Bientôt une éolienne sur chaque toit?
Mark Runacres, professeur de mécanique des fluides à la Vrije Universiteit Brussel et spécialiste des petites et moyennes éoliennes, estime que cela n'arrivera pas. "Il faut suffisamment de vent, sans trop de turbulences, ce qui pose problème dans la plupart des zones résidentielles. En outre, plus l'éolienne est grande, plus elle est amortie rapidement. Pour les gros consommateurs ou les coopératives, l'énergie éolienne présente un grand potentiel. De préférence en combinaison avec des panneaux solaires."
Qui est Mark Runacres?
Mark Runacres est chercheur et professeur au département des sciences industrielles de la Vrije Universiteit Brussel. Ses domaines d'expertise sont la mécanique des fluides et l'énergie éolienne. Il est l'expert belge en matière d'éoliennes de petite et moyenne taille. Il est notamment président de l'EAWE Technical Committee on Small Wind Turbines, membre de l'IEA Wind Task et expert auprès de l'International Electrotechnical Commission.
Comment fonctionne une éolienne?
Une éolienne est généralement constituée d'un mât sur lequel se trouve une nacelle avec un rotor et deux ou trois pales. Le vent exerce une force sur les pales et les fait tourner. Ce mouvement est transmis dans la nacelle à un générateur qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. L'énergie électrique est ensuite convertie en énergie utile. Le professeur Runacres: "Les éoliennes que vous voyez dans notre paysage se ressemblent toutes. Leur conception a fait l'objet d'une réflexion approfondie et leurs performances sont excellentes. Je mettrais donc en garde contre les conceptions très atypiques. Elles ne sont pas performantes. Comparez ça à la conception d'un vélo. Jusqu'à présent, on n'a pas encore développé un modèle de vélo radicalement différent qui offre les mêmes performances que le design actuel."
Les éoliennes que vous voyez dans notre paysage se ressemblent toutes. Leur conception a fait l'objet d'une réflexion approfondie et leurs performances sont excellentes
Y A-T-IL ASSEZ DE VENT?
En règle générale, une éolienne a besoin d'une vitesse de vent minimale de 5 m/s pour fonctionner de manière rentable. En d'autres termes, 5 m/s est la vitesse de démarrage de l'éolienne. A des vitesses de vent inférieures, le rotor ne tourne pas ou les coûts d'exploitation et d'usure sont plus élevés que l'énergie éolienne produite. Le professeur Runacres: "Cependant, plus l'électricité est chère, plus l'énergie éolienne est rentable. Dans ce contexte, une éolienne peut être rentable même lorsque la vitesse du vent est faible."
"Lorsque la vitesse du vent augmente, la puissance qui peut être extraite du vent augmente. La puissance produite est égale à trois fois la puissance de la vitesse du vent. C'est très intéressant, car une faible augmentation de la vitesse du vent entraîne une forte augmentation de la puissance. En d'autres termes, si la vitesse du vent double, la puissance produite est multipliée par huit. Attention toutefois: à une certaine vitesse du vent, l'éolienne atteint sa puissance maximale, également appelée puissance nominale."
"Si la vitesse du vent augmente encore, des mesures sont prises pour maintenir la puissance maximale et éviter qu'elle n'augmente trop et ne surcharge l'éolienne. Les pales sont alors légèrement tournées autour de leur axe, ce qui réduit leur efficacité aérodynamique et ne permet pas de capter tout le vent. Toutefois, au-delà d'une certaine vitesse du vent, le risque de dommages est trop important. L'éolienne est alors parquée et la nacelle est mise à l'abri du vent, de sorte qu'elle ne produit plus d'électricité. Dans la pratique, ce seuil est généralement atteint à partir d'une vitesse de vent de 25 m/s."
QUELLE ÉOLIENNE?
Les éoliennes sont divisées en trois catégories: petites, moyennes et grandes. On parle de petite éolienne lorsque le mât sur lequel est montée la nacelle est inférieur à 15 mètres et que la surface du rotor – c'est-à-dire le disque que forment les pales en tournant – est inférieure à 200 m2. Les petites éoliennes ont une puissance nominale inférieure ou égale à 50 kW. Pour les mâts d'une hauteur supérieure à 15 mètres, on parle de moyennes ou de grandes éoliennes. Le professeur Runacres: "Les éoliennes de taille moyenne sont généralement des modèles dont la puissance nominale est comprise entre 50 kW et 300 kW. A partir d'une capacité nominale de 1 MW, on parle de grandes éoliennes. Celles-ci ont des mâts d'une hauteur de 70 à 80 m, voire de près de 200 m."
où placer une éolienne?
