Un peu d’histoire

Pendant des siècles, l’énergie éolienne a été utilisée pour fournir un travail mécanique. L’exemple le plus connu est le moulin à vent utilisé par le meunier pour la transformation du blé en farine, on peut aussi citer les nombreux moulins à vent servant à l’assèchement des polders en Hollande.

Par la suite, pendant plusieurs décennies, l’énergie éolienne a servi à produire de l’énergie électrique dans des endroits reculés et donc non-connectés à un réseau électrique. Des installations sans stockage d’énergie impliquaient que le besoin en énergie et la présence d’énergie éolienne soient simultanés. La maîtrise du stockage d’énergie par batteries a permis de stocker cette énergie et ainsi de l’utiliser sans présence de vent, ce type d’installation ne concernant que des besoins domestiques, non appliqués à l’industrie.

Depuis les années 90, l’amélioration de la technologie des éoliennes a permis de construire des aérogénérateurs de plus de 1 MW. Ces unités se sont démocratisées et on en retrouve aujourd’hui dans plusieurs pays. Ces éoliennes servent aujourd’hui à produire du courant alternatif pour les réseaux électriques, au même titre qu’un réacteur nucléaire, un barrage hydro-électrique ou une centrale thermique au charbon. Cependant, les puissances générées et les impacts sur l’environnement ne sont pas les mêmes.

Comparatif des installations productrices d’électricité

Éolienne au premier plan d’une centrale thermique à Amsterdam, Pays-Bas

(chiffres de 2006)



un aérogénérateur : de quelques kW jusqu’à 5 MW (la plupart des grandes éoliennes installées aujourd’hui en France ont une puissance de 1 à 3 MW)

une centrale thermique à flamme :

une centrale solaire photovoltaïque : de quelques centaines de watts à 20 MW (record 20 MW : centrale solaire de Beneixama en Espagne)

une centrale solaire thermodynamique : de 2 à 350 MW (record : 354 MW avec la centrale de Luz Solar Energy dans le désert de Mojave en Californie , États-Unis)

une centrale hydro-électrique : de quelques kW à 3 000 MW (record : 32 turbines de 700 MW soit 22 400 MW au Barrage des Trois Gorges en Chine)

un réacteur nucléaire : de l’ordre de 900 à 1 300 MW en général (record : 1 550 MW à la centrale nucléaire de Civaux au sud de Poitiers) .

Toutefois la comparaison de puissance entre des techniques de production d’électricité aussi différentes que le nucléaire, le solaire ou l’éolien n’apporte que des informations limitées puisqu’à puissance égale leurs productions d’électricité annuelles sont fortement différentes.

Une tranche nucléaire de 1 000 MW de puissance électrique peut délivrer, en l’absence d’incident et dans le cadre d’un fonctionnement en base, environ 8 000 000 MWh par an. Les centrales nucléaires fonctionnant en base atteignent des facteurs de charge supérieurs à 95%. En France, les centrales nucléaires font du suivi de charge (la puissance délivrée s’adapte aux fluctuations de la demande du réseau) grâce aux STEP qui permettent de stocker de l’énergie la nuit lors de la surproduction des centrales (voir ci dessous le chapitre sur le stockage) et ont des facteurs de charge de l’ordre de 80%, correspondant à une production annuelle de 7 000 000 MWh par tranche de 1 000 MW électrique. Le chiffre retenu pour l’éolien européen installé est de 2000 MWh de production annuelle par MW de puissance installée, soit un facteur de charge d’environ 23% (fonctionnement de 2 000 heures d’équivalent plein régime par an). Le solaire photovoltaïque produit entre 1 000 et 1 200 MWh par MW de puissance installée en France. Cette production varie en fonction du rendement des installations (celles d’avant l’an 2000 étaient de 10% alors que les nouvelles font plutôt 15%) et en fonction de l’ensoleillement du lieu. Les chiffres annuels de production solaire photovoltaïque annoncés par différents pays montrent des cas extrêmes : en Allemagne ils sont de 574 MWh par MW, et en Californie de 1 458 MWh par MW.

Utilisation de l’énergie éolienne en site isolé

L’énergie éolienne est aussi utilisée pour fournir de l’énergie à des sites isolés, par exemple pour produire de l’électricité dans les îles, pour le pompage de l’eau dans des champs, ou encore pour alimenter en électricité des voiliers, des phares et des balises. Ces éoliennes de petite puissance sont dites appartenir au petit éolien, par opposition au grand éolien ou à l’éolien industriel.

