https://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-eolienne-et-societe/4-eolien-et-ecologie/
Écrit par :
- Bruno CHANETZ : professeur associé à l'université de Paris-Ouest-Nanterre-La Défense
- Samuel JOAB : gestionnaire de portefeuille
Cette controverse économique se double d'une controverse sociétale : la distance minimale entre une éolienne et une habitation est de 500 mètres en France – contre deux kilomètres en Amérique du Nord –, une situation qui provoque un rejet de la part des riverains et une méfiance des populations concernées par les futurs projets. La multiplication des recours devant les tribunaux compromet désormais la réalisation des objectifs figurant dans le Grenelle de l'environnement (20 p. 100 d'énergie renouvelable en 2020). Le développement de l'éolien offshore à grande distance des côtes offre actuellement la meilleure alternative pour une filière très contestée dans ses applications terrestres.
Soulignons que l'énergie éolienne, forcément liée aux aléas météorologiques, impose de garder en fonctionnement des centrales thermiques aptes à se substituer instantanément aux éoliennes en panne de vent. Ces centrales contribuent alors massivement à la production de dioxyde de carbone, que l'éolien était censé combattre, aboutissant ainsi à une controverse écologique.
État de l'art
C'est l'essor de l'aviation à l'aube du XXe siècle qui permet au secteur éolien d'entrer dans l'ère moderne. S'inspirant des hélices d'avion, l'ingénieur français Louis Constantin conçoit et fabrique en 1926 la première éolienne moderne à axe horizontal. Mais les machines de ce type ne fournissent jamais plus que quelques kilowatts, et ne peuvent concurrencer la production d'électricité issue de combustibles fossiles, qui croît irrésistiblement à partir du début du XXe siècle. Pourtant, en raison de la pénurie de pétrole due à la Seconde Guerre mondiale, de nouveaux projets éoliens verront alors le jour en Allemagne et au Danemark. C'est d'ailleurs dans ces pays que se situe, à la faveur du premier choc pétrolier, en 1973, le vrai démarrage de l'ère éolienne, la France faisant à cette époque le choix du nucléaire.
La technologie développée en Allemagne et au Danemark a fait ses preuves et les rendements énergétiques ont atteint leur maximum. La physique de l'éolienne est régie par les lois de l'aérodynamique, et le physicien allemand Albert Betz a établi en 1920 la puissance théorique maximale d'une éolienne à axe horizontal ; il s'agit bien entendu d'une borne inatteignable, en raison des pertes inévitables dues aux différents organes qui constituent la machine : rotor, multiplicateur, électronique de puissance... Les meilleures machines actuelles se situent entre 75 et 80 p. 100 de cette limite de Betz. Pour obtenir de tels rendements, les éoliennes industrielles adoptent toutes la configuration tripale.
Le coefficient Cp fluctue sur la plage d'utilisation. Considérons une éolienne de 1,6 mégawatt (MW) optimisée pour un vent de 8 mètres à la seconde avec un Cp égal à 0,44 ; par vent de 4 mètres à la seconde, le Cp tombe à 0,27, d'où une puissance disponible treize fois inférieure : 0,123 MW au lieu de 1,6 MW. L'effet de proportionnalité au cube de la vitesse (la diminution par deux de cette vitesse induit une diminution par huit de la puissance) est encore amplifié par la dégradation du Cp en dehors de la plage de fonctionnement optimale.
En 2009, la France a produit 6 800 000 mégawattheures (MWh) d'électricité d'origine éolienne, soit un peu plus de 1 p. 100 de la production totale d'électricité. La puissance installée était de 4 500 MW, avec 2 800 éoliennes, soit une puissance moyenne de 1,6 MW par éolienne. Les objectifs du plan Borloo, établi en novembre 2008, visent à obtenir une puissance installée de 25 000 MW en 2020, soit une multiplication par cinq par rapport à la situation actuelle. 6 000 éoliennes sont envisagés, dont 1 000 en mer, ce qui correspond à une puissance de 3,4 MW par éolienne. L'augmentation de la puissance par éolienne de 1,6 à 3,4 MW traduit la course au gigantisme qui s'opère : une éolienne de 3 MW est caractérisée par un mât de 90 mètres de hauteur, des pales de 45 mètres, une masse totale de 320 tonnes et un socle de 500 tonnes de fondation.
