Tout savoir sur l'énergie éolienne

Définition de l’énergie éolienne

Qu’est-ce que l’énergie éolienne ?

L’énergie éolienne, qu’elle soit terrestre ou en mer, est l’énergie produite par la conversion du mouvement du vent (dit cinétique), qui entraîne un générateur pour produire de l’électricité. Cette conversion est rendue possible grâce à des dispositifs mécaniques qui captent l’énergie du vent à l'aide de pales mises en rotation, qui entraînent directement ou non un générateur qui produit de l’électricité. Ce mode d’énergie est dit “renouvelable”, car le vent est une ressource inépuisable et propre.

Les origines du terme "éolienne"

L’étymologie du mot « éolien » est issue de la mythologie grecque de Éole, le Dieu du vent et Éolie, issu du latin Aeolia, du grec ancien. Depuis des siècles, l’homme utilise l’énergie du vent pour faire avancer des bateaux, moudre du grain ou pomper de l’eau. La forme ancienne d’éolienne est connue sous la forme du moulin à vent.

Comment fonctionne l’énergie éolienne ?

Le fonctionnement d'une éolienne repose sur la transformation de la force naturelle du vent exercée sur des pales qui tournent autour d’un générateur pour produire de l’électricité. Les trois pales de l'éolienne captent l'énergie du vent et la convertissent en mouvement rotatif. Ce mouvement est ensuite transformé en énergie électrique par un générateur installé dans la nacelle de l’éolienne. Plus les pales sont longues, plus la capacité de production d’électricité est importante. 

Les éoliennes de conception classique suivent les phases techniques suivantes :

• le vent fait tourner les pales,
• cette rotation active un rotor, qui entraîne un alternateur ou un générateur,
• un multiplicateur (ou boîte de vitesse) est installé entre le rotor et le générateur pour augmenter la vitesse de rotation,
• le générateur convertit l’énergie mécanique en électricité.

L'électricité générée par le générateur est acheminée le long du mât à travers des câbles jusqu’à un transformateur, avant d'être transférée dans le réseau électrique par des câbles souterrains.

Les éoliennes offshore, terme anglais qui signifie « Hors côtes » (c’est-à-dire installées en mer), captent des vents plus puissants et réguliers, ce qui en fait une solution de production d'électricité plus efficace que les éoliennes terrestres.

Les différents types d’éoliennes

Les éoliennes se déclinent en plusieurs types, adaptés à différents environnements et besoins.

Éoliennes terrestres

Situées sur la terre ferme, ces éoliennes sont les plus courantes. Elles sont souvent installées dans des parcs éoliens, où plusieurs éoliennes sont regroupées pour maximiser la production d'énergie.

En France, la puissance d’une éolienne terrestre varie généralement entre 1,5 et 3 mégawatts, mais certaines installations récentes dépassent ces valeurs.

Éoliennes offshore

Installées en mer, les éoliennes marines dites offshore, bénéficient de vents plus forts et plus réguliers que sur terre. Elles sont de plus en plus utilisées en raison de leur capacité à produire de grandes quantités d’électricité. La puissance d’une éolienne peut atteindre 18 mégawatts.

En France, les projets d'éoliennes en mer sont en plein essor.

Autres types d'éoliennes

• Éolienne verticale : moins courante que l'éolienne à axe horizontal, l’éolienne verticale est principalement utilisée pour des installations domestiques ou dans des zones où les vents changent fréquemment de direction.
• Éolienne horizontale : elle fournit de meilleurs rendements en énergie mais elle est plus bruyante et coûte plus chère.
• Éolienne de jardin ou éolienne mini : Ces petites éoliennes sont idéales pour des installations individuelles, notamment dans des maisons ou des petites fermes.

Comparaison des performances et coûts entre éoliennes terrestres et offshore

En moyenne, une éolienne offshore a une puissance supérieure à celle d’une éolienne terrestre. Cependant, les coûts d'installation et de maintenance sont également plus élevés en raison des défis techniques liés à l'environnement marin, comme la construction en eau profonde et les conditions climatiques. Malgré cela, les parcs offshore compensent ces coûts par une production d’énergie plus constante et abondante..

Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne

Quels sont les avantages de l’énergie éolienne

L’énergie éolienne est :

• renouvelable, une source inépuisable,
• non polluante : réduction des émissions de CO2. Contrairement aux énergies fossiles, l’éolien n'émet pas de gaz à effet de serre lors de la production d’électricité ce qui contribue à une meilleure qualité de l’air,
• indépendante : L’énergie éolienne permet de réduire la dépendance aux énergies importées, contribuant à l’indépendance énergétique nationale,
• directe : l’électricité produite peut alimenter des lieux de consommation à proximité,
• économique : Les avancées technologiques dans le secteur de l’éolien ont permis une baisse significative des coûts de production,
• respectueuse des environnements végétaux et marins : après usage, les sites peuvent être remis dans leur état d’origine et les matériaux peuvent être réutilisés

Les inconvénients de l’énergie éolienne

Quelques inconvénients sont mis en avant de cette technologie :

• impact visuel : les éoliennes peuvent être considérées comme intrusives et importune dans certains paysages,
• gêne sonore : le bruit généré par les éoliennes, strictement encadrées par la réglementation, peut néanmoins entraîner des nuisances acoustiques protestées par les habitants,
• variabilité du vent : la production d'électricité éolienne dépend des conditions météorologiques, ce qui peut entraîner une intermittence.

Production et puissance de l’éolien en France

La part de l'électricité produite par l'énergie éolienne en France est en constante augmentation. Aujourd'hui, la production éolienne représente environ 15,5 % de la consommation électrique française du premier trimestre 2024. La puissance d’une éolienne en France atteint 23,8 GW, dont 22,3 GW d’éolien terrestre et 1,5 GW d’éolien en mer et de nombreux projets sont en cours pour augmenter cette capacité.

La transition énergétique française prévoit une augmentation considérable de la capacité éolienne d’ici 2030, afin de répondre aux objectifs de réduction des énergies fossiles.

Énergie éolienne et transition énergétique

L’éolien joue un rôle fondamental dans la transition énergétique. En substituant des énergies fossiles comme le charbon ou le gaz, il contribue à la réduction des émissions de CO2 et à l’intégration des énergies renouvelables dans le réseau électrique. Les parcs éoliens, qu'ils soient terrestres ou offshore, sont essentiels pour décentraliser la production d’électricité et fournir une énergie propre à proximité des installations.

Acteurs clés de l’éolien en France

Le développement de l’énergie éolienne en France repose sur plusieurs acteurs majeurs, notamment des entreprises énergétiques et des organismes publics.

• EDF Renouvelables, ENGIE et Total Energies sont les principaux développeurs de parcs éoliens en France.
• L’ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie) joue un rôle clé dans le soutien et la régulation des projets d’énergies renouvelables.
• Des ONG, comme le WWF, militent pour une accélération de la transition vers les énergies renouvelables, dont l’éolien.

Coûts et installation d’un parc éolien

L’installation d’un parc éolien est un investissement conséquent. Le prix moyen d’un projet éolien dépend de plusieurs facteurs, tels que la localisation, le type d’éolienne et la capacité de production. 

Cependant, avec les innovations technologiques et la massification des projets, les coûts tendent à diminuer.

Les étapes principales pour installer un parc éolien incluent :

• les études de faisabilité : évaluation des vents et de l’impact environnemental.
• l’autorisation administrative : obtenir les permis nécessaires.
• l’installation et mise en service : construction des éoliennes et connexion au réseau électrique.

Impact environnemental et réduction des émissions de CO2

L'énergie éolienne contribue significativement à la réduction des émissions de CO2. Contrairement aux énergies fossiles, elle n’émet pas de polluants atmosphériques pendant la production d'électricité. Toutefois, des précautions sont nécessaires pour minimiser l'impact sur la biodiversité, notamment lors de l'installation de parcs éoliens.

Technologies et innovations dans l’énergie éolienne

Les innovations technologiques dans le secteur éolien se concentrent sur l’amélioration des pales d’éoliennes, la réduction des nuisances sonores et l’optimisation de la production éolienne. Les éoliennes flottantes, encore en phase de développement, pourraient ouvrir de nouvelles possibilités dans des régions où l’installation d’éoliennes offshore posées n’est pas possible.

Les défis du stockage de l’énergie éolienne

L’un des principaux défis de l’éolien reste l’intermittence. Les conditions météorologiques variables affectent la production d'électricité. Pour pallier ce problème, des solutions de stockage d’énergie comme les batteries ou la production d’hydrogène sont à l’étude.

Ces technologies permettent de stocker l'énergie produite en surplus pour la réinjecter dans le réseau électrique en période de faible production.