1 – Historique et inventaire
par
Jean-François COLLIGNON
Ingénieur de la Société Eiffel,
Correspondant de l’Institut
1. HISTORIQUE ET INVENTAIRE FIN 2005
1.1 Les pionniers de l’énergie éolienne destinée
à la production d’électricité
Charles F. Brush (1849-1929) - USA
Charles F. Brush est l’un des fondateurs de l’industrie électrique
américaine.
Il inventa, entre autres, une dynamo à courant continu très
efficace employée dans le réseau électrique public,
la première lampe à arc commerciale, et une méthode
efficace de fabrication de batteries à plomb-acide.
Son entreprise, Brush Electric Company à Cleveland, Ohio, fut vendue
en 1889 pour fusionner ensuite en 1891 avec Edison Electric Company sous
le nom de General Electric Company (GE).
Durant l’hiver de 1887-88, Brush construisit ce qui est aujourd’hui
considéré comme la première éolienne à
fonctionnement automatique destinée à la production d’électricité.
Cette éolienne d’une puissance de 12 kW à ossature
bois avait un diamètre de rotor de 17 m et 144 pales fabriquées
en bois de cèdre.
Poul La Cour (1846-1908) - DK
Le Danois Poul La Cour est considéré comme le père
de toutes les éoliennes modernes destinées à la production
d'électricité.
Il découvrit que les éoliennes à rotation rapide,
comprenant un nombre limité de pales, étaient bien plus
efficaces pour la production d'électricité que celles à
rotation lente composées de nombreuses pales. Météorologue
de formation, il construisit en 1891 la première éolienne
destinée à la production d'électricité. Il
fut l'un des pionniers de l'aérodynamisme et disposait de son propre
tunnel aérodynamique. Poul La Cour a longtemps travaillé
dans le domaine de l'accumulation de l'énergie et utilisait le
courant produit par ses éoliennes pour produire, par électrolyse,
de l'hydrogène destiné à l'éclairage au gaz
de son école. En 1904, Poul La Cour a fondé la toute première
société des ingénieurs en électricité
éolienne du monde, qui a compté jusqu’à 356
membres. En 1918, pas moins de 120 usines électriques possédaient
au Danemark une éolienne dont la puissance moyenne était
alors de 20 à 35 kW. La puissance globale installée de 3
MW couvrait alors environ 3% de la consommation danoise.
Ce fut également Poul la Cour qui publia la première revue
du monde consacrée à l'électricité éolienne.
Georges Darrieus - F
Ingénieur en aéronautique, il fut l’inventeur de
l’éolienne à axe vertical et en breveta la conception
en 1927.
La compagnie américaine FloWind fabriqua l'éolienne jusqu'à
sa faillite en 1997. L'éolienne de Darrieus est caractérisée
par ses pales de rotor en forme de C qui la font ressembler un peu à
un fouet à œufs. Elle est normalement construite avec deux
ou trois pales.
Johannes Juul - DK
Johannes Juul, ingénieur électricien et ancien élève
de La Cour, fut le premier à mettre au point une éolienne
moderne capable de produire du courant alternatif. En 1956-1957, il conçut
et construisit la plus grande éolienne du monde, la "turbine
de Gedser " de 200 kW qui fonctionna pendant onze ans et devint le
modèle de référence pour le développement
futur de tous les autres aérogénérateurs (éoliennes
équipées d'un générateur électrique).
Elle fut remise en marche trois ans durant à partir de 1977 à
la demande de la NASA, dans le cadre de ses projets dans le domaine des
grandes turbines électriques.
1.2 Les principales étapes
Années 1930
• Des milliers de petites éoliennes sont
construites dans les régions rurales des grandes plaines américaines.
D’une capacité d’un à trois kilowatts, ces turbines
sont installées afin d’éclairer les fermes et de recharger
les batteries des radios à cristal. Les éoliennes sont par
la suite utilisées pour alimenter des appareils électroménagers
et de l’équipement de ferme.
Les fermes canadiennes utilisent les éoliennes pour produire de
l’électricité et pour pomper l’eau des puits
destinée aux auges pour le bétail.
Années 1940
• Avec la chute de prix du carburant fossile
après la Seconde Guerre mondiale et l’électrification
des régions rurales, les petites éoliennes soulèvent
de moins en moins d’intérêt aux États-Unis et
au Canada.
Années 1960
• Des inventeurs comme Ulrich Hutter en Allemagne
mettent au point des plans élaborés de turbines à
axe horizontal. Ces turbines sont dotées de pales en fibre de verre
et possèdent un angle d’attaque ajustable afin d’en
augmenter l’efficacité.
1971
• Le premier parc d’éoliennes en mer débute
ses activités au large du Danemark. Ce parc a une capacité
de cinq mégawatts.
