L'énergie éolienne se présente comme l'une des solutions majeures pour diminuer les émissions de gaz à effet de serre à l'échelle mondiale. La France, qui s'est engagée à atteindre la neutralité carbone en 2050 en misant sur les énergies renouvelables, dispose du deuxième parc éolien d'Europe.
Si chaque éolienne produit aujourd'hui l'équivalent de la consommation de 1 500 foyers, les premiers prototypes étaient loin d'être aussi performants. De l'antique moulin à vent aux installations ultramodernes, SirEnergies vous explique l'histoire de l'énergie éolienne.
Quelle est l'origine de l'énergie éolienne ?
Comme son nom l'indique, l’énergie éolienne dépend du vent et des courants d'air. Le soleil ne chauffe pas la Terre de manière uniforme (eh oui, certains ont plus de chance que d'autres !).
Dans les faits, cette inégalité crée des zones de pression atmosphérique et de températures diverses autour du globe. Il en résulte des mouvements d'air : il s'agit du vent.
L’énergie mécanique induite par la force du vent permet d'actionner les éoliennes. La vitesse de rotation de ces aérogénérateurs est à l'origine de l'énergie éolienne transformée par un alternateur et évacuée par les lignes électriques qui sont reliées au réseau de distribution.
L'éolienne se compose de 4 parties :
- un mât,
- une hélice (le rotor),
- une nacelle,
- des lignes électriques.
L'énergie éolienne est une source intermittente d'énergie, car sa production dépend des conditions atmosphériques. Elle implique des installations de stockage ou de production en remplacement lors des périodes d'indisponibilité.
L'origine de l'énergie éolienne remonte à l'antiquité, depuis que l'Homme met des voiles au vent. La plus ancienne utilisation de cette énergie est d'ailleurs la marine à voile. Les historiens situent cette période au XIe millénaire avant Jésus-Christ, rien que ça !
Évolution de l'énergie éolienne au fil du temps
Énergie renouvelable désormais omniprésente en France et en Europe, l'éolienne a cependant souffert de l'essor des énergies fossiles au XXe siècle. Nous avons retracé pour vous son évolution, entre découvertes révolutionnaires et défis toujours plus grands.
Généralisation du moulin à vent en Europe
Les premiers moulins à vent sont apparus au Moyen-Orient en l'an 600. Par la suite, ils se sont implantés en Égypte avant d'apparaître en Europe peu avant l'an 1000.
La Grande-Bretagne fut la première à expérimenter les moulins à vent sur le vieux continent. Les autres nations adoptèrent les éoliennes de manière progressive. La généralisation est finalement effective au XIIe siècle.
Les premières éoliennes entièrement automatisées
Il n'en fallait pas plus pour que les esprits les plus brillants s'intéressent à l'énergie éolienne. Les premières éoliennes électriques apparaissent à la fin du XIXe siècle sous l'impulsion de Charles F. Bush à Cleveland (États-Unis). Sans le savoir, il venait de lancer 20 ans d'autonomie électrique grâce à un appareil de 18 m de haut et de 17 m de diamètre.
En parallèle, le météorologue danois Poul La Cour réalise un prototype d'éolienne bâti sur le terrain de l'école de l'Askov. La particularité de ce modèle ? Un nombre réduit de pales pour produire plus d'électricité ! Il s'agit de la première éolienne industrielle.
En 1918, 3 % de l'énergie produite au Danemark provenait déjà de l'éolien. D'autres inventeurs s'attelèrent à rendre les éoliennes plus performantes. C'est le cas du physicien allemand Albert Betz. Il est notamment à l'origine de la limite de Betz, une loi physique établissant le rapport entre la puissance théorique maximale d'un capteur éolien et la puissance incidente du vent qui traverse le dispositif.
Albert Betz découvre ce principe qui s'applique à toutes les éoliennes en 1919. Il publie ensuite les résultats de ses recherches en 1926 dans son livre Wind Énergie.
Le premier parc éolien en mer
Le progrès n'attend pas, les Danois encore moins ! En 1957, c'est au tour de Johannes Juul d'apporter sa contribution en concevant la turbine de Gedser. Avec une puissance de 200 kW, il s'agit de la première turbine à produire du courant alternatif.
Rappelons qu'avant cette avancée majeure, l'éolien était passé au second plan au profit des énergies fossiles. Les chocs pétroliers de 1973 et de 1979 ont permis de relancer ce secteur. Les énergies renouvelables ont le vent en poupe : il n'en fallait pas plus pour partir à la conquête de l'océan.