Quelques initiatives font penser que le petit éolien, c’est à dire l’éolien individuel, pourrait bientôt se développer en devenant compétitif et discret ; même en ville .

Énergie éolienne dans le réseau électrique français

Le gestionnaire du réseau électrique français (RTE), estime que l’intégration de l’électricité éolienne dans le réseau actuel est possible sans difficultés majeures à hauteur de 10 à 15 GW, en particulier grâce à la présence en France de 3 gisements de vent indépendants, qui permettront un lissage de la production bien meilleur qu’en Allemagne ou au Danemark.

Les éoliennes raccordées au réseau électrique sont le plus souvent regroupées dans un parc éolien d’environ 5 à 50 machines, mais il existe aussi des machines isolées. On note également l’existence d’un projet, non encore réalisé, visant à intégrer des éoliennes de type Darrieus dans les pylônes électriques : le projet Wind’It.

RTE (Réseau de Transport d’Électricité), une filiale de EDF, achemine le courant électrique à travers le réseau. Ce courant électrique doit avoir une fréquence de 50 Hz (en France comme dans de nombreux pays à travers le monde, voir article : Réseau électrique).

Une éolienne raccordée au réseau se doit donc de fournir cette fréquence, quelle que soit la vitesse du vent. Cette fréquence constante passe par une vitesse de rotation constante des pales. Cette dernière est obtenue par régulation notamment avec l’orientation des pales.

Si la vitesse du vent est trop faible (par exemple moins de 10 km/h), l’éolienne s’arrête en raison des forces de frottement sec qui s’opposent à la rotation de l’hélice. Cette diminution de la vitesse de rotation ne permet plus de fournir cette fréquence. Dans ce cas, l’éolienne n’est donc plus productrice d’électricité, mais pourrait au contraire devenir consommatrice, il est donc nécessaire de la déconnecter.

Si la vitesse du vent est trop forte (supérieure à 100 km/h par exemple), l’éolienne est mise en sécurité et déconnectée du réseau, ses pales sont mises en drapeau et s’arrêtent pour éviter des sollicitations qui pourraient les briser.

La loi française oblige EDF à acheter le courant produit par les éoliennes ou par tout autre système de production d’électricité. D’autre part, le tarif d’achat de l’énergie éolienne est bonifié (sauf pour les éoliennes de plus de 12 MW), pour favoriser cette jeune filière en plein développement et permettre à la France d’atteindre les objectifs de la directive européenne.

Caractéristiques techniques

Le rendement énergétique (de même que la puissance développée) des éoliennes est fonction de la vitesse du vent au cube. Ainsi, les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d’un vent dans la gamme de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s). Les futures éoliennes, dont les premiers prototypes sont mis en service courant 2006, acceptent des vents de moins de 4 à plus de 200 km/h (1 à 60 m/s). Comme l’énergie solaire et d’autres énergies renouvelables, l’éolien a besoin soit d’une énergie d’appoint pour les périodes moins ventées, soit de moyens de stockage de l’énergie produite (batteries, stockage hydraulique ou plus récemment, hydrogène).

Des milliers d’éoliennes fonctionnent à l’heure actuelle dans diverses régions du monde, avec une capacité totale de plus de 93 800 MW à fin 2007, et l’Europe y prend part à 65 % (fin 2006). Ne sont pas comptabilisées dans ce total quelques compagnies privées reliées ou non au réseau. Les pays qui s’intéressent au développement de l’éolien sont encore en phase de premier investissement (mise en service de champs d’éoliennes qui n’existaient pas auparavant). De fait, les capacités installées croissent en permanence mais à des rythmes différents selon les pays, et classer les États par puissance installée donne un résultat mouvant d’une année à l’autre. Néanmoins, il ressort des chiffres actuels que les plus gros pays investisseurs sont les pays occidentaux (Amérique et Europe), mais l’Asie, avec l’Inde et la Chine, commence à tenir un rang important.

Capacité totale installée (MW) et prévisions 1997-2010, source: http://www.wwindea.org/ WWEA e.V.

L’Allemagne est le principal producteur d’électricité éolienne avec 22 247 MW de puissance installée à la fin de l’année 2007. Depuis 2008, les USA ont le deuxième parc mondial d’éoliennes, suivis par l’Espagne qui a une puissance installée de 15 145 MW. La France était en 2007 le 6 producteur d’énergie éolienne en Europe avec 2455 MW (WWEA 2006).