Un modèle économique largement subventionné
Le 5 juin 2001, la Commission de régulation de l'électricité (C.R.E.) émettait un avis négatif sur les tarifs de reprise de l'électricité d'origine éolienne, considérant que ceux-ci procuraient « des rentes indues aux producteurs éoliens ». Or ces tarifs ont depuis lors encore augmenté. En 2006, le gouvernement français a décidé d'encourager les opérateurs éoliens en imposant un tarif d'achat de l'électricité produite à un prix fixe garanti de 86 euros par mégawattheure (à comparer au coût de production d'une centrale nucléaire classique : 43 euros par mégawattheure). E.D.F. est forcée d'acheter cette électricité pendant dix ans à ce prix. Au bout de ces dix ans et pendant cinq ans encore, E.D.F. est toujours tenue d'acheter cette électricité, mais à un prix moins élevé.
De plus, afin d'inciter à un développement sur l'ensemble du territoire, le tarif de rachat de la onzième à la quinzième année est modulé suivant la production : de 68 euros par mégawattheure pour un site peu exposé à 32 euros par mégawattheure pour un site mieux exposé, soit une prime à la non-performance ! L'effet pervers de ces incitations conduit E.D.F. à devoir acquérir de l'électricité, même en période creuse de consommation, sans pour autant avoir de garantie d'en obtenir aux heures de pointe.
Chaque opérateur d'éoliennes bénéficie de surcroît d'un amortissement fiscal accéléré de ses investissements : 80 p. 100 la première année ; en d'autres termes, l'État – donc les contribuables – paie, grâce à cette niche fiscale, 80 p. 100 de l'éolienne. L'opérateur n'est pas non plus assujetti à la taxe foncière pendant les deux premières années, ni à l'impôt sur les sociétés pendant les cinq premières années de la vie du projet. Le retour sur investissement (taux de rentabilité interne) se situe entre 11 et plus de 40 p. 100 par an en fonction des conditions climatiques, et cette rentabilité exceptionnelle est garantie pendant quinze ans.
Jean-Pierre Pervès a évalué à 295 millions d'euros le surcoût pour E.D.F. des 6 800 000 mégawattheures produits en 2009 : 136 ont été facturés aux clients privés via la « contribution au service public d'électricité » ; le surplus – 159 millions d'euros – a été pris en charge par E.D.F., ce qui revient à diminuer sa compétitivité et ce surcoût se répercutera un jour ou l'autre sur les prix à la consommation. Il a établi une projection pour l'année 2020 avec l'hypothèse de réalisation des objectifs du Grenelle de l'environnement et hors investissement sur les réseaux et moyens de production de secours : le surcoût avoisinerait 6,16 milliards d'euros, ce qui représente 220 euros par foyer.
Compte tenu des aides étatiques, la filière éolienne est donc très profitable et il n'est pas étonnant qu'elle suscite bien des convoitises de la part des grands groupes. Afin de faire une entrée accélérée sur le marché, G.D.F. Suez, au début de 2008, a ainsi acquis 50,1 p. 100 de la Compagnie du vent, une P.M.E. de 60 salariés, pour un montant de 640 millions d'euros, soit 58 années de son chiffre d'affaires. G.D.F. Suez achetait en fait le portefeuille des accords auprès de maires ruraux et de propriétaires terriens, car le défi auquel doivent désormais faire face les opérateurs est la recherche non pas tant de gisements favorables en termes de vent que de territoires propres à devenir des zones de développement éolien (Z.D.E.).
De l'engouement au rejet
Après avoir suscité un engouement quasi général auprès de la population française, l'énergie éolienne commence à subir une large désaffection du public à mesure que le nombre de sites augmente et que la réalité du terrain dissipe les enthousiasmes initiaux. On évoque, pour expliquer ce retournement, le syndrome NIMBY : Not In My Back Yard, ce qui signifie littéralement « pas dans mon jardin ».
Impacts visuel et sonore
Les riverains concernés par la proximité d'éoliennes parlent d'un effet d'écrasement et d'oppression, les mâts culminant à des hauteurs excessives. Au-delà de ces réticences d'ordre esthétique sont mises en avant les nuisances révélées par les sites en fonctionnement et des craintes suscitées par l'ignorance des effets à long terme sur la santé. Les flashs lumineux nocturnes, indispensables pour la sécurité aérienne, constituent notamment une source de stress pour les riverains. Mais au premier rang des nuisances vient celle du bruit : le bruit qui est généré par un aérogénérateur est d'origine aérodynamique et mécanique. Les machines actuelles, bien que moins bruyantes que celles des années 1990, engendrent des puissances acoustiques de l'ordre de 90 à 100 décibels à leur pied. La législation en vigueur définit une limite, appelée émergence E, exprimée en décibels et égale à la différence entre le niveau sonore ambiant (avec éolienne) et le niveau sonore résiduel (sans éolienne). Le décret du 31 août 2006 stipule qu'une éolienne en fonctionnement ne doit pas dépasser une émergence de 3 décibels la nuit (de 22 heures à 7 heures) et de 5 décibels le jour. Outre les sons audibles, les éoliennes génèrent des infrasons, non entendus par l'oreille humaine, mais perçus par l'organisme, et qui se propagent beaucoup plus loin que les sons audibles. Ces craintes concernant la santé humaine ont toutefois été jugées sans fondement par l'Académie nationale de médecine.
