03 - Les éoliennes ne font rien pour le climat

La plupart des objections et des recours contre les éoliennes est essentiellement basée sur des avis subjectifs, qui de ce fait peuvent être contrés par des arguments politiques.  

Exemples :

• Impact sur le paysage : on est en droit de trouver beau un champ d’éoliennes, évoquant le merveilleux d’une énergie propre, décarbonée et symbole du progrès technique.

• Impact sur l’environnement : si le bénéfice pour la planète est positif, on peut alors accepter une dégradation locale de l’environnement, ainsi que la perte de zones de pêche en mer.

• Impact sur le coût de l’électricité : on peut accepter de subventionner largement la construction des éoliennes si le bénéfice qu’on espère en tirer est positif avec une énergie décarbonée.

En fait, la justification des éoliennes repose sur le postulat [1] que cette énergie est décarbonée et renouvelable. Or, si le vent est effectivement renouvelable, les machines qui la récoltent ne sont pas durables et doivent être renouvelées en fin de vie après une vingtaine d’années de fonctionnement.

En regard de ces avis subjectifs et discutables que nous opposons à ces projets de parcs éoliens, il y a un fait démontrable, et donc indiscutable, qui est leur inutilité, voire leur nocivité vis-à-vis du but recherché qui est la réduction des émissions de CO2. 

Merci à Eric Guillot pour cette illustration

Dans cet objectif, nous vous proposons d'analyser les émissions de CO2 sur la totalité de ce qu’on appelle le cycle de vie de l’éolien, depuis sa construction à son démantèlement.

Émissions de CO2 lors de la construction et la mise en service

La réalisation des parcs éoliens est source d’émissions de CO2 du fait de l’énergie utilisée à chaque étape du projet. En effet, il faut prendre en compte les émissions produites lors de l’extraction des matières premières, de la fabrication des éoliennes et des outillages, du transport sur site, des forages, du béton utilisé lors de la pose, de leur raccordement au réseau, etc. ainsi que lors des opérations démantèlement et de recyclage en fin de vie.

On peut ainsi évaluer, selon certaines études d’Analyse du Cycle de Vie [2], les émissions de CO2 à près de 2 tonnes par kWh, soit 15 000 tonnes pour la construction d’une éolienne marine de 8 MW. Si on étale ces 15 000 tonnes de CO2 sur une durée de fonctionnement de 20 ans, on obtient 11,4 g CO2/kWh, soit les ¾ de la totalité les émissions de CO2 sur tout le cycle de vie hors démantèlement donné par l’ADEME  [3] qui est de 15,6 gCO2/kWh pour l’éolien off-shore.

Émissions de CO2 en phase d’exploitation

Une éolienne n’émet en théorie pas de CO2 lors de son fonctionnement. Seuls les moyens de maintenance, comme des bateaux, ou autres outillages et produits [4] utilisés lors des opérations d’entretien et de réparations sont à prendre en compte. La différence entre 15,6 gCO2/kWh pour la totalité du cycle de vie hors démantèlement, et 11,4 g CO2/kWh d’émissions de CO2 lors de la fabrication et la mise en place étalées sur 20 ans, donne une valeur de 4,2 g CO2/kWh en phase d’exploitation.

Un peu de technique

Le rotor des éoliennes est asservi par des capteurs (anémomètre et girouette) fixés au sommet de la nacelle, et une motorisation puissante qui l’oriente automatiquement de façon à être en permanence face au vent. De même, les pales du rotor sont motorisées de façon à permettre d’en modifier le pas pour s’adapter à la vitesse du vent. Ces automatismes sont gérés par un système de contrôle-commande installé dans la nacelle, et lui-même raccordé par un réseau informatique à un poste de pilotage du champ d’éoliennes situé à distance. Lorsqu’il n’y a pas de vent, ces mécanismes sont alimentés par des batteries, et lorsque les batteries sont épuisées, par un prélèvement électrique sur le réseau.

La puissance nominale, de l’ordre de 8 MW pour une éolienne en mer, n’est atteinte qu’entre 50 et 90 km/h de vent. Sur cet intervalle, la puissance est stabilisée à 8 MW par le système d’orientation des pales qui permet à l’éolienne de s’effacer progressivement par rapport au vent jusqu’à arriver à une position neutre lorsque la vitesse du vent est supérieure à 90 km/h, seuil où la production doit être arrêtée par effacement des pales pour protéger l’éolienne.

Entre 10 et 50 km/h, la puissance obtenue est une fonction du cube de la vitesse du vent, ce qui signifie qu’on a 8 fois moins de puissance pour une vitesse du vent divisée par deux. Ainsi on obtient seulement une puissance de 1 MW pour un vent à 25 km/h, de 125 kW pour un vent à 12,5 km/h, selon la courbe ci-dessous.

 En dessous de 10 km/h, le vent n’a pas la force de faire tourner les pales, et on a donc une puissance nulle.

Courbe de puissance d'une éolienne

Ceci explique que, même si l’éolienne semble tourner 75% du temps (6570 heures par an sur 8760), on obtient sur la durée une puissance moyenne inférieure à la puissance nominale, selon un pourcentage que l’on nomme le facteur de charge. Le retour d’expérience sur des champs d’éoliennes en mer au Danemark ou en Écosse donne une valeur de l’ordre de 35% (3000 heures effectives), bien meilleur donc que les 25% (2200 heures) obtenus au mieux sur les éoliennes terrestres, ce qui fait l’intérêt de l’éolien en mer.

