Le chercheur Hawkins a trouvé des statistiques qui permettent, par recoupement, d'estimer le rendement réel des centrales d'appoint quand elles doivent fonctionner en mode cyclique pour compenser les énergies éoliennes variant avec le vent

Quelques uns de ses résultats sont reproduits ici et commentés. La conclusion est qu'un système, fait de parcs éoliens terrestres et de centrales d'appoint, a une consommation comparable à celle d'une centrale TGV simple répondant à la demande et non pas complémentaire au vent intermittent. La conclusion peut aussi s'exprimer ainsi : les turbines éoliennes terrestres ne servent à rien.

Bien qu'ils connaissent les arguments et aient toutes les facilités pour faire des mesures sur des installations de backup réelles, aucun fournisseur d'électricité ou organisme officiel n'a encore réalisé (ou, s'il l'a fait, n'a encore publié) une expérience réelle, transparente et vérifiable, falsifiant les assertions de Ken Hawkins.

Aspects techniques de la production de l’électricité par de l'éolien

Nouvelles données sur l’éolien

     Concevoir une politique éolienne raisonnable était difficile tant que les statistiques de l’industrie éolienne étaient totalement occultées. Récemment, quelques publications officielles ont apporté des données fiables à partir de données plus transparentes. Ces informations ont servi de base pour les travaux de Kent Hawkins (Références, [1, 2, 3]).

      On peut juger de la désinformation sur l’intégration de l’éolien dans le réseau électrique en constatant que les informations essentielles suivantes étaient tenues secrètes.

1. Les consommations de fuel des centrales thermiques. Elles ont été publiées pour la Hollande (le Pair et de Groot [4]).
2. Le rendement des centrales thermiques d’appoint a été dévoilé par l’étude Bentek [5] pour le « Public Service Company of Colorado (PSCO) ».
3. L’étude Bentek pour « Electricity Reliability Council of Texas (ERCOT) » a mesuré la production venteuse à intervalles de 15 minutes et a quantifié l’irrégularité des cycles (arrêt, redémarrage) requis pour contrebalancer l’intermittence du vent.

Calculs réalistes des émissions évitées

      Avec ces quelques données fiables, il est enfin possible de calculer la consommation de fuel et donc le rendement des centrales thermiques fonctionnant dans le mode cyclique rendu nécessaire pour compenser les fortes fluctuations aléatoires de la production venteuse, fluctuations devenues bien plus importantes que celles de la consommation.

 

      Quand une centrale thermique travaille en mode cyclique, il faut chauffer la centrale TGV avant de produire. Si la demande diminue, cette chaleur se perd (‘heat penalty rate’) et ces pertes cycliques recommencent à chaque intermittence du vent. Un chercheur, Kent Hawkins, a développé un programme pour calculer le rendement en mode cyclique [3, 6]. Les résultats inattendus des études Bentek et autres sont que le rendement des centrales est souvent réduit de 20% en mode cyclique, ce qui annule un gain de 20% du à l’éolien terrestre.

      Des explications qualitatives justifient l'inutilité des éoliennes terrestres car les turbines ont une forte perte de rendement quand elles ne fonctionnent pas à leur régime optimum.  

      Les résultats obtenus par les études américaines et hollandaises sont résumés dans le graphique suivant qui indique le CO2 évité en fonction du rendement par mode de fonctionnement et pour chaque type de combustible fossile, gaz naturel ou charbon. On peut aussi en déduire les économies de combustibles fossiles, s’il y en a.

 

      Le graphique montre le CO2 évité dans chaque situation. La fiabilité du calculateur de Hawkins (en rouge) a été vérifiée en y introduisant les observations expérimentales citées ci-dessus et en constatant qu’il obtient les résultats observés (en bleu). On constate que les économies de 6% annoncées par des lobbies éoliens (stries jaunes) sont fausses. Pour information, le remplacement des centrales au charbon par des installations au gaz naturel aurait évité plus de CO2 (en jaune).

      La conclusion est que l’éolien ne sert à rien là où l'intermittence du vent ne permet qu’un facteur de charge inférieur à 20%, ce qui est le cas pour les éoliennes terrestre en Wallonie et en Allemagne. Il n’y a ni réduction de la consommation de combustible fossile, ni réduction des émissions de gaz à effet de serre. Il est remarquable qu’aucun fournisseur d’électricité, fabricant d’éolienne ou gouvernement n’ait osé publier une étude transparente (et donc contrôlable) qui aurait pu falsifier ce calcul.

Fluctuations de la production éolienne

     La prévision de la production éolienne risque de rester impossible en pratique car la production (fonction du cube de la vitesse du vent) varie du simple au double quand le vent à 100 m d’altitude varie de force 5 à 6, ce qui est imprévisible, du moins sur terre où le vent est plus irrégulier qu’en mer.

 

      La courbe de demande journalière (en violet) donne des valeurs chiffrées de la forte consommation diurne par rapport à la faible consommation nocturne. Cette demande est bien prévisible par des experts qui tiennent compte du jour de la semaine, de la saison et des températures prévues pour le jour. Il reste une petite partie imprévisible qui est inférieure à 3% de la demande, c'est-à-dire à 7% de la production thermique. Le turbinage aux heures de pointe compense le pompage de nuit dans une station de pompage/turbinage (STEP) (telle qu'à Coo).

     En soustrayant la production constante de base, il reste des centrales thermiques de backup pour fournir 42% de la demande en Belgique, soit 40 TWh/an (en vert sur le graphique). Les fluctuations de production éolienne sont à comparer avec la production thermique.

