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Différentes technologies éoliennes pour différents marchés


Le marché éolien se divise en deux grands segments : l’éolien terrestre, segment historique et relativement mature, représentant plus de 95 % de la capacité éolienne installée, et l’éolien offshore. Même si la technologie offshore est aujourd’hui coûteuse à l’installation, elle est prometteuse car elle bénéficie, par rapport à la branche terrestre, de meilleures conditions de vent, qui permettraient un plus grand nombre d’heures de fonctionnement sur l’année (de 3 000 h à 5 000 h contre environ 2 000 h pour le terrestre). Les technologies éoliennes se différencient par le marché exploité (conditions météorologiques, maturité de la technologie capable d’exploiter ce marché, etc.).



Les différents types d’éoliennes


=> Éoliennes « standard » : des éoliennes d’une puissance de 2 à 3 MW, équipées de rotors (la partie constituée du moyeu et des pales) de grandes dimensions. Ces éoliennes constituent la grande majorité de la capacité installée au monde et utilisent des vitesses moyennes de vent comprises entre 6 et 12 mètres par seconde (m/s) pour fonctionner et assurer une production électrique.

=> Éoliennes « vents faibles » : une appellation qui couvre les machines adaptées à des régimes de vent avec des vitesses de 3 à 6,5 m/s. Ces machines sont actuellement en cours de développement et test.

=> Éoliennes « spécifiques » : insulaires, furtives, zones froides, et « passe partout » : le marché des zones insulaires et des zones difficiles d’accès se développe avec des machines d’une puissance de l’ordre de 1 à 2 MW, et une spécificité pour les zones cycloniques qui requièrent des éoliennes rabattables, avec de nombreuses installations déjà en opération.

=> Le « petit éolien », qui se limite aux éoliennes dont la puissance est inférieure à 100 kW pour des applications principalement à usage individuel et non raccordé, qu’il s’agisse d’une maison, d’une ferme isolée ou bien d’un bateau de plaisance, pour ne citer que les exemples les plus courants.

=> Éoliennes moyennes : la plupart du marché éolien en mer installé et en exploitation est constitué aujourd’hui de machines issues directement de la technologie de l’éolien terrestre. De capacité moyenne (2 à 3 MW), elles sont posées en mer sur des fondations qui peuvent aller du socle par gravité – pour le format le plus simple – au monopieu – pour le plus répandu – en passant par le jacket (une fondation en treillis tubulaire) pour la structure en acier plus complexe, par les structures en béton ou bien les tripodes. La profondeur d’eau pour une installation économiquement viable reste aujourd’hui à un maximum de 40 mètres.

=> Grandes éoliennes : les nouveaux modèles en cours de déploiement ont une puissance pouvant aller jusqu’à 6 MW, mais des prototypes de 7, 8 et 10 MW ont été annoncés par les constructeurs. Le diamètre du rotor peut dépasser les 150 mètres, faisant de l’éolienne offshore une des machines tournantes les plus grandes du monde.

=> Éoliennes géantes : des prototypes en étude envisagent des puissances de 10 à 20 MW par éolienne avec, entre autres, l’objectif de réduire le coût unitaire d’installation par mutualisation des autres coûts structurels (logistique, raccordement, fondations, etc.).

=> Éoliennes flottantes : elles permettront d’exploiter le potentiel de l’éolien à des profondeurs d’eau plus importantes, comme celles que l’on trouve en Méditerranée ou en Atlantique dès que l’on s’éloigne des côtes. Les premiers prototypes sont en construction/test.


Pour que la filière se développe, les innovations et/ou sauts technologiques doivent répondre à l’une des cibles suivantes :
  • augmenter la taille du marché exploitable : les technologies existantes demandent des conditions minimales d’opération (vitesse et régularité des vents, nature des sols et sous-sols, profondeurs, etc.). Des avancées technologiques permettront d’exploiter des marchés aujourd’hui inaccessibles, tels que des zones de faibles vents, cycloniques, ou encore des profondeurs en mer importantes ;
  • réduire le coût du kWh produit : les coûts sont majoritairement liés au type de parc éolien choisi. En particulier pour l’offshore, cela dépend de la profondeur, de la distance aux côtes, de la productivité et de la fiabilité des turbines choisies, de la qualité de vent et de la météo (cruciale pour les opérations de maintenance). À l’horizon 2020, les perspectives de progrès permettent d’envisager pour l’éolien une baisse de coût de 15 % à 20 %. Tant que la parité réseau n’est pas atteinte, la filière dépend largement du soutien financier octroyé par l’État ;
  • améliorer la qualité de la prestation : des services rendus au système électrique permettront une meilleure intégration de l’éolien et une augmentation de sa part dans le mix énergétique. On pourra citer, par exemple, le lissage et la prévisibilité de la production, l’exploitation et la maintenance de l’éolien offshore, la participation à l’équilibre du réseau, au réglage en fréquence ou en tension, et l’optimisation des programmes de production et de la qualité du courant ;
  • minimiser les risques inhérents aux opérations, afin de mieux maîtriser l’impact sur les coûts et sur la qualité de la prestation ;
  • garantir une bonne insertion environnementale et sociétale avec des niveaux d’impacts minimaux ou même, selon des études récentes sur l’éolien en mer, se servir de l’éolien comme vecteur de développement de la biodiversité.