L’énergie éolienne, c’est quoi ?

L’énergie éolienne, énergie renouvelable par excellence, revient à exploiter l’énergie du vent, qui est une énergie cinétique – générée par le mouvement d’une masse d’air. Cette énergie est captée par des hélices appelées éoliennes qui peuvent être installées sur terre ou en mer (offshore). Plusieurs facteurs influent sur la puissance électrique produite par une éolienne : la forme et la taille des pales de son hélice, la vitesse du vent ainsi que la température de l’air. L’éolien compte aujourd’hui pour environ 5,3% de la production mondiale d’électricité, soit 651 GigaWatts (GW) ; ses trois plus grands producteurs sont la Chine, les États-Unis et l’Allemagne.

Comment marche une éolienne ?

Comme nous venons de le dire, l’énergie produite par une éolienne dépend de trois facteurs :

• La forme et la taille des pales de l’hélice de l’éolienne
• La vitesse du vent auquel l’éolienne est exposée
• La température de l’air, qui influe sur sa densité

L’énergie récupérable par une éolienne est proportionnelle à la surface balayée par ses pales et au cube de la vitesse du vent auquel elle est exposée. Il est possible de calculer la puissance maximale récupérable grâce à la loi de Betz qui est indexée sur la pression atmosphérique : P = 0,37 x S x V3. 

• 0,37 est la constance de l’air à pression atmosphérique standard (1013 hPa)
• S est la surface balayée par les pales du rotor de l’éolienne
• V est la vitesse du vent au niveau de l’éolienne

Ainsi, une éolienne voit sa production d’énergie multipliée par huit lorsque la vitesse du vent double ! La température de l’air joue pour sa part un rôle non négligeable ; pour rappel, un air plus froid est plus dense et un air plus dense exerce plus de pression sur les pales d’une éolienne : à vitesse de vent égale, un air plus froid de 10°C augmente de 3% la production d’énergie d’une éolienne.

En mer, les vents sont généralement beaucoup moins changeants et plus forts, d’où l’intérêt des parcs éoliens offshore. Les éoliennes marines sont d’ailleurs beaucoup plus grandes et donc plus puissantes que celles installées sur terre. 

Quel rôle pour l’éolien dans la transition énergétique ?

L’énergie éolienne est une énergie « propre » arrivée à maturité ; elle se place en seconde position derrière l’hydroélectricité en termes de coût et connaît un fort développement au niveau mondial. Malgré son caractère aléatoire et l’impact négatif qu’elle peut avoir sur les paysages (résistance de riverains), elle est au centre de la stratégie de développement énergétique de bon nombre de pays, dont certains cherchent leur indépendance en la matière.

Les atouts de l’éolien

• C’est une énergie parfaitement renouvelable et décarbonée en phase d’exploitation (l’impact de la fabrication et de l’installation du matériel n’est pas pris en compte)
• les infrastructures (éoliennes) prennent peu de place et sont relativement faciles à installer et démanteler
• le potentiel de l’offshore, encore sous-exploité, est très grand
• selon leur taille, les installations éoliennes peuvent répondre à des besoins très spécifiques et peuvent fournir de l’électricité à des fins industrielles ou domestiques dans des zones coupées du réseau électrique classique

Les limites de l’éolien

• L’énergie éolienne est facteur de la vitesse du vent et de la température de l’air, c’est donc une énergie intermittente – les installations éoliennes ont une production d’énergie variable selon la météo ;
• comme l’énergie éolienne est tributaire du vent, elle ne peut pas être implantée partout ; certaines conditions météorologiques sont requises ;
• les éoliennes ont un impact visuel et sonore sur le paysage, ainsi qu’un potentiel impact environnemental (collision d’oiseaux) ;
• le zonage des parcs éoliens peut générer des conflits avec d’autres usages, notamment la pêche pour ce qui est des installations offshore.

Qui sont les champions de l’éolien ?

Aujourd’hui, deux pays se distinguent par leur capacité de production d’énergie éolienne : la Chine et les Etats-Unis. La Chine disposait en 2019 d’un parc dont la capacité était de 230 Giga Watts (GW) tandis que celui des USA en avait une de 105 GW. Le leader européen de l’énergie éolienne est l’Allemagne, avec une puissance installée de 54 GW. Rapportée à la superficie du pays et à sa population, c’est la capacité éolienne du Danemark qui arrive en première place.

Longtemps championne de l’éolien au niveau mondial, l’Europe se trouve aujourd’hui devancée par la Chine qui investit massivement dans cette filière et affiche désormais un parc supérieur en capacité de 20% à celui de l’Europe dans sa globalité.

En 2019, les entreprises les plus importantes du secteur éolien étaient les suivantes :

• Vestas (Danemark) : 16% de la capacité mondiale
• Siemens Gamesa (Espagne) : 15%
• Goldwind (Chine) : 14%
• GE Energy (Etats-Unis) : 12%
• Envision (Chine) : 10%

L’éolien en France

Dans leur ensemble, les installations éoliennes françaises représentaient en 2019 6,3% de la production électrique du pays, arrivant ainsi en seconde position derrière l’hydroélectricité dans le classement des énergies renouvelables du pays. La filière connaît un réel boom avec un croissance annuelle proche des 10% ces deux dernières années ; ainsi, ce sont 1361 MW installés supplémentaires qui ont été ajoutés au parc éolien français en 2019, pour atteindre une puissance cumulée proche des 17 GW.

Le boom du secteur de l’énergie éolienne se reflète sur le marché de l’emploi : la filière revendique aujourd’hui la position de « premier employeur ENR » de France et l’ensemble de la chaîne de valeur emploie près de 20 000 personnes dans un millier de sociétés.

L’éolien en Europe et dans le monde 

Aujourd’hui, l’Europe à 28 produit environ 420 TWh d’électricité éolienne, ce qui correspond à 15% de sa consommation électrique. Au niveau mondial, ce sont 1390 TWh qui sont produits parle parc éolien, couvrant 5,3% des besoins en électricité de la planète. Cette part augmente considérablement d’année en année : en 2019, ce sont plus de 60 GW de nouvelles capacités éoliennes qui ont été installées dans le monde.

L’avenir de l’éolien est principalement maritime : la filière a de considérables perspectives de développement offshore, contrairement à sa variante terrestre qui empiète sur des zones agricoles, industrielles ou résidentielles existantes. Les vents sont plus forts et plus constants en mer, encore un bon point pour l’offshore.