La revanche de l'éolien

Nous reproduisons ici l'excellente synthèse sur l'énergie éolienne réalisée par la plateforme de vulgarisation et de sensibilisation WattED, une synthèse conçue sous la forme de réponses à six arguments couramment utilisés par les opposants à cette source d'énergie.

Argument 1 - « L'éolien n'a pas de potentiel en Suisse »

L'’Office fédéral de l'énergie (OFEN) a récemment réévalué le potentiel suisse, dix ans après sa dernière analyse. Depuis, les éoliennes ont fait des progrès techniques et la législation suisse est devenue plus permissive au niveau des sites d'implantation (zones forestières notamment). Tout confondu, ceci fait passer le potentiel théorique de 3 (anciennement annoncé) à 30 TWh/an !

30 TWh/an, c'est énorme, c'est bien plus que les trois centrales nucléaires restantes du pays !

Toutefois, ceci reste un potentiel théorique lié au déploiement de plus de 4'000 (grandes, + de 4 MW) éoliennes, alors que la Suisse en a pour l'instant implanté un peu moins d’une cinquantaine (plus petites historiquement, autour de 1 à 3 MW), et une trentaine ont été débloquées récemment par le tribunal fédéral. Les différents scénarios misent généralement plutôt sur l'exploitation d'un tiers de ce potentiel, grand maximum... l'exercice reste cependant intéressant.

Mais a-t-on seulement la place pour les installer, ces éoliennes ? C'est évidemment un paramètre qui a été pris en compte par l'OFEN. L'analyse a pris en compte les contraintes suivantes :

- Le potentiel physique par rapport à l'atlas des vents de 2019.

- Une zone tampon de 300 mètres autour des habitations pour la protection contre le bruit.

- L'exclusion des zones de protection.

Zones à examiner dans le cadre de la planification

Verdict : La Suisse dispose d'un potentiel considérable de production d'électricité à partir du vent !

Argument 2 - « Les éoliennes ne tournent que 20 % du temps »

Il y a ici une confusion sur la signification du facteur de charge. Si celui-ci se situe bien entre 20 et 25 % pour l'éolien terrestre, il ne donne pas d'information sur le nombre d'heures de fonctionnement. Il indique le rapport entre la production réelle et la production théorique si l'installation tournait à plein régime en permanence. Dans les faits, les moments sans aucune production éolienne en Suisse sont très rares. Mais il convient de garder ce chiffre en tête lorsque l'on souhaite comparer des moyens de production très différents sur la base de leur puissance installée.

Argument 2bis - « Au contraire, j'ai lu qu'elles tournent 98 % du temps »

Il est fait référence ici au taux de disponibilité. Celui-ci, héritage des centrales à combustible, nous indique le temps de fonctionnement effectif par rapport au temps où les conditions sont favorables au fonctionnement. C'est un ratio qui nous permet de savoir à quel point une installation demande de la maintenance (et les éoliennes performent très bien sur cet indicateur). Par construction, cette donnée ne prend pas en compte les périodes sur lesquelles le vent est trop faible ou trop fort pour que les installations ne tournent.

Ces périodes inactives sont-elles importantes ? Cela dépend des installations. Mais la question est-elle seulement pertinente ? Il est peut-être plus utile de réfléchir à l'échelle d'un parc complet qu'à celle d'une seule turbine.

Ce qui nous intéresse est avant tout le timing. Actuellement, nous faisons face à deux problématiques :

Réduire les émissions de gaz à effet de serre, et pour cela, il nous faut plus d'électricité décarbonée

En Suisse, il y a désormais un gros manque de production en hiver

À ce jeu-là, l'éolien est pertinent. 67% de sa production se fait sur la période automne-hiver, là où le besoin est grand et où le contenu carbone de l'électricité est le plus haut (voir le visuel ci-dessous). Une étude de l'ETHZ semble également montrer que les régimes de vent suisses sont complémentaires aux régimes européens.