"La Flandre occidentale est la province la plus intéressante de Belgique pour les éoliennes. C'est là que les vitesses de vent sont les plus élevées, surtout dans les régions côtières. A partir de 15 mètres, on atteint facilement des vitesses de vent moyennes de 5 m/s. C'est la région idéale pour installer des éoliennes de petite et moyenne taille. Dans les autres provinces où les conditions de vent sont moins bonnes, il est important de construire des éoliennes plus hautes. En effet, la vitesse du vent augmente avec l'altitude. Une plus grande surface de rotor peut également améliorer la rentabilité dans des conditions de vent moins favorables."
LA QUALITÉ DU VENT EST-ELLE SUFFISANTE?
Les obstacles ont un impact important sur la qualité du vent. Un objet situé dans le flux d'air de l'éolienne provoque des turbulences et réduit la vitesse du vent. Cela a un impact important sur la rentabilité de l'éolienne. En effet, une petite diminution de la vitesse du vent entraîne une forte baisse de la production d'énergie. Le professeur Runacres: "Les éoliennes sont placées de préférence en terrain dégagé. En règle générale, le rotor doit être au moins 10 m plus haut que les objets situés dans un rayon de 100 mètres. Une étude de faisabilité permet de déterminer s'il est intéressant d'installer une éolienne et quel est le meilleur endroit pour le faire. L'un de mes domaines de recherche consiste à normaliser cette étude de faisabilité et à la rendre moins coûteuse en développant des modèles capables de prédire la qualité du vent en fonction du paysage, par exemple."
bientôt une éolienne SUR CHAQUE TOIT?
"Ce n'est pas demain la veille que nous aurons une éolienne standard abordable pour les particuliers. D'abord, il y a trop d'obstacles dans les zones résidentielles pour installer une éolienne. En effet, à basse altitude, là où il y a des obstacles, le vent est beaucoup plus turbulent. Il l'est beaucoup moins à basse altitude. Placer une éolienne sur le toit peut être une option, mais l'interaction du vent avec le bâtiment provoque également des turbulences dans l'air, ce qui entraîne généralement une réduction de la production d'énergie. L'utilisation d'un mât peut être une solution, mais il est alors important de concevoir une structure capable d'absorber des forces suffisantes, qui ne soit pas trop lourde pour le toit et qui ne transmette pas de vibrations au bâtiment. Les panneaux solaires sont une bien meilleure solution pour les familles qui souhaitent produire de l'électricité."
POUR QUI EST-CE INTÉRESSANT?
"Pour les exploitations agricoles de Flandre occidentale, les petites éoliennes sont une excellente solution pour réduire leurs factures d'énergie. Il y a suffisamment de vent et les agriculteurs disposent généralement d'une zone dégagée autour de leur exploitation. En outre, l'empreinte écologique des petites éoliennes est limitée et, à part une fondation correcte, elles ne nécessitent pas beaucoup de travaux radicaux. Il est toutefois recommandé de les combiner avec des panneaux solaires. En été, il y a beaucoup de soleil et peu de vent, et en hiver, il y a beaucoup de vent et peu de soleil. De plus, l'éolienne peut souvent être raccordée au circuit électrique des panneaux solaires. La combinaison de l'énergie éolienne et de l'énergie solaire est un mariage parfait."
La combinaison de l'énergie éolienne et de l'énergie solaire est un mariage parfait
"Il y a suffisamment d'espace libre et de prélèvement d'électricité? Alors optez pour la plus grande éolienne possible. Il peut être très intéressant pour les coopératives d'entreprises et les familles de s'associer. Toutefois, la procédure d'autorisation pour les éoliennes de taille moyenne est plus compliquée que pour les petites éoliennes. Les petites éoliennes ne nécessitent qu'un permis de construire, tandis que les grandes éoliennes nécessitent un permis environnemental et un permis de construire. Bien que les cadres politiques garantissent que les procédures d'autorisation peuvent être beaucoup plus rapides, il n'en reste pas moins que les obstacles ont un impact majeur sur le développement des éoliennes."
"Dans tous les cas, plus l'éolienne est grande, moins l'énergie éolienne produite est chère et plus vite l'éolienne est amortie. Une petite éolienne située sur un site favorable est amortie en moyenne au bout de 10 ans. Une grande éolienne est parfois amortie en moins d'un an. La durée de vie d'une éolienne est d'environ 20 ans. Les coûts de maintenance sont très faibles, à savoir 2% de l'investissement d'achat par an."
QUE NOUS RÉSERVE L'AvENIR?
Le professeur Runacres: "L'énergie éolienne est actuellement l'une des sources d'énergie les moins chères. L'importance de l'énergie éolienne dans le mix énergétique va continuer à augmenter. De plus, le potentiel est encore très important. Trente à cinquante pour cent de l'électricité européenne pourrait provenir de l'énergie éolienne. Cela modifiera sans aucun doute notre paysage: les éoliennes y occuperont une place prépondérante."
