Les éoliennes terrestres sont deux fois plus efficaces qu'il y a dix ans
Les éoliennes terrestres ont connu une augmentation spectaculaire de leur rendement au cours des dix dernières années. Elles produisent aujourd’hui 10 GWh par an en moyenne, en fonction du type de génératrice et du gisement venteux. Une quantité d’électricité qui représente le double de leur production de 2010.
En 2020, le taux de charge moyen des éoliennes onshore en France était de 26%. Ce chiffre signifie que, sur une année, elles ont fourni 26% de l’énergie qu’elles auraient produit si elles avaient tourné en permanence à leur puissance maximale. Ce taux de charge reflète ainsi l’efficacité du parc éolien français, qui se compose de machines dont l’âge est en moyenne de 7,15 ans. Mais à l’heure actuelle, les turbines dernier cri qui sortent d’usine présentent un taux de charge de 40%, proche de celui des éoliennes offshore.
Une évolution technologique fulgurante
Comment s’explique une telle amélioration des performances des éoliennes ? Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte, mais pointons principalement l’accroissement du diamètre des rotors, couplé à l’élévation de la hauteur de la tour, et à l’augmentation de la puissance des génératrices.
Alors que jusqu’il y a peu, les nacelles étaient posées sur des mâts d’une centaine de mètres, elles culminent aujourd’hui, en général à environ 135 mètres. Les rotors peuvent donc capter des vents plus forts et plus constants, leur permettant d’atteindre plus rapidement leur vitesse nominale. La hauteur totale jusqu’en bout de pale, qui culminait jusqu’il y a peu à 150 mètres, atteint à présent 180 voire 200 mètres, et certains turbiniers proposent déjà des éoliennes qui dépassent les 250 mètres. En parallèle, l’accroissement de la surface balayée par les pales permet également de capturer davantage d’énergie.
En 2010, l’éolienne la plus fréquemment installée était le modèle E82 du fabricant allemand Enercon. Cette machine était équipée d’un rotor d’un diamètre de 82 mètres, et son taux de charge moyen était de 25%. Cela lui permettait de produire environ 4500 MWh par an. Aujourd’hui, avec des rotors qui atteignent 170 mètres de diamètre, la longueur de la pale est doublée, mais la surface balayée est multipliée par un facteur 4,3 , passant dans ce cas-ci de 5 280 m² à 22 700 m², l’équivalent de trois terrains de football !
« Les éoliennes qui sont installées aujourd’hui n’ont plus rien à voir avec celles des générations passées » précise Corentin Sivy, directeur du développement de BayWa r.e. France, l’un des principaux développeurs et exploitants de parcs éoliens sur la scène internationale.
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La production d’électricité par éolienne a plus que doublé en dix ans, ce qui en fait une source d’énergie de plus en plus pertinente. Une machine actuelle produit en moyenne près de 10 GWh par an, contre moins de 5 GWh en 2011. De plus le coût de production de l’éolien évolue constamment à la baisse. Estimé en 2010 à plus de 80 € par MWh produit, le coût de l’éolien terrestre est aujourd’hui inférieur à 60 €.
En France, les 15 projets éoliens retenus dans le cadre de l’appel d’offres de février dernier pour une puissance cumulée de 519 MW ont été adjugés pour un prix moyen de 59,5 €/MWh. Mais une récente étude publiée ce mois de décembre par la Région Wallonne (Belgique) établit le CPMA (Coût de Production Moyen Actualisé) en Wallonie encore plus bas, à 53,69 €/MWh.
La technologie est donc bien mature, ce qui n’exclut pas qu’elle continue d’évoluer. Et l’on s’attend à ce que les nouveaux modèles d’éoliennes produisent toujours davantage, à l’instar de l’éolienne de fabrication chinoise MingYang Smart Energy MySE 16.0-242 qui, comme son appellation l’indique, est équipée d’une génératrice de 16 MW et de pales de 121 mètres.
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Aujourd’hui, la filière éolienne couvre 9% de la consommation d’électricité en France. La capacité totale installée dans l’Hexagone était de 18 310 MW au 30 juin 2021. Elle devrait atteindre 33 000 MW en 2028.
En 2020, 1105 MW de capacité ont été raccordés au réseau selon RTE, un chiffre annuel en baisse constante depuis 2017. Le secteur fait donc face à un véritable défi pour réaliser son objectif de 2028, mais l’augmentation constante de la puissance des génératrices devrait contribuer à atteindre ce niveau.
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Commentaires
La variabilité de l'éolien français est principalement assurée aujourd'hui par les centrales thermiques de nos voisins, dont on degrade d'ailleurs le bilan carbone en terme de production.
Le gaz français évolue désormais en base, les réserves hydrauliques, déjà entamées, constituent l'ultime recours avant le blackout.
Le nucléaire est de plus en plus faible.
Le seul modèle de centrale qui ait bien fonctionné est de technologie américaine.