Donc, l'intermittence ne pose aucun problème ? Si le mot intermittence est correct, il peut être plus compréhensible de parler de variabilité. On l'a vu, même avec une faible quantité de machines comme en Suisse, les moments sans aucune production sont quasi inexistants (une heure en 2022). En revanche, la variabilité de la puissance injectée est forte, ce qui représente un défi supplémentaire pour la gestion des réseaux, déjà le parent pauvre de la transition - rappelons qu'il a fallu 20 ans pour dresser la ligne haute tension Chamoson - Chippis (VS). Le financement du réseau (toujours plus essentiel, malgré la décentralisation) est un sujet clef sur lequel on n'a pas fini de débattre !

Argument 3 - « L'éolien ne sert à rien, car il n'est pas pilotable, il doit être complété par du gaz quand le vent ne souffle pas »

On entend souvent cette affirmation, avec en référence le modèle allemand qui vise un très fort déploiement d'énergies renouvelables intermittentes (solaire, éolien). Lorsque les éléments ne sont pas favorables, elles sont pour l'instant supplées par des centrales fossiles (dont le verdissement est promis / espéré).

Pourtant, cet énoncé ne peut certainement pas être jugé correct dans un contexte comme celui de la Suisse. Les éoliennes fournissant 2/3 de leur production entre octobre et mars, leur production est généralement plus que bienvenue dans une Suisse devenue importatrice hivernale depuis plusieurs années. Quand bien même, nous aurions trop d'énergie à ce moment-là, ce n'est sûrement pas le cas chez nos voisins qui seraient preneurs d'énergie décarbonée (celle-ci ayant la priorité).

Les interconnexions facilitent l’intégration des sources intermittentes. Néanmoins, celles-ci vont demander des investissements conséquents dans les lignes de transport transfrontalières, en parallèle à la nécessaire modernisation du réseau domestique.

En Suisse, les éoliennes bénéficient d'un autre allié de poids avec nos barrages qui peuvent tout à fait offrir le service d'absorber un éventuel trop-plein pour le ressortir plus tard lorsque le vent est faible et la demande forte. Et a contrario, s'ils sont bien remplis, ceux-ci peuvent également combler deux semaines anticycloniques durant lesquelles le vent ne soufflerait pas.

C'est bien pour cela que tous les scénarios bas carbones des instances scientifiques suisses tablent sur un déploiement substantiel de l'éolien, malgré son déficit de popularité relatif au solaire.

D'autres solutions permettent aussi d'améliorer l'intégration de production intermittente pour peu que le décalage temporel ne soit pas trop grand : nommons par exemple les batteries de véhicule électrique ou le décalage de la demande (lessive, lave-vaisselle, chauffe-eau...). Ceci est déjà très intuitif pour les propriétaires de panneaux solaires visant à optimiser leur autoconsommation, mais cela pourrait aussi être d'actualité en cas de déploiement massif de l'éolien avec des tarifs dynamiques de l'électricité. De plus, de très gros consommateurs industriels peuvent accepter d’ajuster leur production moyennant une rétribution financière (on parle d’effacement ponctuel).

Dans tous les cas, il faut penser ces enjeux en prenant en considération la totalité de l’infrastructure de réseau disponible.

Argument 4 - « Les éoliennes détruisent la biodiversité - ce sont des hachoirs à oiseaux »

Un reproche souvent fait aux éoliennes est son impact sur la faune locale, surtout oiseaux et chauve-souris. L'an passé, c'est notamment un aigle royal qui a perdu la vie, percuté par une pale au Mont-Crosin (BE), s'en suivirent des images fortes qui, faisant le tour des medias, participent à façonner l'opinion publique. Au-delà de l'émoi compréhensible suite à la mort d'un animal si rare et noble, il convient de regarder les chiffres en détail pour prendre un peu de hauteur.

Les chiffres varient évidemment grandement selon toute une série de paramètres (pays d'implantation, taille des pales, proximité des zones avicoles...) mais pour la Suisse, la seule étude à ce sujet semble indiquer une vingtaine de morts d'oiseaux par an par éolienne, soit environ un millier à l'heure actuelle - et possiblement plusieurs dizaines de milliers en cas de déploiement massif de l'éolien en Suisse. Bien sûr, ces accidents concernent aussi souvent des oiseaux « communs » (bien plus répandus que l'aigle royal du mont Crosin) - roitelets, grives, colverts...

