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A propos des éoliennes – Comment ça marche ?

La technique de l’ « éolienne » est millénaire. Elle permet de transformer l’énergie du vent en énergie mécanique. Cette énergie mécanique était jadis utilisée principalement pour moudre le grain. Les gigantesques éoliennes actuelles, en mer ou à terre (offshore ou onshore), produisent de l’électricité qui est injectée sur les réseaux publics.

L’énergie éolienne fait partie des énergies dites « renouvelables » (principalement le vent et le soleil) parce qu’elles sont « inépuisables » à l’encontre des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) dont les réserves dans le sous-sol sont évidemment « épuisables ».

L’avantage majeur proclamé des énergies renouvelables (ENR) est qu’elles sont perçues comme « propres » (ou « vertes ») car elles ne seraient responsables que de très faibles émissions de gaz à effet de serre (GES), un atout majeur dans la lutte contre le réchauffement du climat. Mais cette qualité « verte » qui semble « aller de soi » (le vent est certes inépuisable et « propre ») correspond-t-elle, dans l’usage industriel de l’énergie éolienne, à la réalité scientifique des faits ? 

  1. Electricité « éolienne » et impacts environnementaux

L’électricité produite par une éolienne est handicapée par le fait que la puissance générée dépend, à chaque instant, de la vitesse du vent (pour être précis : la puissance électrique générée varie à tout instant comme le cube de la vitesse du vent). Cette puissance « brute » est injectée comme telle dans le réseau de transport d’électricité. Et c’est là que les choses se compliquent. En effet, un réseau électrique est une « machine » complexe qui doit, à tout moment, distribuer aux consommateurs une puissance électrique qui équilibre au plus près la demande de ceux-ci. En Belgique, cette fonction est remplie par le gestionnaire du réseau de transport d’électricité ELIA.

Que faire donc si une importante production d’énergie électrique « éolienne » vient perturber de manière aléatoire cet indispensable équilibre ? La réponse est complexe. Trois moyens techniques sont mis en œuvre pour assurer au mieux et de manière permanente, la stabilité (en tension et en fréquence) de la puissance disponible sur les réseaux de transport. Chaque moyen a des conséquences importantes sur les coûts « écologiques », « sociaux » et « financiers » de l’énergie électrique.

  • Arrêter les éoliennes en cas de production d’électricité excessive. Double pénalité économique :
    • Suivant la réglementation en vigueur, l’opérateur éolien est payé (in fine par les consommateurs) pour l’électricité qu’il ne produit pas pendant l’arrêt imposé à ses machines.
    • La production excessive correspond à un surinvestissement coûteux dans les capacités de production et de transport des réseaux.
  • Forcer les consommateurs à adapter leur usage de l’électricité au rythme de la production éolienne et/ou stocker cette production pour répondre en temps utile à la demande des consommateurs. Le coût « social » et économique de ces procédures est considérable et encore mal compris.
  • Equiper le réseau de distribution de capacité de réponse (d’équilibrage) aux variations aléatoires de la production éolienne. Cette pratique est utilisée de manière courante. Elle met en œuvre des centrales thermiques (gaz) émettrices de GES (CO2), ce qui va à l’encontre des objectifs « climatiques » prioritaires de réductions des émissions de GES. En conséquence, les déclarations d’ « évitement d’émissions de CO2 » par kWh consommé, émanant aussi bien des promoteurs éoliens que des autorités politiques qui cautionnent celles-ci, sont dépourvues de signification car impossibles à démontrer.

  1. La place de l’éolien onshore en Wallonie. Quelques données chiffrées importantes

Remarque préalable : parce que la production d’électricité « éolienne » est intermittente, il est  faux de dire (comme le font de manière inexcusable les promoteurs éoliens) qu’un parc éolien alimente X milliers de ménages. En réalité, puisque le taux de charge (voir définition au § xx) d’un parc éolien en Wallonie est d’environ 20 %, ce parc éolien n’alimente ces X milliers de ménages que à hauteur de 20 % de leurs besoins en électricité au cours d’une année. Ce fait est bien sûr, essentiel.

2.1 Production et consommation d’électricité en Belgique

Les données utilisées ci-dessous (année 2021) proviennent de la FEBEG (www.febeg.be/fr/statistiques-electricite) 

  1. Le réseau de transport d’Elia a distribué 84 TWh aux consommateurs belges, dont origine (A) :
    • 49,7 %  nucléaire (pilotable)
    • 30,6 %  thermique  (pilotable)
    • 7,2 %    éolien onshore (intermittent)
    • 5,1 %    éolien offshore (intermittent)
    • 5,8  %   solaire (intermittent)
    • 1,6  %   divers

Soit 80,3 % d’électricité pilotable et 19,7 d’électricité « fatale ».

