
Mtep
Fossiles
Uranium
Renouvelables
2010 Page 7
Le bilan énergétique français L’efficacité du système énergétique français diminue depuis
1970
0
50
100
150
200
250
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
20%
40%
60%
pertes production
pertes utilisation
Propulsion
Electricité
Chaleur
Efficacité système
2010 Page 8
Certaines aberrations énergétiques Le chauffage électrique
Bien qu’à l’utilisation l’électricité ait un bon rendement pour le chauffage (pompes à chaleur >> convecteurs)
Besoins d’énormes capacités de production à cause des pointes de consommation hivernales : car l’électricité n’est pas stockable.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
DécembreJanvier
Chauffage électrique
Electricité spécifiqueNucléaire, hydraulique en base
Centrales thermiques charbon, fioul
Puissance appelée moyenne journalière
MAX. 80 GW (2002), 94 GW (2010)
MIN. 29 GW
2010 Page 9
Efficacité énergétique - concrètement L’électricité est une énergie noble, difficile à produire : il faut la
réserver à ses usages spécifiques : Eclairage Machines : moteurs électriques, ordinateurs, appareils électroniques.
Utiliser les combustibles pour le chauffage : individuel ou collectif
Bon rendement Energie stockable (bois de chauffage, cuve de fioul, réservoir de gaz…),
et donc utilisable à la demande en fonction des jours de froid
Co-génération systématique : centrales thermiques, réseaux de chaleur
Privilégier les transports électriques Transports en commun train, tramways voitures électriques ??? : pb de rendement du stockage, de la production
d’électricité verte, de l’impact en terme d’occupation des sols, de sécurité, etc.
2010 Page 10
Efficacité énergétique - concrètement
Isolation des habitations et des bureaux
Constructions neuves : bio-climatiques
Utilisation d’appareils électriques économes
ampoules basse consommation
appareils ménagers classe A
Utilisation de chaudières et poêles à haut rendement
chaudières au gaz ou au fioul à condensation ou basse température
poêles à bois, double combustion
foyers fermés et récupérateur de chaleurs dans les cheminées
Transports collectifs plutôt qu’individuels
et réduction consommation des voitures (voitures moins puissantes)
2010 Page 11
Sobriété énergétique - concrètement Sobriété individuelle
Douches économes
Température des habitations < 18°C :
Eteindre les appareils électriques en veille, éteindre les lumières, etc..
Réduire les transports en voiture : privilégier le vélo, les transports en commun, la marche à pied
Réduire les transports en avion : se payser plutôt que se dépayser.
Sobriété collective
Repenser l’urbanisation et l’aménagement du territoire, pour réduire les besoins de déplacement
Réduire fortement l’éclairage public : routes, autoroutes, villes et villages
Economies d’énergie dans les bâtiments publics
Entreprises : politiques d’économie d’énergie, visio-conférences plutôt que déplacements en avion, etc...
2010 Page 12
Energies renouvelables - concrètement Solaire pour l’eau chaude… et le chauffage
Chauffage au bois ou à la biomasse (biogaz, plaquettes)
Electricité :
hydraulique, éolien
Énergie de la mer : hydroliennes (courant), houle, marées
photovoltaïque
co-génération avec des turbines au biogaz
stockage à développer inventer : hydrogène ? stockage mécanique ?
Bio-carburants pour les voitures ???
Géothermie -> chauffage, co-génération
Production décentralisée et auto-production
2010 Page 13
L’éolien est-ce que ça marche ?
L’énergie du vent utilisée depuis des siècles
Moulin au Portugal
Moulin de Rouillac
Pompage de l ’eau
Thonier
2010 Page 14
L’éolien est-ce que ça marche ?
Le principe Convertir l'énergie cinétique du vent
en énergie mécanique disponible sur un axe.
La rotation de l’axe anime une génératrice qui produit de l'électricité.
Les éoliennes sont-elles de grands moulins à vent?
Oui, mais de haute technologie : matériaux légers et sophistiqués
pour la structure des pales, électromécanique (génératrice), électronique et automatismes pour
la régulation...
2010 Page 15
L’éolien est-ce que ça marche ?
On distingue le « petit » éolien du « grand » éolien
Petit éolien : sites isolés, petites puissances
Grand éolien : les parcs éoliens connectés au réseau
40 à 100 m
40 à 100 m
2010 Page 16
L’éolien est-ce que ça marche ? Le « rendement » physique d’une éolienne
Récupère environ 40 % de l’énergie du vent passant à travers la surface balayée par le rotor
322
2
1)(
2
1/
2
1VSVVSsVm
Puissance du vent = énergie cinétique du vent à travers le rotor par seconde
Ex : éolienne de 1,3 MW (15 m/s) - diamètre rotor 60 m
• à 10 m/s (36 km/h)
• masse d’air à travers la surface du rotor = 35 tonnes / sec.