Interférences électromagnétiques
La réflexion des signaux sur une structure tournante provoque des interférences sur les systèmes de télécommunication. Pour la télévision, les problèmes sont généralement résolus a posteriori, le concessionnaire prenant à sa charge les infrastructures nécessaires à la réception correcte des ondes par les riverains. En ce qui concerne les radars météorologiques et militaires, la prudence est de rigueur et des recommandations ont été émises qui spécifient les distances à respecter entre les éoliennes et les radars (entre 10 et 30 kilomètres). Afin de réduire ces périmètres de sécurité, responsables de trois quarts des refus d'implantation de centrales éoliennes, l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (A.D.E.M.E.) a chargé l'Office national d'études et de recherches aérospatiales (O.N.E.R.A.) de travailler sur la furtivité grâce à des matériaux intégrés aux pales et absorbant les ondes radars ; le démonstrateur sera réalisé par E.A.D.S. Astrium. Les radaristes de l'O.N.E.R.A. développeront également des algorithmes de traitements du signal afin de corriger les effets des éoliennes.
Risques sur la santé
En raison des nuisances évoquées et de leurs effets sur la santé, l'Académie nationale de médecine a adopté le 14 mars 2006 un rapport préconisant que les éoliennes industrielles « soient considérées comme des installations industrielles et que leur implantation soit désormais soumise à une réglementation spécifique tenant compte des nuisances sonores très particulières qu'elles induisent ». Cette recommandation, qui révèle l'avantage sans précédent dont jouissait cette industrie, vient seulement d'être prise en compte dans la loi dite du Grenelle 2 de l'environnement, votée en juin 2010, les éoliennes industrielles relevant désormais, à juste titre, des installations classées pour la protection de l'environnement (I.C.P.E.).
L'Académie nationale de médecine avait également recommandé de placer les éoliennes à plus de 1 500 mètres des habitations. C'est cette même distance de sécurité de 1 500 mètres que le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie avait adoptée en 2005. En Californie, pays pionnier dans l'éolien, la distance minimale est de 2 miles (3 200 m). En 2010, la députée Laure de La Raudière a tenté de faire adopter en France un amendement stipulant que la distance entre une éolienne et une habitation ne devrait pas être inférieure à dix fois la hauteur de l'éolienne, mais cette règle n'a pas été retenue par l'Assemblée nationale lors du vote de juin 2010.
Éolien et écologie
Plus de centrales thermiques
En raison du caractère intermittent et aléatoire du vent, une éolienne ne produit de l'électricité qu'une partie du temps. Le rapport de la quantité d'énergie réelle produite dans l'année à l'énergie théorique que l'on aurait obtenue si elle avait fonctionné toute l'année jour et nuit, soit 8 760 heures, à sa puissance nominale, correspond à un taux de disponibilité qui, selon le Réseau de transport d'électricité (R.T.E.), s'est établi pour les éoliennes françaises à 23 p. 100 en 2009, contre 80 p. 100 pour une centrale nucléaire (la centrale de Civaux, près de Poitiers, a affiché en 2009 un taux de disponibilité de 84 p. 100). Non seulement la « disponibilité » du vent est aléatoire, mais la plupart du temps il n'y a pas de vent lorsqu'il serait le plus nécessaire, c'est-à-dire lors des grands froids et des grandes chaleurs. Cette indisponibilité tient à la nature même de cette énergie, inexistante par régime anticyclonique.
La sécurité de l'approvisionnement en électricité requiert de disposer à tout moment de réserves de production disponibles rapidement. En ajoutant un aléa au réseau électrique, l'éolien accroît significativement le besoin de réserve de puissance (rappelons que la puissance installée en France est de l'ordre de 5 000 MW), qui dépend de l'aptitude à prévoir la production éolienne. Les trois régimes de vent dont bénéficient la France laissent augurer qu'il y aura toujours des éoliennes en fonctionnement sur le territoire, soit dans la Manche, soit sur l'océan Atlantique, soit en Méditerranée, mais cela n'est aucunement garanti. Ainsi, il y a eu en 2003 très peu de vent sur l'ensemble du territoire national et ces aérogénérateurs n'ont pas produit l'électricité espérée. La construction de nouvelles centrales thermiques dites de réglage s'est par conséquent imposée : ces centrales au charbon, au gaz ou au fioul assurent la régulation nécessaire, pour un coût financier important et la production de dioxyde de carbone, ce qui conduit à un paradoxe écologique, puisque le développement de l'éolien était censé fournir une solution à la production trop importante de gaz à effet de serre.