  1. La capacité nominale de production installée en Belgique est de 28 GW, dont répartition (B) :
    • 21,3 %  nucléaire (pilotable)
    • 26,6 %  thermique (pilotable)
    • 9,9 %    éolien onshore (intermittent)
    • 9,1  %   éolien offshore (intermittent
    • 25,5 %  solaire (intermittent)
    •  7,6  %  divers

Soit 47,9 % de capacité de production pilotable et 44,5 % de capacité de production « fatale ».

  1. Le taux de charge (C) de chacune des technologies de production est (année 2021) :
    • 96,7 %  nucléaire
    • 36,1 %  thermique
    • 17,9 %  éolien onshore
    • 34,4 %  éolien offshore
    • 9,0 %    solaire
  2. La capacité effective (D) de la production installée pour chaque technologie s’obtient en effectuant le produit D = B x:
  • 20,6 %  nucléaire
  • 9,6 %  thermique
  • 1,2 %  éolien onshore
  • 3,1 % éolien offshore
  • 2,3 % solaire

En normalisant ces pourcentage à 100 %, on voit que les capacités de production effectives normalisées en Belgique en 2021 (DN) ont été de :

  • 55,97 %  nucléaire
  • 20,08 %  thermique
  •   3,26 %  éolien onshore
  •   8,42 %  éolien offshore
  •   6,25 %  solaire

Ces valeurs de DN montrent la contribution extrêmement faible de l’éolien onshore à la fourniture d’électricité en Belgique en 2021.

2.2 L’impact de l’éolien onshore sur le climat

Rappelons d’abord que l’objectif premier de la production d’électricité à partir de l’énergie éolienne est le CLIMAT. Il s’agit en effet de déployer une production d’électricité dont les émissions de CO2 (par kWh consommé) soit significativement inférieures à celles du mix énergétique en l’absence d’éoliennes.

Le mécanisme des Certificats Verts (CV), dans le cas éolien, fonctionne comme suit :

« La production d’un kWh éolien évite la production d’un kWh thermique (gaz). Or la production d’un kWh gaz émet 456 g de CO2. Donc la production d’un kWh éolien évite l’émission de 456 g de CO2. »

« Un CV (valeur 75 €) est attribué au producteur éolien pour chaque MHh injecté sur le réseau public. De plus, cette injection est prioritaire et « déplace » donc, de droit, la production d’électricité d’autres technologies (dont gaz et nucléaire). »

Ce mécanisme récompense l’ « évitement de CO2 » de la production d’électricité éolienne.

 Mais dans quelle mesure cet « évitement » est-il réel ?

En effet, la puissance de l’électricité éolienne produite est, par nature, intermittente et donc techniquement impropre à la consommation via les réseaux publics. Le faible taux de charge de l’éolien onshore (voir valeur de 17,9 % pour l’année 2021 ci-dessus) est une conséquence directe et mesurée de cette intermittence.

Donc, pour rendre « consommable » l’électricité éolienne (c’est-à-dire stable en voltage et en fréquence), les réseau publics doivent compenser l’intermittence en injectant une certaine quantité d’électricité « régulatrice » provenant de sources pilotables, (principalement des centrales au et ce gaz), de façon à permettre la consommation de l’électricité éolienne en mélange avec les électricités produites par des sources « classiques ».

Il s’en suit que la consommation d’électricité éolienne via les réseaux publics n’est possible que s’il y a émission de CO2 par les centrales (principalement)  thermiques chargées de compenser l’intermittence de la production éolienne.

Or cette réalité est volontairement ignorée par les vendeurs d’électricité éolienne et par l’ensemble du monde politique, tant au niveau de l’Union Européenne qu’aux différents niveaux de pouvoir en Belgique.

Tant que cette question ne sera pas prise en compte de manière objective et scientifique, il est impossible aux citoyens (et particulièrement les riverains des parcs éoliens en fonctionnement ou en projet) de faire un arbitrage correct entre les avantages possibles et les inconvénients certains des parcs éoliens.

Pour corriger cette situation lourde de conséquences environnementales et économiques, il est indispensable de faire des mesures exhaustives de l’intensité en CO2 (kg CO2 par kWh consommé) des réseaux publics de distribution d’électricité. Or de telles mesures sont complexes. Toutefois, des modélisations des émissions de CO2 par les boucles production-consommation d’électricité sont parfaitement réalisables par des organismes compétents.

L’asbl VdR-WmR interroge le Gouvernement wallon sur cette question cruciale depuis plusieurs années. Elle l’a fait de manière formelle dans deux occasions récentes :

  • La préparation de la « Norme sectorielle » (2020) par Mme la ministre C. Tellier (Références …)
  • La préparation de la « Pax eolienica II » (2023) par Mr le Ministre Ph. Henry (Références …)

Dans les deux cas, sous la pression de la Fédération EDORA (et autres), les Ministres ont refusé de prendre en considération les questions de l’asbl fondées sur des données techniquement opposables et sur des dispositif légaux garantissant le droit des citoyens à la participation à l’élaboration de dispositifs publics ayant un impact certain sur l’environnement.

Affaire à suivre.