L'essor des éoliennes flottantes commence réellement en 1991 au large du Danemark. Le premier parc éolien offshore est constitué de 11 turbines d'environ 450 kW. La station de Middelgrunden voit ensuite le jour au large de Copenhague avec des éoliennes flottantes d'une capacité de 40 MW.
La France dispose du deuxième espace maritime mondial. Elle ne possède néanmoins qu'une éolienne en mer au large de Saint-Nazaire installée en 2018. Cette turbine fait toutefois partie d'un plus large projet dont la finalisation est prévue pour 2022.
XXe siècle : des pâles inspirées de l'industrie aéronautique
Grâce à ses recherches effectuées dans une soufflerie aérodynamique, Poul La Cour a posé les fondements de l'éolienne moderne. Une éolienne à rotation rapide, avec un nombre de pales limité, produit plus d'électricité.
L'industrie aéronautique a, pour ainsi dire, permis de faire décoller l'énergie éolienne. En 1983, l'ingénieur français Georges Darrieus met au point la première éolienne à axe vertical. Son principe sur l'effet de portance qui s'exerce sur les ailes d'un avion. Ainsi, l'éolienne de type Darrieus fonctionne, quelle que soit la direction du vent.
L'énergie éolienne se positionne comme l'un des piliers de la transition énergétique
La transition énergétique suppose des sources d'énergie fiables et viables pour réduire notre empreinte énergétique. L'Europe a une avance considérable dans cette lutte, notamment avec la production d'électricité en mer.
La Commission européenne souhaite d'ailleurs multiplier les capacités actuelles par 5 en 2030 et par 25 en 2050. La France ambitionne d'atteindre une capacité installée de 2,4 GW en 2028 et de 5 GW en 2028.
Vous l'aurez compris : l'énergie éolienne est au cœur des enjeux mondiaux de la transition écologique. Si l'éolien se positionne comme l'un des piliers de la transition énergétique, c'est en partie grâce à ses nombreux atouts. Cette source d'énergie :
- Est renouvelable et non polluante,
- Permet de diversifier les ressources énergétiques,
- Facilite la réutilisation des sites de production.
À noter que l'énergie éolienne permet de sécuriser une partie des approvisionnements nécessaires à l'autonomie énergétique. L'électricité est produite près des lieux de consommation, ce qui en facilite la distribution.
Cependant, elle se heurte à de nombreux obstacles. L'acceptation sociétale, la tension sur les matières premières, l'intermittence de la production ou encore le renforcement des réseaux électriques sont autant de défis à relever pour optimiser les rendements de cette source d'énergie.
L'éolien en quelques chiffres
Les enjeux liés à la transition énergétique et le potentiel de l'énergie éolienne font l'objet de nombreuses spéculations. Cependant, en France comme sur le plan international, l'éolien gagne du terrain et constitue un véritable levier vers le développement durable. Voici quelques chiffres qui le prouvent.
L'éolien en France
En 2019, l'énergie éolienne comptait pour environ 6,3 % de la production électrique en France métropolitaine, selon RTE. Il s'agit ni plus ni moins de la principale filière renouvelable derrière l'hydroélectricité.
Le parc éolien français a par la suite atteint une puissance de 18,9 GW au 31 décembre 2021. De nombreux projets (les parcs éoliens terrestres et éoliennes flottantes) sont en cours dans l'Hexagone pour une puissance totale de 13,7 GW.
De plus, la production d'électricité éolienne est passée à 36,8 TWh au cours de l'année 2021. En d'autres termes, 7,8 % de la consommation électrique de notre pays relevait de l'éolien.
L'éolien dans le monde
La filière éolienne mondiale a connu, en 2021, la deuxième meilleure année de son histoire. Le bilan de l'Association mondiale de l'énergie éolienne (WWEA) fait état de 93,6 GW de nouvelles capacités éoliennes déployées.
Cette augmentation significative porte à 837 GW la puissance du parc éolien mondial, soit une hausse de 12 % par rapport à 2020. L'éolien offshore est le secteur le plus concerné par cet essor avec 21,1 GW de nouvelles installations. La puissance cumulée des éoliennes flottantes est passée à 57 GW à la fin de 2021. Bien qu'ayant subi un ralentissement, l'éolien terrestre enregistre 72,5 GW de nouvelles installations, notamment sous l'impulsion de la Chine.
En conclusion, l'énergie éolienne a évolué au fil du temps, passant des moulins à vent aux turbines d'inspiration aéronautique. Cette énergie renouvelable est l'une des plus citées pour relever les défis de la transition écologique.