Une fois ce constat établi en absolu, il convient de regarder ces chiffres en relatif pour répondre à la question suivante : Est-ce que c'est beaucoup ?

Pour répondre, comparons avec d'autres dangers qui planent sur la faune avicole. Et parmi ces menaces, une qu'on affectionne tout particulièrement dans nos contrées: le chat !

Encore une fois, des chiffres variant fortement selon les paramètres (pays, habitudes du chat, écosystèmes...) mais tout ensemble, on obtient une fourchette de 20 à 250 oiseaux par an par chat. En Suisse où le nombre de chats tourne autour d'1.7 million, l'OFEN articule le chiffre de 30 millions d'oiseaux tués par an. Certes, on n'a jamais vu un chat attaquer un pygargue mais au niveau quantitatif - c'est une toute autre dimension - 1000x plus !

Soit dit en passant, si votre chat a accès à l'extérieur, pensez à le garder à l'intérieur les matins de printemps et à l'équiper d'un collier coloré (www.pikpik.ch).

Quant au trio charbon - pétrole - gaz que l'éolien doit aider à remplacer, leur impact sur la faune est tout aussi massif. D'après Audubon (USA), ce sont 2/3 des espèces d'oiseaux nord-américains qui sont menacés d'extinction par le changement climatique. Une toute autre échelle !

Vu ces chiffres, difficile de trouver cet argument comme rationnel pour freiner l'éolien, quand bien même chaque oiseau tué est un de trop. Et comment comparer la « valeur » d'un faucon pélerin face à des milliers de mésanges, chauve-souris, lézards ou musaraignes ?

Heureusement les chercheurs multiplient les initiatives pour tenter de limiter les impacts de l'éolien (peindre les pales, installer des radars...). Parfois cela sera au détriment de la production éolienne, ce qui entrainera encore des arbitrages environnementaux et financiers !

Argument 5 - « Quand on prend en compte ce qui est nécessaire pour bâtir une éolienne, ce n'est plus si propre que ça »

C'est sûr qu'une éolienne moderne, c'est un sacré engin, vu les importants gains d'efficacité, elles n'ont cessé de croître, nécessitant chacune des milliers de tonnes de béton et d'acier. Mais rien ne sert de regarder le bilan absolu sans ramener cela au kWh produit ! La bonne nouvelle, c'est que c'est étudié depuis longtemps, prenant tout en compte de l'extraction des matières premières au démantèlement des installations.

Résultat ? Selon le GIEC, c'est l'énergie la plus bas carbone au monde, le kWh éolien aura émis 40 à 100x moins de CO2 que s'il avait été produit avec du gaz ou du charbon.

Mais un impact ne se mesure pas qu'au niveau CO2, on doit prendre en compte d'autres paramètres comme la biodiversité (cf post 4/7) ou la disponibilité en matières premières. Là, on doit admettre que ça coince un poil plus, on le sait, solaire et éolien nécessitent d'immobiliser plus de minerais que les modes de production historiques. L'AIE ne cesse de rappeler que les matières premières sont là, mais qu'on risque de rater la transition si on n'en extrait pas assez vite (en plus de favoriser le recyclage des quantités déjà présentes dans notre société).

Un élément sur lequel il y a urgence d'améliorer la disponibilité est le cuivre, crucial pour solaire, éolien et l'indispensable développement du réseau. Autre élément d'importance pour les éoliennes : certaines terres rares (Néodyme, Praséodyme, Dysprosium, Terbium). Elles ne sont pas vraiment rares, mais leur extraction et raffinage étant complexe et polluant, bien peu de pays s'en chargent. Ce qui mène à un gros risque de dépendance vis-à-vis de la Chine, de très loin le leader mondial dans le domaine, qui pourrait couper le robinet à tout moment.

Peut-on faire des éoliennes sans terres rares ? Oui, mais les performances s'en ressentent, il y a alors besoin de plus grandes quantités d'autres matériaux, de maintenances plus fréquentes (augmentant déplacements et coûts)... Encore une fois, une question d'arbitrage !