Conception spéciale des centrales d'appoint

      General Electric reconnaît implicitement que les centrales à gaz actuelles sont inefficaces comme appoint au renouvelable. GE annonce (25 mai 2011) avoir conçu un nouveau type de centrale au gaz qui peut augmenter sa puissance de 50 MW par minute. On en déduit que cette centrale, qui a une puissance maximum de 510 MW, démarre en 10 minutes. L’annonce dévoile implicitement que la plupart des turbines à gaz actuelles étaient conçues pour travailler en régime fixe et n’étaient pas capables de changer rapidement de régime. Comme une des objections contre les éoliennes est que leur puissance varie avec le vent, le nouveau type de turbines de GE va enfin permettre de résoudre ce problème car elles pourront fournir de la puissance presque aussitôt que le vent faiblit.

      GE ne donne cependant aucune indication sur le rendement de ces nouveaux types de centrales d’appoint, ce qui aurait été un argument décisif de vente si c'était le cas. On en conclut que leur rendement dans le régime cyclique imposé par l’intermittence du vent (démarrages-arrêts fréquents) sera donc diminué de 20% comme dans les centrales actuelles. Cette perte de rendement a été mesurée indirectement par Hawkins et semble confirmée par le fait que les fournisseurs d’électricité n’ont jamais été capables de contester ces résultats dans un rapport scientifique transparent et vérifiable. Le nouveau système de GE ne résout probablement pas le problème principal de la perte de rendement en régime cyclique.

Les données expérimentales ont priorité

       Kent Hawkins et les autres sont conscients que leurs quelques données ne permettent pas des conclusions robustes mais leurs résultats sont supérieurs à ceux des théories fausses, par exemple celles où le rendement des centrales thermiques ne diminue pas en mode intermittent ou cyclique.

      Tant qu’une étude basée sur des expériences transparentes et vérifiables n’a pas falsifié les études de Hawkins sur la consommation des centrales d’appoint, la gestion de la production électrique doit se baser sur ces informations expérimentales disponibles et non sur celles qui découlent de théories fausses. Ces études expérimentales établissent que l’éolien terrestre ne sert à rien, ni du point de vue écologique (pas de réduction des GES émis), ni du point de vue écologique (même épuisement des combustibles fossiles), ni du point de vue économique puisqu'il coûte beaucoup plus cher. On s’inquiète en constatant que le plan belge prévoit d’augmenter la part des renouvelables de 4,8% en 2010 à 20,9%, surtout par de l’éolien, y compris de l’éolien terrestre qui ne sert à rien.

Intermittence du vent 

     Une forte production éolienne entraîne des arrêts temporaires fréquents et des redémarrages des centrales d’appoint qui doivent fournir une énergie en miroir de celle du vent (production irrégulière en vert dans la partie supérieure du graphique). Si l’énergie éolienne produit 5 % de l’énergie, les pointes de production sont 5 fois plus élevées (25%), et produisent des fluctuations de 60% par rapport à la puissance moyenne des centrales thermiques. La production éolienne augmentée risque ainsi de dépasser souvent la demande restante de nuit.

 

      Le graphique est mesuré par Elia mais de façon peu détaillée. Les données indiquent la production éolienne moyenne par quart d’heure sur ce graphique d’une semaine (uniquement pour les éoliennes reliées au réseau HT de Elia). Le graphique illustre l’importance de l’intermittence et le manque d’un effet de foisonnement utile en Belgique. Pour transmettre l’énergie éolienne sur 100 km à des tensions variées (10 kV entre les éoliennes, le raccordement à des postes de 70 kV ou plus et le transport sur les lignes HT belges non saturées), il y a des pertes sensibles.

       On constate que de fortes variations sont constatées sur des périodes d’un ou de quelques quarts d’heure, obligeant le backup à fonctionner en mode cyclique (démarrage-arrêts fréquents). La production de cette semaine a été dans la moyenne, de l’ordre de 1% de la production en Belgique. Si l’on construisait 10 fois plus d’éoliennes, seule l’échelle verticale du graphique changerait. Les fluctuations seraient 10 fois plus fortes et les surproductions seraient bien plus fréquentes, obligeant à mettre souvent hors circuit la plupart des éoliennes. Les exploitants éoliens qui croient qu'ils ont priorité pour fournir au réseau demanderont une indemnité pour refus de connexion. En effet, des règlements qui donnent priorité au renouvelable n'ont pas encore été supprimés alors que les conditions d'exploitation ont changé, un exemple de plus que le lobby éolien est puissant pour faire perdurer ce qui permet de transférer l'argent des consommateurs vers les promoteurs.

Références

1. http://www.masterresource.org/?s=kent+hawkins
2. http://www.wind-watch.org/documents/
   http://www.wind-watch.org/documents/
   integrating-wind-power-wind-fails-in-two-important-performance-measures/
3. http://www.masterresource.org/2010/02/wind-integration-incremental-emissions-from-back-up-generation-cycling-part-v-calculator-update/
4.  http://www.clepair.net/windefficiency.html
5. http://www.wind-watch.org/documents/wp-content/uploads/BENTEK-How-Less-Became-More.pdf
6. White, David, (2004). “Reduction in Carbon Dioxide Emissions: Estimating the Potential Contribution from Wind Power, Renewable Energy Foundation.”
7. http://economie.fgov.be/fr/binaries/NREAP-BE-v25-FR_tcm326-112992.pdf
8.  http://www.leseoliennes.be/economieolien/transportenergy.htm
9.  http://www.leseoliennes.be/economieolien/turbinecharge.htm
10.  http://www.leseoliennes.be/politique/milliardaireduvent.htm
11.  http://www.cesrw.be/index.php?page=conferences-du-cesrw12)
12.  http://www.cesrw.be/uploads/JPH_%20CESRW_19%20mai%202011.pdf

Retour

Retour