L'énergie éolienne

Le vent est l’une des premières sources d’énergie à avoir été utilisée par l’humanité. Il fait toujours naviguer les bateaux à voile et tourner des moulins, notamment.

Depuis la fin du XIXe siècle, on s’en sert aussi pour produire de l’électricité.

De nos jours, les éoliennes, appelées aussi aérogénérateurs, utilisent l'énergie cinétique du vent pour entrainer des hélices. L'énergie mécanique ainsi créée est ensuite transformée en énergie électrique grâce à un générateur.

Les ancêtres de nos éoliennes sont les moulins à vent utilisés jadis - et aujourd’hui encore dans certaines régions du monde - pour moudre des céréales, écraser des olives, produire de l’huile, actionner une pompe d'irrigation ou de drainage.

Les premiers moulins à vent sont apparus en Perse vers le VIIe siècle av. J.-C. Les premières pompes à vent, quant à elles, ont été utilisées dès le IXe siècle en Asie centrale, avant de se répandre progressivement en Inde, en Chine, puis en Europe, notamment aux Pays-Bas, dès le XVIIe siècle, pour pomper l'eau des polders.

Au XIXe siècle plusieurs inventeurs furent à l’origine de nos éoliennes modernes.

En 1868, l’industriel français Ernest-Sylvain Bollée, qui dirigeait une fonderie de cloches, déposa le brevet d’une éolienne qui porte son nom destiné au pompage de l’eau. De 1872 à 1933, les éoliennes Bollée furent produites en France à environ 350 exemplaires. C’est lui qui, en déposant son brevet, utilisa pour la première fois le mot « éolienne », dérivé de Éole, le dieu grec du vent, en tant que nom commun.

Lors de l’hiver 1887-1888, pour alimenter sa maison en énergie, l’Américain Charles Francis Brush construisit dans son jardin, la première éolienne à fonctionnement automatique destinée à la production d’électricité. Haute de 17 m et dotée d’une multitude de pales en bois de cèdre, elle délivrait une puissance de 12 kW.

La première éolienne « industrielle » génératrice d'électricité fut mise au point par le météorologue et inventeur danois Poul La Cour, en 1890, pour produire de l’hydrogène par électrolyse.  Avec cet hydrogène, il a fabriqué un gaz d’éclairage pour illuminer le terrain scolaire de la petite ville d’Askov. L’hydrogène étant inflammable, son installation provoqua plusieurs explosions qui firent voler en éclat les vitres de l’école ! 

Dans les années 1950 et 1960, plusieurs éoliennes expérimentales furent testées en Électricité de France (EDF). Il fallut cependant attendre les années 1970, et le premier choc pétrolier, pour constater un regain d’intérêt pour cette forme d’énergie. Le Danemark joua très vite un rôle de pionnier.

En 2020, l’éolien produisait près de 57 % de l'électricité de ce pays en couvrant plus de 40 % de sa consommation électrique totale.

Une éolienne moderne se compose des éléments suivants :

• Le mât qui supporte le rotor à une hauteur suffisante pour permettre son mouvement. Il abrite généralement une partie des composants électriques et électroniques.
• Le rotor qui est relié à un générateur électrique. Il est doté de plusieurs pales.
• La nacelle, montée au sommet du mât, qui abrite certains composants mécaniques, pneumatiques, électriques et électroniques nécessaires au fonctionnement de la machine
• Dans le cas des parcs éoliens, un poste de livraison permettant de relier les machines au réseau électrique.

Il existe plusieurs types d’éoliennes, classées selon leur taille et leur puissance :

• les micro-éoliennes : diamètre de rotor de 0,5 à 2 m ; de 100 W à 1 kW.
• les petites éoliennes : diamètre de rotor de 2 à 12 m ; de 1 kW à 36 kW.
• les éoliennes moyennes : diamètre de 12 à 35 m entre 36 et 350 kW.
• les grandes éoliennes : diamètre de rotor de 35 à 125 m : 350 kW à 5 MW.
• Le petit et le moyen éolien inférieur sont adaptés à l'équipement de particuliers, d'exploitants agricoles et d'entreprises. Les moyennes et grandes éoliennes sont destinées à la production d'électricité pour le réseau.

L’énergie éolienne est une énergie 100 % naturelle, renouvelable et durable. Produite grâce au souffle du vent, elle ne génère aucune pollution. Elle offre un rendement supérieur en hiver, le vent étant généralement plus fort à la mauvaise saison, lorsque les besoins des consommateurs sont plus importants.

Dépendante du vent, la production de l’énergie éolienne reste difficile à prévoir et donc à planifier. Une éolienne a besoin d’un vent d’au moins 15 km/h pour démarrer et, pour des raisons de sécurité, elle s’arrête de fonctionner en cas de vents supérieurs à 90 km/h.

Les experts des énergies renouvelables voient dans le mix énergétique, combinant éolien, solaire et géothermie des solutions prometteuses pour résoudre les problèmes liés à l’imprévisibilité de l'éolien.

Une des solutions consiste à « stocker » les productions excédentaires des éoliennes en les associant à des techniques de pompage-turbinage dans des centrales hydro-éoliennes.

Enfin, dans les pays disposant d’un littoral maritime, les parcs éoliens off-shore offrent un facteur de charge beaucoup plus élevé que les parcs terrestres.

En Suisse, l’implantation de grandes éoliennes se heurte à l’opposition d’organisations et de riverains qui invoquent emprise sur le sol, bruit excessif, ainsi qu'un impact sur le paysage et la faune, les oiseaux migrateurs et les rapaces étant particulièrement concernés par le risque de collision. Selon les experts, cependant, le nombre de ces collisions peut être réduit grâce à des interruptions momentanées et acceptables de l’exploitation, notamment lors des phases migratoires des volatils.

D'une puissance de 28 kW, la première centrale éolienne helvétique a été mise en service en 1986 à Langenbruck (BL). En 2020, la Suisse comptait environ quarante installations, qui produisaient au total quelque 140 gigawattheures (GWh). Situé sur le Mont-Crosin, non loin de Saint-Imier, dans le Jura bernois, le plus grand parc éolien compte seize turbines à vent qui totalisent une puissance de 37,2 MW. D'autres installations plus modestes ont été construites dans la vallée du Rhône (VS) à Entlebuch (LU) et à Gütsch ob Andermatt (UR).

Compte tenu de son potentiel, en raison des oppositions et des obstacles administratifs, la Suisse est à la traîne par rapport à nombre d’autres pays développés ou en voie de développement. Selon Markus Geissmann, chef du secteur énergie éolienne à l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), en 2020, le nombre d’éoliennes en service dans le seul land allemand du Baden-Wurtemberg, limitrophe de la Suisse, équivalait au nombre d’éoliennes que la Suisse compte installer d’ici à 2050 ! 

Selon une étude de Meteotest AG, sur mandat de l’OFEN, si 30 % du potentiel éolien durablement disponible dans notre pays étaient exploités, la Suisse pourrait produire 8,9 TWh d’électricité d’origine éolienne par an, dont 5,7 TWh en hiver. À titre de comparaison, la production annuelle de la centrale nucléaire de Gösgen s’élève à environ 8 TWh.

Ces chiffres ne tiennent cependant pas compte du potentiel des petites et des moyennes éoliennes qui pourraient être installées, notamment pour fournir de l'énergie à des sites isolés dans le Jura ou les Alpes, voire sur une grande partie des toits du pays, car les petites éoliennes composites de nouvelle génération, dite à axe vertical ou 3D, sont peu onéreuses, silencieuses, et faciles à entretenir.