– densité de l’air = 1,225 kg / m3
– surface balayée par le rotor > 2800 m²
• Puissance du vent = 1,75 MW
• Puissance éolienne = 0,70 MW
2010 Page 17
Courbe de puissance Nordex N43-600
0
100
200
300
400
500
600
700
0 5 10 15 20 25 30
Vitesse vent en m/s
Pu
issa
nce
en
kW
L’éolien est-ce que ça marche ? La courbe de puissance d ’une éolienne
En-dessous d'un certain seuil ( 4 mètres/seconde), les éoliennes ne fonctionnent plus - ou insuffisamment pour produire de l'énergie.
régulation
Trop devent
Vent trop faible
V3
2010 Page 18
L’éolien est-ce que ça marche ?
Quelques chiffres pour évaluer les capacités de l’éolien
1 kW = 1000 W 50 ampoules basse consommation, 1 aspirateur
1 kWh : énergie (produite / consommée) par un appareil de 1 kW fonctionnant pendant 1 heure.
1kW = consommation électrique moyenne de 3 foyers français, hors chauffage électrique
1 MW = 1000 kW
1GW = 1000 MW = 1 000 0000 kW
Puissance des éoliennes
Puissance unitaire : de 1 à 5 MW
Eoliennes actuellement installées en France : 2 à 2,5 MW
Echelle de comparaison
aspirateur ~ 1 kW éolienne ~ 2 MW réacteur nucléaire ~ 1 GW
10 ha panneaux photovoltaïques : 15 MW crête
Exemple : centrale PV au sol dans le Gers : 8 MW sur 37 ha
2010 Page 19
Développement éolien en Europe
Mix électricité
2010 Page 20
Puissance installée par pays
Développement éolien en Europe
2010 Page 21
L’éolien peut-il remplacer le nucléaire ? Production d’électricité en France
80 % nucléaire
15 % hydraulique
5 % énergies fossiles : fuel, gaz, charbon
La volonté politique actuelle se limite à remplacer les 5 % de centrales aux énergies fossiles par des ENR
Peut-on faire mieux ?
Remplacer progressivement le nucléaire par de l’éolien ?
Cela doit être un des objectifs principaux du développement des énergies
renouvelables ! Avec la réduction des émissions de CO2
C’est ce qu’a entrepris l’Allemagne : pays leader de l’éolien et du solaire
2010 Page 22
L’éolien peut-il remplacer le nucléaire ?
Parc nucléaire français
58 réacteurs
62 GW (62 000 MW)
Facteur de charge 75 %
maintenance des centrales
2010 Page 23
L’éolien peut-il remplacer le nucléaire ? Comparaison des facteurs de charge
Facteur de charge nucléaire 75 %
Facteur de charge éolien 25 %
3 MW éolien 1 MW nucléaire ... en terme d’énergie produite
Pour 62 GW nucléaire il faut 180 GW éolien
Sans compter la baisse de consommation (sobriété/efficacité)…
90 000 éoliennes de 2 MW en moyenne (comparé à 55 000 châteaux d’eau)
soit environ 900 éoliennes par département
Possibilité de grands parcs offshore : 500 à 1000 MW par parc
ex : 250 x 4 MW ou 200 x 5 MW
Total éolien Allemagne + Espagne 25% du nucléaire français.
Total éolien Europe 45% du nucléaire français.
2010 Page 24
Garantie de production? Foisonnement
Gestion adaptée du réseau électrique Prédiction
Météo et consommation électrique
Complément hydraulique
mobilisable en 10 minutes
Contrôle du réseau électrique incluant les « petites » unités de production et la consommation
Production d’énergie décentralisée et micro-cogénération -> efforts de R&D nécessaires : smart grid
Développer les autres ENR de production d’électricité :
Turbines biogaz, hydrolien, photovoltaïque
2010 Page 25
L’éolien : est-ce une bonne solution ?
Les paysages : si on comparaît avec les infrastructures existantes... (chiffres 2004)
Il y a environ 250 000 pylônes haute tension en France
Lignes km400 kV 20900225 kV 26300150 kV 1500 90 kV 17300 63 kV 39300Total 105300
2010 Page 26
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Des pylônes dans les champs, les montagnes, les villes et les
villages
La production décentralisée d’électricité « devrait » diminuer les besoins de transport d’électricité
Si on le veut on peut enterrer les lignes
2010 Page 27
L’éolien : est-ce une bonne solution ?