Impact sur la faune
L'impact sur la faune ne fait pas véritablement l'objet d'une controverse, pro-éoliens et anti-éoliens s'accordant à reconnaître que celui-ci est réel. Les oiseaux sont les plus touchés, notamment les rapaces. Les chauves-souris, quant à elles, payent un lourd tribut à cette industrie, car elles meurent d'hémorragies internes provoquées par la chute de la pression atmosphérique au passage des pales. Par ailleurs, les infrasons sont perçus par les animaux, dont le spectre auditif diffère du nôtre.
Craintes concernant la déconstruction
Une autre inquiétude pour l'environnement concerne le devenir des centrales éoliennes à la fin de leur exploitation. Afin de s'assurer de la réalisation effective du démantèlement, l'article L553 du code de l'environnement modifié en 2005 a prévu que l'exploitant éolien devra constituer des garanties financières, mais le décret n'est jamais paru. Aussi l'opérateur E.D.F.-Énergies nouvelles précise-t-il qu'« au 31 décembre 2008, pour ses parcs éoliens, le groupe ne constitue à ce jour que des provisions limitées à 45 300 euros », c'est-à-dire 28 euros par éolienne. Quant à Theolia, son rapport de 2008 indique que les « éventuels coûts de démantèlement ne font pas l'objet de provision ».
Retournements d'opinion
Les conséquences pour l'environnement d'une technologie à l'origine encouragée par les écologistes a amené nombre d'entre eux à faire volte-face. Ainsi Nicolas Hulot : « Au départ, l'énergie éolienne est une très bonne idée, mais à l'arrivée, c'est une réalisation tragique. » Ou Antoine Waechter : « Les éoliennes ne remplaceront pas le nucléaire. Nous massacrons le visage de la France sans aucun effet sur le parc électronucléaire français. » De même l'ancien directeur du Parc naturel régional des monts d'Ardèche, Yves Vérilhac : « Nous nous opposons à l'implantation des éoliennes. J'y étais pourtant favorable auparavant mais lorsque j'ai été confronté à la réalité, j'en suis tombé de mon tabouret. »
Les fortes oppositions locales devraient accélérer l'émergence des éoliennes offshore. Les enjeux sociétaux seront d'autant moins cruciaux que les parcs seront réalisés à grande distance du littoral. En revanche, le coût de revient du kilowattheure sera accru, du fait des plus grandes difficultés d'implantation. En France, des projets offshore géants sont en gestation. Au large du Tréport, le projet « Large » de G.D.F. Suez vise à implanter à quatorze kilomètres des côtes 140 éoliennes pour une puissance totale de 700 mégawatts. C'est le tarif d'achat réglementé de 130 euros par mégawattheure qui garantit à l'opérateur de rentabiliser un investissement de 1,8 milliard d'euros.
BIBLIOGRAPHIE
C.-H. CHOUARD dir., Le Retentissement du fonctionnement des éoliennes sur la santé de l'homme, Rapport de l'Académie nationale de médecine, Paris, 2006 (téléchargeable sur http ://www.academie-medecine.fr/sites thematiques/EOLIENNES/chouard rapp 14mars 2006.htm)
J.-P. PERVÈS, Éolien, une technologie mature, une réalité, des limites, conférence donnée à Grenoble le 25 avril 2010, par la Société française d'énergie nucléaire (téléchargeable sur http ://www.sauvonsleclimat.org/conferences/EolienGrenoble-Perves.pdf)
M. RAPIN & J.-M. NOËL, Énergie éolienne : principes, études de cas, coll. Technique et ingénierie, série Environnement et sécurité, L'Usine nouvelle, Dunod, Paris, 2010
Rapport d'information déposé par la mission d'information commune sur l'énergie éolienne, et présenté par M. Franck Reynier, Assemblée nationale, Paris, 2010.
SITES INTERNET
Sauvons le climat : http://www.sauvonsleclimat.org/
Fédération de l'environnement durable (F.E.D.) : http://environnementdurable.net/
The Wind Power, une base de données sur les éoliennes et parcs éoliens :
http://www.thewindpower.net/
Danish Wind Industry Association : http://www.windpower.org/en