Quant à la fin de vie, aucun problème pour ce qui représente la quasi-totalité du poids : acier, cuivre et béton, on a l'habitude. La partie pénible, ce sont les pales faites de matériaux composites, aujourd'hui non-recyclables. Vous avez peut-être déjà vu passer les photos de cimetières de pales d'éoliennes enterrées par
centaines ? Cela a eu lieu par le passé aux USA, mais jamais en Europe, où c'était toujours interdit.

Il y a encore peu d'éoliennes en fin de vie, mais la question de la gestion des pales va se poser chez certains pays pionniers à grande échelle, d'où des projets de valorisation. Et la science travaille sur de nouveaux alliages visant des éoliennes 100% recyclables d'ici à 10 ans (ce qui ne veut pas dire pour autant qu'on refasse une éolienne neuve avec une vieille).

Argument 6 - « Elles prennent énormément de place et dégradent les paysages »

Une éolienne, c’est grand et ça se voit de loin, c’est sûr. Leur taille croissante, fruit des avancées technologiques, vise un but précis : maximiser la production d'énergie par ressources investies. La puissance étant tributaire de la vitesse du vent et la surface balayée par le rotor, il faut aller chercher haut et viser large. Cette course au gigantisme n’est pas de la vanité industrielle : elle permet d'optimiser sur de nombreux indicateurs - comme la consommation de matières dont nous parlions la semaine passée. Pour la réduire, il faut tendre vers les installations les plus efficaces possibles. Des éoliennes plus discrètes sont donc possibles, mais les ressources seront plus importantes pour obtenir la même production. Vous commencez à connaitre le principe : l'AR-BI-TRA-GE.

En Suisse, les modèles utilisés par l’OFEN pour ses études sont des machines qui vont de 92m de diamètre pour une hauteur de 100m, à 160m de diamètre pour 150 m de haut. Le potentiel maximal que nous trouvons, sur le site Energyscope, est de 30 GW. Dans ce cas, cela représenterait un parc éolien qui couvrirait une surface équivalente à peu près à celle de la Suisse romande, hors zones montagneuses. Mais aucun scénario ne parle d'une telle production. Une étude récente montre une capacité technique de 18 GW (voir le premier post de la série). Il s’agirait alors d’une aire supérieure au canton de Vaud. La stratégie actuelle vise quelques centaines d’éoliennes, soit l’équivalent d’une région de la taille du canton d’Obwald (ou la moitié du Jura)

Ces surfaces sont impressionnantes, mais il faut préciser la notion. Si l’on met de côté l’impact visuel et qu’on se focalise sur l’artificialisation, à savoir surtout la route d’accès et le socle de béton, cela représente 1 % de la zone. Une très large part de l’aire entre les mâts reste intacte. Elle peut être exploitée pour des besoins agricoles ou laissée à la biodiversité capable de cohabiter avec ces géants.

Voilà pour les chiffres, mais venons-en au cœur du sujet : les paysages dégradés. Et là, il s’agit des goûts et des couleurs. La rotation des pales induit un effet stroboscopique qui peut être désagréable aux habitants qui y sont exposés. Avec le bruit, c’est l’une des raisons pour lesquels l’éloignement minimal doit être de 300 mètres par rapport aux habitations. À l’heure actuelle, aucune étude ne permet de montrer d’autres impacts sur la santé (ni sur les vaches laitières qui pâturent en dessous). Il s’agit donc bien avant tout d’une question esthétique qui est posée. Les appréciations vont également varier en fonction de la quantité déployée et de leur hauteur. Fatalement des éoliennes de capacité >4MW impacteront plus le paysage que les anciens modèles <3MW.

L'éolien se voit et nous rappelle le poids de notre consommation énergétique.

Conclusion : « Et donc doit-on en installer beaucoup pour respecter nos engagements climatiques ? »

L’éolien rencontre beaucoup d’oppositions, souvent pour de fausses raisons, mais aussi pour des raisons acceptables - notamment l’impact paysager.  Mais en comparaison des ravages que causera un changement climatique majeur, il faudra bien faire des compromis par rapport à certaines solutions « non désirées » pour avancer.

Pour voir ce qu’il en est de l’avenir spécifique prévu pour l’éolien dans une transition visant la sortie des énergies fossiles, nous avons passé en revue tous les scénarios scientifiques 2050 pour la Suisse.