Les centrales nucléaires ne sont pas franchement belles
Centrale du Blayais
2010 Page 28
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Et les relais de téléphones mobiles qui se multiplient !
Ou les pylônes de radio-télédiffusion
2010 Page 29
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Paysages éoliens
Obligation d’enterrer les lignes électriques sur les parcs
Les chantiers se doivent d’être exemplaires sur le plan de l’environnement
minimisation des pistes d’accès travaux de génie civil intégration paysagère
2010 Page 30
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Paysages éoliens
Les parcs éoliens sont libres d’accès
Ils n’empêchent pas l’activité agricole
Goulien - Bretagne
2010 Page 31
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Paysages éoliens - Petit diaporama
Merdelou-Fontanelles - Aveyron
2010 Page 32
L’éolien : est-ce une bonne solution ?
Merdelou-Fontanelles - Aveyron
2010 Page 33
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Dans les zones industrielles à proximité des villes
Port de Copenhague
2010 Page 34
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Offshore (en mer)
Middelgrunden - Danemark
2010 Page 35
L’éolien : est-ce une bonne solution ?
Lastours - Aude
2010 Page 36
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Bruit
Contrairement aux idées reçues les éoliennes ne sont pas bruyantes : 60 dB au pied, 42 dB à 250 m, 36 dB à 500 m chambre à coucher = 30 dB bureau = 70 dB intérieur d ’une voiture = 85 dB……. marteau piqueur = 120 dB
2 sources de bruit :
1) le bruit aérodynamique des pales 2) vibrations induites par les liaisons mécaniques entre l'arbre du rotor et la
génératrice Réduction du bruit : d’énormes progrès ont été faits
1) profil des pales optimisé, permettant de diminuer la vitesse de rotation 2) structure d'engrenages de précision et arbres de rotors montés sur
amortisseurs
2010 Page 37
L’éolien : est-ce une bonne solution ?
Ces critiques il faut les mettre en perspective des bénéfices environnementaux et humains de l’éolien
Risques d’accidents très faibles
Pas de CO² : aucune émission de gaz à effet de serre en phase
d’exploitation
Pas de pollution
pas d'émission de gaz ni de particules, pas de déchet, pas d'effluent, aucun rejet, respect complet de la qualité de l'air
… hormis un peu d’huile de vidange du multiplicateur
Eolien = énergie propre par excellence
2010 Page 38
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Emprise au sol :
Seulement 1% de la surface qu'occuperait une installation de même puissance issue d'un autre type d'énergie.
Une fois les travaux achevés, la nature ou l’agriculture reprend ses droits: ici les vaches paissent au pied des machines, là-bas les champs sont remis en culture...
2010 Page 39
L’éolien : est-ce une bonne solution ? Démantèlement :
majeure partie en acier (recyclable)
pales : en matériaux composites (difficilement recyclables)
fondations : resteront-elles dans le sol ?
Les éoliennes en fin de vie seront certainement remplacées par des éoliennes neuves
2010 Page 40
Le développement de la production électrique ENR en France
Cadre libéral
Financement privé
Tarif garanti
Éolien : 8 c€ le kWh PV : 55 c€ kWh
Développeurs : objectifs de profit, préemption de la ressource par l’espace
Objectifs des propriétaires = TRI (le rendement financier)
Politique française
Très variable : on favorise puis on freine des 4 fers
Pas de développement industriel et pas de recherche en France
Priorité absolue sur le nucléaire : en France et pour l’export
2010 Page 41
Le développement de la production électrique ENR en France
Emplois induits en France dans l’éolien
génie civil : chantiers de construction : voirie et réseaux
maintenance et exploitation
Photovoltaïque
très favorisé en 2008, 2009, 2010
Mais faible productivité (5 à 7 fois plus cher à puissance égale)
Risque :
décrédibiliser dans l’opinion la production électrique renouvelable comparée au nucléaire (à cause du faible rendement énergétique du photovoltaïque)
2010 Page 42
Le développement de la production électrique ENR en France
L’opposition à l’éolien sur le terrain
Absence de maîtrise de la richesses produite pour le développement local
Déficit de concertation
Pour un autre modèle de développement
Démocratique
Coopératif ou public
Politique nationale de R&D et de développement industriel dans les ENR
Production électrique
Et autres ENR