1973
• La crise pétrolière de 1973 ravive l’intérêt
pour de grandes éoliennes et incite les gouvernements de l’Allemagne,
de la Suède, du Canada, du Royaume-Uni et des États-Unis
à financer des projets de recherche sur l’énergie
renouvelable. Ces programmes sont à l’origine de la conception
et de la mise en œuvre de nouveaux designs d’éoliennes
qui réduisent de façon significative le coût de l’énergie
éolienne au cours des deux décennies suivantes. Des parcs
d’éoliennes sont construits durant les années 1970
aux États-Unis et en Europe.
Années 1980
• Le marché des éoliennes commerciales
se transforme. Les petites machines de un à 25 kilowatts utilisées
principalement pour l’agriculture font place à des parcs
d’éoliennes capables de produire plus de 50 kilowatts et
reliés au réseau électrique.
En Californie, une série de mesures réglementaires et la
présence de vent dans les montagnes favorisent l’installation
de 17000 éoliennes entre 1981 et 1990. Ces éoliennes peuvent
produire entre 20 et 350 kilowatts.
L’augmentation des coûts de l’électricité
et l’abondance de vent favorisent la construction d’éoliennes
en Europe.
Années 1990
• Les préoccupations croissantes de la
population à propos d’enjeux environnementaux comme la pollution
de l’air et les changements climatiques incitent les gouvernements
du Canada et d’ailleurs à s’intéresser à
l’utilisation d’énergie renouvelable pour réduire
les gaz à effet de serre et les autres émissions polluantes.
1994
• Le parc éolien Cowley Ridge près de Pincher
Creek en Alberta est complété, devenant ainsi le premier
parc éolien commercial au Canada.
2001
• La capacité de production d’énergie éolienne
augmente de 37 pour cent pour passer à environ 24800 mégawatts.
L’Inde augmente sa capacité de production d’énergie
éolienne de 300 mégawatts pour s’établir à
1500 mégawatts.
Grâce en partie à des crédits d’impôt,
les États-Unis augmentent de
1700 mégawatts leur capacité de production d’énergie
éolienne. Des éoliennes sont construites partout dans le
pays et des projets majeurs voient le jour au Texas, au Kansas et en Oregon.
L’industrie éolienne mondiale représente un chiffre
d’affaires d’environ 7 milliards de dollars.
2002
• À la fin de 2002, la capacité de production
d’énergie éolienne des États-Unis – plus
de 4600 mégawatts – est concentrée dans deux États
: la Californie et le Texas.
2003
• À la fin de 2003, les États-Unis (avec plus
de 6300 mégawatts) et l’Europe sont au premier rang en ce
qui concerne le développement et l’exploitation de l’énergie
éolienne. Avec plus de 28000 mégawatts, l’Europe détient
maintenant 70% de la capacité éolienne mondiale. Cette performance
est due en partie à des lois visant à encourager sa croissance
en Allemagne, au Danemark et en Espagne.
L’Allemagne occupe le premier rang au chapitre de l’énergie
éolienne avec une capacité de plus de 14000 mégawatts.
L’industrie éolienne de ce pays emploie 35000 personnes et
fournit 3,5% de l’électricité.
C’est au Danemark que l’on retrouve la plus grande proportion
d’électricité générée par le
vent (plus de 20%). Les manufacturiers danois détiennent près
de 40% du marché mondial des éoliennes.
Fin 2005
• La capacité mondiale d’énergie éolienne
dépasse les 59000 mégawatts : son rythme de développement
annuel est supérieur à 20% depuis deux ans.
Les premières éoliennes de 5 MW sont installées en
Ecosse (2 en off-shore), en Allemagne (1 unité). La construction
de deux aérogénérateurs de 5 MW va commencer en France
sur le site du Carnet 44.
2. SITUATION DANS LE MONDE
Capacité installée en MW : voir tableau joint (p.10)
L’augmentation de la production électrique éolienne
pour l’année 2005 dans le monde a été de 11769
MW à comparer au chiffre 2005 de 8207 MW, ce qui révèle
une progression de 43,4%.
La puissance totale installée atteint 59322 MW soit une augmentation
de 25%.
48 pays ont d’ores et déjà mis en place des lois
et des règlements afin de permettre le développement des
énergies renouvelables.
Les pays possédant les plus fortes capacités de production
sont l’Allemagne, l’Espagne, les USA, l’Inde et le Danemark.
L’Inde s’est emparée en 2005 de la 4ème place
au détriment du Danemark.
En terme d’augmentation des installations, les Etats-Unis occupent
la première place au détriment de l’Allemagne, suivie
de l’Espagne, l’Inde, le Portugal et la Chine.