Par rapport au potentiel technique, autour de 21GW (> 4000 éoliennes, recouvrant une surface équivalente au canton de Berne), les scénarios se placent généralement dans une fourchette « acceptable » allant de 0.7 à 4GW (bien qu’une étude aille à contre-courant en pointant l’optimum économique et fonctionnel en exploitant le potentiel maximal). Et d’ailleurs, la loi « WindExpress » votée à Berne pousse pour une accélération des procédures de nouvelles implantations jusqu’à ce qu’au moins 0.6GW soient installés.

Quand bien même, on resterait très loin d’exploiter la totalité du potentiel technique, cela signifie tout de même entre 200 et 1000 éoliennes, ce qui reste une très forte accélération par rapport aux 41 péniblement installées jusqu’ici. Il convient également de remettre la trajectoire suisse dans son contexte européen. En se projetant à 2030, les helvètes font figure d’exception en termes d’éolien. Si notre potentiel technique est démontré, il convient néanmoins de nuancer par une autre explication : notre densité de population. Difficile d’implanter une turbine en ne gênant personne.

Les scénarios internationaux de décarbonation misent d’ailleurs tous sur un important déploiement. Chez nos voisins français, on parle de 43 et 74 GW d’éolien terrestre, ce qui revient au même ordre de grandeur pour un pays 15x plus grand. Au niveau mondial, d'après l’Agence Internationale de l’Énergie, l’éolien devra produire plus d'un quart de l’électricité !

Qu’on l’aime ou non, si on regarde les faits en face, il semble impossible – en tout cas à court / moyen terme – de décarboner sans éolien sous nos latitudes, et plus globalement au niveau mondial.

Cependant, la filière européenne, leader mondiale, est aujourd'hui en grande difficulté (hausses de prix des matières et du capital, obstacles et lenteurs procédurales, chaine d'approvisionnement en crise). C'est ce que relève notamment l'AIE dans sa matrice de risques des technologies de la transition (voir diaporama). La concurrence chinoise est aux abois pour rafler le marché comme ce fut le cas pour le photovoltaïque. Mais l'Europe voudra sûrement soutenir son industrie - financièrement ou règlementairement - pour éviter la même situation...

Sources :

Bundesamt für Energie (BFE). (2016), Studie über die Migrationsintensität von Vögeln und die Anzahl der Kollisionen in der Nähe von Windkraftanlagen am Standort Peuchapatte (JU), https://www.admin.ch/gov/de/start/dokumentation/medienmitteilungen.msg-id-64688.html

International Energy Agency (IEA). Global Energy & Climate Model: Net Zero Emissions by 2050 Scenario (NZE). https://www.iea.org/reports/global-energy-and-climate-model/net-zero-emissions-by-2050-scenario-nze

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). (2018). IPCC WGIII AR5 Annex II: Metrics and Methodology. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_annex-ii.pdf

RTE France. (2024, Januar 2). 2024-01-02 Bilan prévisionnel 2023: Chapitre 5 - Europe [PDF]. https://assets.rte-france.com/prod/public/2024-01/2024-01-02-bilan-previsionnel-2023-chapitre-5-europe.pdf

Scnat. (2023). Installations d’énergie renouvelable : Quels paysages s’y prêtent le mieux ?, https://scnat.ch/fr/uuid/i/250d9206-ba44-5e2f-b372-f999ad98a9c1-Installations_d%E2%80%99%C3%A9nergie_renouvelable%C2%A0_Quels_paysages_s%E2%80%99y_pr%C3%AAtent_le_mieux

Schwarz, M., Jain, P., & Schaffner, C. (2022). A quantitative assessment of the Axpo Power Switcher. ETH Zurich Energy Science Center. https://powerswitcher.axpo.com/resources/202205_Final%20Report_A%20quantitative%20assessment%20of%20the%20Axpo%20Power%20Switcher.pdf

Swiss Energy Charts. Swiss Energy Charts. https://www.energy-charts.info

United Nations Economic Commission for Europe (UNECE). (2021). Life Cycle Assessment of Electricity Generation Options: Etude multicritère pondérée. https://unece.org/sed/documents/2021/10/reports/life-cycle-assessment-electricity-generation-options