La « fatalité » de la source d’énergie, en d’autres termes l’intermittence due aux caprices du vent, impose l’utilisation d’autres sources d’énergie pour pallier l’absence de production sur les périodes où la vitesse du vent est inférieure à 10 km/h et donc insuffisante pour entraîner l’éolienne, ou au contraire lorsque la vitesse du vent devient trop importante. 

C’est alors qu’interviennent des centrales à énergie fossile, qui sont capables de prendre le relais rapidement. En France, on n’a plus aucune centrale à fuel en service, et seulement 2 centrales à charbon qui devraient être fermées dans l’année [5]. On utilise alors des centrales à gaz qui ont l’avantage de produire moins de CO2 par kWh que d’autres énergies fossiles, et capables de démarrer dans la minute où l’on a besoin d’électricité.

Le nucléaire n’est pas bien adapté à cet usage, n’étant pas assez agile, car il lui faut plusieurs dizaines de minutes pour réduire sa puissance, voire une demi-journée pour l’arrêter ou redémarrer.

En conséquence, si une éolienne en exploitation n’émet que 4,2 g de CO2 par kWh produit, il faut ajouter à ce chiffre 443 gCO2/kWh de la combustion du gaz qui a pris le relais les 65% restant, soit 8 MW x 8760 heures x 65% x 0,443 kgCO2/MWh = 20 180 tonnes de CO2 pour une année de fonctionnement, à ajouter aux 8 MW x 8760 heures x 35% x 4,2 kgCO2/kWh = 103 tonnes de la seule éolienne.

Pour l’ensemble des 660 éoliennes des 11 parcs marins prévus à terme dans la PPE, soit un total de 5,2 GW de puissance électrique installée, mais seulement 1,8 GW de puissance moyenne effective à 35%, on aura un total des émissions de l’ordre de 13,5 millions de tonnes de CO2. Tout ceci pour une puissance effective égale à celle de 2 réacteurs nucléaires comme Fessenheim, dont l’exploitation n’aurait émis que 6 gCO2 par kWh, soit seulement 72 000 tonnes de CO2 sur l’année en considérant un facteur de charge de 80% du aux périodes de maintenance programmées, soit près de 200 fois moins.

Bilan carbone en exploitation éoliennes vs nucléaire

Émissions de CO2 sur la totalité du cycle de vie

On voit que le bilan carbone des éoliennes est très mauvais. Avec 15 000 tonnes de CO2 émises pour la construction d’une éolienne de 8 MW, auxquelles il faut ajouter 2060 tonnes d’émissions dues à son exploitation sur 20 ans (103 x 20), ainsi que 403 600 tonnes (20180 x 20) d’émissions de CO2 des centrales à gaz nécessaire à la compensation du facteur de charge, soit au total 405 660 tonnes. Sur 20 ans, une éolienne de 8 MW sera donc la source de près d’un demi-million de tonnes de CO2.

En d’autres termes, ne pas construire une éolienne marine fait économiser 35 000 tonnes de CO2 la première année, puis plus de 20 000 tonnes par an pendant 20 ans.

Conclusion

La France s’est tiré une balle dans le pied en définissant dans la PPE et son décret d’application des objectifs en termes de moyens (nombre d’éoliennes, fermes solaires, et autres installations) au lieu de se donner des objectifs en termes de réduction des émissions de CO2.

Dans un pays où l’énergie électrique est majoritairement produite par des combustibles fossiles polluants comme le charbon, le lignite où le fioul, l’installation d’éoliennes permet effectivement d’économiser jusqu’à 1 kg de CO2 par kWh de consommation électrique. De même l’installation d’une centrale à gaz permet d’économiser 600 g de CO2 par kWh, en remplaçant la combustion de charbon ou de lignite.

Dans un pays comme la France, où l’électricité est déjà décarbonée à 93% grâce aux centrales nucléaires, chaque éolienne installée ne fait que remplacer de l’électricité décarbonée, par une électricité carbonée du fait des centrales à gaz nécessaires pour lisser la production électrique, et donc aggrave le problème au lieu de le résoudre. De plus, la priorité étant donnée contractuellement aux énergies renouvelables, on est même conduit parfois à limiter la production d’électricité nucléaire, ce qui a pour effet d’augmenter leur usure et le prix du kWh produit.

Remplacer des centrales nucléaires par des éoliennes est une absurdité…

Notre consommation d’énergie en France est à 25% électrique, et ce pourcentage est amené à augmenter considérablement, si on l’en juge par les différents projets d’électrification, comme la voiture, et les éoliennes ne sont pas la solution.

Jean-Paul Arnoul
Pour le collectif "Vigies de la côte des Avens"

[1] Postulat : Principe que l’on demande d’admettre comme vrai sans démonstration

[2] Voir : https://www.contrepoints.org/2014/02/16/156807-eoliennes-quel-est-leur-vrai-bilan-carbone

[3]  Voir : https://www.bilans-ges.ademe.fr/documentation/UPLOAD_DOC_FR/index.htm?renouvelable.htm

[4] Notamment de l’huile pour la lubrification (environ 200 litres par éolienne)

[5] Saint-Avold en Alsace, et Cordemais près de Nantes qui vient d’être prolongée jusqu’en 2024