À titre de comparaison, la puissance installée en énergie nucléaire est de 21 000 MW en Allemagne, de 63 000 MW en France et de 98 000 MW aux États-Unis (chiffres de 2003 )

Le Maroc produit 140 MW par an (2007) cette production va s’accroitre dans les années à venir. Le Maroc est le premier producteur d’énergie éolienne en Afrique.

Les chiffres ci-dessus doivent être pondérés en tenant compte du facteur de charge, c’est-à-dire de la durée de fonctionnement et de production de l’équipement dans une année. Pour l’éolien, le facteur de charge est d’au plus de 20 %. La plupart des éoliennes terrestres fonctionnent avec un facteur de charge de 25 % par année, exceptionnellement 35 %. Par exemple pour l’Allemagne il n’est que de 16 % en 2005, contre un facteur de charge de plus de 80 % pour une centrale nucléaire.

On peut observer de plus que le facteur de charge diminue avec l’augmentation du parc d’éoliennes, conséquence directe de l’exploitation de sites de moins en moins ventés.

Selon l’Observatoire des Énergies Renouvelables, dans un rapport publié par EDF, l’éolien est actuellement la filière énergétique la plus dynamique dans le monde et plus particulièrement dans l’Union européenne où la production d’électricité éolienne a augmenté de 37,8 % par an en moyenne de 1993 jusqu’en 2002. Cette croissance a atteint 59 % par an sur la même période pour la France, qui était largement en retard dans ce domaine. Selon la même source, pour les années 2003-2004, la croissance dans l’Union Européenne reste soutenue avec un taux de 28,9% annuel (42,9% en France) sur ces deux années, et représente désormais 12,4% de la production d’ENR (énergies renouvelables) de l’UE, en passe de détrôner la production à partir de biomasse (production : 12,9 %, croissance : 10,8 %) comme 2 source électrique d’origine ENR après l’hydraulique (production : 73,3 %, croissance nulle).

De nouvelles fermes éoliennes en mer (éolien offshore) sont envisagées partout dans le monde. Le Danemark est l’un des acteurs les plus importants, avec son laboratoire Risø, très renommé ; le pays produit environ 20 % de son électricité avec des éoliennes. Les éoliennes produisent 1 % de la production de l’électricité dans le monde. La taille la plus rentable et la plus pratique pour les éoliennes actuellement commercialisées semble être autour de 600 kW à 2& MW, groupées dans de grandes fermes éoliennes. Les nouvelles technologies en cours de développement cherchent à produire des systèmes beaucoup plus souples en terme de “puissance rentable”.



L’Allemagne, leader mondial dans cette filière, continue depuis 1999 à installer une moyenne de 2 GW de puissance supplémentaire par an.

L’Espagne, depuis 2002, a adopté le rythme de l’Allemagne et développe sa puissance installée d’environ 2 GW par an également.

Le Danemark, a quasiment stoppé le développement de ses installations depuis 2003 ; il en est au stade d’une économie de remplacement. La production d’électricité éolienne dans ce pays représente sensiblement 20% de sa consommation d’électricité. A ce niveau, il n’est pas possible dans l’état actuel des connaissances et des techniques d’aller plus loin à cause de la variabilité imprévisible de la production d’électricité éolienne en injection directe sur le réseau. Des recherches sont en cours pour stocker une partie de la production sous forme d’hydrogène par exemple. Ces recherches ont pour objectif de pouvoir un jour dépasser cette limite des 20 % (site de recherche Espagnol de Sotavento à Montféra). A noter que les émissions de CO₂ par kWh électrique du Danemark sont parmi les plus élevés d’europe, car le reste de l’électricité y est produite par des centrales à hydrocarbure qui fonctionnent à plein régime les jours sans vent.

En 2007, la capacité éolienne installée aux États-Unis a augmenté de 45 % et 9 milliards de dollars ont été investis dans ce secteur. Les éoliennes fournissent 1 % de l’électricité américaine, soit l’équivalent de 4,5 millions de foyers.

Le Texas est devenu en 2006 le premier état producteur d’énergie éolienne du pays, devant la Californie. À la fin 2007, les éoliennes installées au Texas développaient une puissance totale de 4 356 mégawatts, contre 2 439 mégawatts en Californie, et 1300 mégawatts au Minnesota et en Iowa. Des projets éoliens sont en cours d’étude au Texas : Shell et TXU Corporation prévoient de construire la plus grande ferme éolienne du monde d’une puissance de 3000 mégawatts.