C'est avec celui-là que l'exploit industriel des années 70/80 a été réalisé.
Je veux dire que c'est la faiblesse de notre parc éolien qui dégrade le bilan carbone de nos voisins.
Notre parc nucléaire vieillit et les solutions pour le remplacer ont pour l'instant échoué.
Donc c'est le vieillissement du parc nucléaire qui dégrade le bilan carbone de nos voisins. Ce qui est relaif puisqu'on achète beaucoup à l'Allemagne du courant "propre" quand ses éoliennes tournent à fond (principalement en hiver quand on ne sait plus produire assez de courant pour nos logements mal isolés).
C'est vrai qu'en hiver et aux heures de pointe on importe de l'électricité d'origine éolienne en provenance d'Allemagne. En effet de un il y a le merit order qui impose l'obligation de laisser entrer les énergies éoliennes sur le réseau avant d'autres formes d'énergies, et de deux le coût marginal de l'électricité d'origine éolienne est quasi nul en période grand vent car les allemands ne savent plus quoi en faire. C'est d'ailleurs pour cela que les Allemands insistent tant en Europe pour les lignes transfrontalières.
Les Allemands polluent donc l'Europe de deux manières :
- en periode grand vent en cassant les prix et en rencherissant le cout des centrales pilotables et donc in fine le coût de l'électricité au consommateur
-en periode d'absence de vent en faisant tourner les centrales à Charbon et au gaz toutes tres fortement emettrices de CO2.De plus soit dit en passant les Allemands accélèrent ainsi leur soumission aux pays exportateurs de gaz comme la Russie. Ils soumettent aussi l'Europe entière par la même occasion ne serait ce que par le fait que pour rentabiliser leurs gazoducs ils cassent les prix de leurs reventes de gaz.
Les éoliennes sans stockage associé sont donc de puissants émetteurs de CO2.
Les promoteurs de projets d'éoliennes sans stockage auront donc un jour à ŕépondre devant les tribunaux car ils accélèrent le réchauffement climatique. De plus ils ne pourront pas dire qu'ils ne savaient pas...
Les promoteurs de projets d’éoliennes sans stockage auront donc un jour à ŕépondre devant les tribunaux car ils accélèrent le réchauffement climatique.
On fera abord passer ceux qui font tourner les usines à charbon et ceux qui nous gardent dépendant au pétrole. La liste est longue...
Intéressant. Toutefois les promoteurs n'ont pas l'air d'être au courant. Dans la DDAE du parc de Marly sous issy 71, éoliennes de 200 mètres nord-est N150 de 4,5 MW, le facteur de charge annoncé est de 23%. C'est pourtant un indicateur clé car le coût du Mw installé reste aux alentours de 1,4 Meuros depuis 15 ans.
Comme toujours vous annoncez le coût de l'électricité produite lorsque le vent souffle, sans prendre en compte les coûts externes engendrés par le raccordement et l'intermittence...
Je pense qu'un aspect à prendre en compte est l'ancien mode de fixation du tarif d'achat :
Le tarif était garanti 10 ans, le tarif des cinq années suivantes dépendant du facteur de charge de l'éolienne.
Ce tarif restait au maximum si le facteur de charge était sous les 25%.
Les développeurs ont complètement intégré cette contrainte choisissant des machines pour rester sous cette limite pour tous les projets soumis à ces tarifs.
Ce mode de rémunération a été supprimé pour les nouvelles installations depuis 2017, mais le jeu des recours et les délais de raccordement après l'attribution d'un tarif fait que finalement peu de projets aboutis sont sortis de ce système.
Le facteur de charge augmentera donc mécaniquement quand les projets aux tarifs fixés selon le nouveau système d'appel d'offres seront construits.
Le terme "efficace" est assez ambigu. Dans cet article, ce mot mélange "rendement", "taux de charge", "puissance nominale"...
Ce que l'on retient, c'est que la production unitaire des éoliennes a doublé, essentiellement parce que ce sont des modèles plus grands que les anciens, donc qui interceptent une plus grande section du flux d'air, tout en améliorant le taux de charge par un placement forcément plus élevé du rotor, parce que des plus grandes pales, eh bien, il ne faut pas qu'elles raclent par terre!
Même si le le prix de revient du kWh a baissé, les machine plus grandes coûtent plus cher que les précédentes plus petites, et nécessitent forcément des fondations encore plus énormes donc toujours plus de béton...
Je ne suis pas certain que le rendement (dans son acception plus étroite) ait vraiment changé. Autrement dit une éolienne tripale de même diamètre placée à la même hauteur dans un vent de même vitesse, va-t-elle produire significativement plus qu'avant?
Globalement vous avez raison, mais il y a eu aussi des améliorations qualitatives durant ces dix années. Notamment dans les turbines et les profiles des pales.
Toutes choses égales par ailleurs, compte tenu de ces deux aspects les performances d'une éolienne 2020 seront meilleures que celles de l'éolienne de 2010.