L’Europe à elle seule présente une capacité
de 40500 MW soit 70% du total mondial. Elle a déjà atteint
en 2005 l’objectif de 40000 MW défini par la Commission Européenne
pour 2010. Le Portugal et la France doivent néanmoins continuer
de développer leur capacité afin de respecter les limitations
de rejet de gaz à effet de serre définies par le Protocole
de Kyoto. En 2010, la seule énergie éolienne permettra d’atteindre
1/3 de l’économie à atteindre par l’Europe en
matière de rejets.
L’apport de l’énergie éolienne ne se limite
pas à la simple production d’énergie électrique.
Il y a lieu de prendre en compte également le développement
économique qu’elle permet, la sécurité de la
production, la création d’emplois, la réduction immédiate
des rejets de gaz à effet de serre.
2.1 SITUATION DE LA FRANCE
Si la consommation énergétique de la France a pratiquement
stagné en 2005, sa facture s'est encore alourdie de 34,7% (après
24,1% en 2004) en raison de la forte hausse du prix des énergies
fossiles.
Les données de consommation d’énergie en France de
l’année dernière confirment que l'économie
française est entrée dans une ère de l'énergie
chère. «A 38,26 milliards d'euros, la facture dépasse
le niveau du premier choc pétrolier de 1973 » a noté
Bercy dans la présentation des chiffres par le ministre délégué
à l'Industrie, François Loos, début avril 2006.
La consommation totale d'énergie primaire s'élève
à 276,5 Mtep (millions de tonnes équivalent pétrole),
en croissance de seulement +0,3% (contre +1,0% en 2004), donc en net retrait
par rapport au PIB (+1,4%). Le « bouquet » énergétique
primaire de la France comprend 41% d'électricité nucléaire,
un tiers de pétrole, 15% de gaz, 5% de charbon, 5% d'énergies
renouvelables thermiques et de déchets (bois, biocarburants, ordures
ménagères...), 2% d'hydraulique et d'éolien.
La loi d’Orientation sur l’Energie du 13 juillet 2005 définit
un objectif de production intérieure d’électricité
d’origine renouvelable de 21% de la consommation intérieure
d’électricité en 2010, ce qui correspond à
une puissance installée de 10000 à 12000 MW. Le chiffre
de la production fin 2005 étant de 757 MW, l’objectif est
donc de construire environ 5000 éoliennes de capacité moyenne
de 2 MW avant 2010 !
Appendice : Liste des textes législatifs et documents sur l’éolien
Les textes législatifs et réglementaires concernant l’énergie
éolienne sont tous accessibles sur le site : www.legifrance.gouv.fr
- Loi du 10 février 2000, relative au service public de l’électricité.
- Décret du 6 décembre 2000, obligation de rachat par EDF.
- Arrêté du 8 juin 2001, conditions d’achat.
- Loi du 2 juillet 2003, Urbanisme et Habitat (enquête publique
et étude d’impact).
- Loi du 13 juillet 2005 fixant les orientations de la politique énergétique.
Et les articles de Code, cités ci-dessus, où sont incorporés
les articles de loi :
- Code de l’urbanisme L421-1-1 relatif au permis de construire.
- Code de l’environnement L553-2 relatif aux enquêtes publiques
et études d’impact.
- Code de l’environnement L553-3 relatif au démantèlement
des installations en fin de vie.
- Code de la santé publique R1336-8 et 9 relatifs aux bruits de
voisinage.
Et :
- La « Convention Européenne des Paysages », signée
par la France à Florence le 20 octobre 2000, et dont l’approbation
par la France a été autorisée par la loi du 13 octobre
2005. Le texte de cette convention est sur le site internet du Conseil
de l’Europe http://www.coe.int
- La « Convention d’Aarhus », Convention sur l’accès
à l’information, la participation du public au processus
de décision et l’accès à la justice en matière
d’environnement, datée du 25 juin 1998, adopté par
la France dans un décret du 21/09/2002, paru au JO.
- La « Charte de l’Environnement »,
datée du 1er juin 2005, ratifiée par le Congrès le
28 février 2005, et paru au JO, accessible sur le site du Ministère
www.ecologie.gouv.fr
Guides et Rapports officiels :
- « Rapport du Conseil Général des
Mines sur la sécurité des installations éoliennes
» de Juillet 2004 accessible sur le site du Ministère de
l’industrie :
http://www.industrie.gouv.fr/energie/sommaire.htm
- Guide des études d’impact par le Ministère
de l’Ecologie et du Développement Durable (MEDD) et l’ADEME,
sur www.ecologie.gouv.fr
- « Les éoliennes en Charente maritime »,
outil d’aide à l’instruction des projets d’éoliennes
sur www.charente-maritime.equipement.gouv.fr
- Rapport de l’Académie de Médecine (Doc : Académie
de Médecine éoliennes…).
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