La Chine, qui reste en 2005 le 3 plus gros producteur d’énergie électrique derrière les États-Unis (4 239 TWh) et l’Europe (3 193 TWh) avec 2 500 TWh produits (source Agence Internationale de l’Énergie), est devenu le 5 producteur mondial d’énergie éolienne en 2007 derrière l’Allemagne, l’Espagne, les États-Unis et l’Inde. Son objectif est une puissance éolienne installée de 20 GW en 2020, soit une augmentation de plus de 1 GW par an. Cet effort est malgré tout extrêmement modeste en regard de sa production d’électricité qui a augmenté de 860 TWh en 3 ans (1 640 TWh en 2002), essentiellement par une multiplication de centrales au charbon. Ce pays a déclaré récemment (10.02.2007) ne pas avoir les moyens de passer aux énergies propres (voir lien).

Le Royaume-Uni qui voit ses ressources pétrolières de la Mer du Nord diminuer rapidement année après année, a décidé d’exploiter au plus tôt son gisement éolien qui est le plus important d’Europe. Plusieurs projets en cours sont les plus importants au monde dans la situation actuelle.

Au Canada, la production d’électricité par le vent est en augmentation, surtout dans les Prairies et au Québec. Dans cette dernière province, la compagnie d’état Hydro-Québec achète déjà 200 GWh à des producteurs privés de la région gaspésienne. Le gouvernement fédéral a annoncé un programme incitatif qui devrait porter la puissance installée à 10 GW d’ici la fin de 2015 (source ACEE Canadienne).

Une éolienne du Plateau de Millevaches

Ferme éolienne à Tehachapi Pass, Californie

Principales sociétés productrices d’énergie éolienne Les principaux producteurs d’énergie éolienne dans le monde sont (par ordre décroissant de puissance installée en mégawatt, fin 2007) :



Iberdrola (Espagne) (plus de 5.000 mégawatts installés)

FPL Energy (Etats-Unis) (4.000 MW)

Acciona (Espagne) (plus de 2.000 MW)

Babcock Brown (Australie) (vers 1.500 MW)

Endesa (Espagne) (plus de 1.000 MW)

EDP (Portugal) (plus de 1.000 MW)

L’éolien en Europe

L’UE a décidé de produire 20 % de son électricité en énergie renouvelable, propre et sûre d’ici 2020. Ceci ne peut se faire sans éoliennes offshores, et donc sans établir un réseau électrique interconnecté capable de livrer l’électricité produite avec irrégularité en mer baltique ou en mer du Nord au reste de l’Europe, ce qui est une des deux priorités annoncées par le commissaire européen à l’énergie Andris Peibalgs fin nov 2007. Celui-ci a confié une mission de coordination à l’Allemand Goerg Wilhmelm Adamowitsh.

La capacité de production électrique éolienne déployée en Europe a augmenté de 154 % entre 2000 et début 2006, ce qui constitue plus de la moitié des nouvelles capacités de production installées durant cette période.

Carte de la puissance éolienne installée en Europe fin 2007

L’éolien en France

Selon EDF, parmi les énergies renouvelables, l’éolien a le plus fort potentiel de développement et représentera une part majoritaire dans la production d’énergies renouvelables hors hydraulique. L’éolien apportera ainsi sa contribution à l’indépendance énergétique de la France.

Deuxième gisement éolien d’Europe (ressources en vent) après le Royaume-Uni, la France tente actuellement de combler le retard accumulé dans son exploitation. L’obligation faite à EDF de racheter l’électricité d’origine éolienne à plus du double de son prix de revient et ce, contre l’avis de la Commission de régulation de l’énergie rend les investissements éoliens rentables. Les objectifs affichés pour l’éolien sont de 10 000 MW en 2010 (6 000 à 9 000 éoliennes).

Éoliennes dans l’Aude

Ce qui représentait 1.718 éoliennes au 1er septembre 2007 (DOM / TOM compris).

L’éolien au Québec

La politique énergétique du Québec prévoit le développement de projets éoliens totalisant 4.000 MW d’ici 2013. Le développement du potentiel éolien du Québec se fait essentiellement par le recours aux entreprises privées qui sont sollicitées via un système d’appels d’offre. Plusieurs groupes réclament plutôt que la Société d’état Hydro-Québec développe elle-même ses propres projets éoliens et qu’elle demeure propriétaire des moyens de production d’électricité, comme c’est le cas avec la grande majorité des centrales hydroélectriques de la province.