Répartition du vent sur l’Europe

 La pression atmosphérique attire le vent des hautes pressions (H) vers les dépressions (D). En raison de la force de Coriolis (qui fait suivre le déplacement rotationnel de la terre aux masses d'air), le vent est dévié et suit les courbes de même pression.

Le vent tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre autour des dépressions dans l'hémisphère nord et dans le sens des aiguilles autour des anticyclones. Il y a une zone de vent entre les anticyclones et les dépressions, vent plus fort près des dépressions.

Les dépressions se déplacent souvent d'ouest en est, ajoutant du vent dans cette direction. 

Foisonnement

    Les lobbies éoliens ont inventé les mots 'compensation' et 'foisonnement' pour décrire un phénomène peu fréquent et peu important. Des statistiques allemandes montrent la limite du foisonnement. En pratique, il ne suffit pas d'inventer un mot pour changer les phénomènes physiques. Ces mots décrivent des situations où, quand il n'y a pas assez de vent à un endroit, il y en aurait dans une zone voisine. En regardant une carte du temps sur l’Europe, on constate généralement qu’il y du vent entre les dépressions (souvent au nord de l’Angleterre) et les anticyclones (souvent à la latitude moyenne de l'Europe en été ou en Méditerranée en hiver). Si le vent souffle en rafales sur terre, il y a une petite compensation avec des rafales non synchronisées dans les zones voisines. Il est peut-être possible de régulariser la production des parcs, leur somme ayant moins de variabilité que chaque parc pris individuellement. Cela change peu le facteur de charge. Il faut donc garder chaudes un grand nombre de TGV performantes (ou avoir un grand nombre de turbines à gaz de moindre rendement) pour continuer à fournir de la puissance quand le vent baisse.

 

     On trouve sur le Web de bonnes cartes météos destinées à des usages particuliers. L'exemple montré ici (et que chacun peut obtenir sur le site y compris des animations) donne le vent à 1550 m d'altitude et sert principalement pour l'aviation mais elles donnent des indications sur le vent à la surface des terres (normalement 5 à 10 fois moins rapide). Cela permet de vérifier la fréquence des cas où il y a plusieurs zones venteuses sur les parcs éoliens raccordés en Europe.

       Les zones venteuses passent généralement trop au Nord de l'Europe, ce qui rend le climat mieux supportable sur le continent. Ces cartes météo montrent rarement plusieurs zones venteuses sur l'Europe. Par contre il y a souvent des zones sans vent très étendues. Il serait bon pour l'efficacité de l'éolien que l'on puisse compenser le manque de vent à un endroit d’Europe par celui d’une autre région et d’équilibrer ainsi la charge du réseau dans un espace où les heures de travail (c'est-à-dire, les heures de pointe et les heures creuses), de même que les saisons, arrivent presque simultanément. Il ne suffit pas d'inventer un mot pour créer un phénomène météorologique ailleurs que dans la tête des militants. Il faudrait faire des simulations pour montrer quels seraient les possibilités d'exploiter un vaste parc éolien et ce qu'il aurait besoin comme puissance et comme backup. Comme les lobbies éoliens ne l'ont jamais fait ou publié, il est raisonnable de supposer que les résultats sont ou seraient décevants..

Délestage d'une partie des éoliennes ou d'autres producteurs d'énergie intermittente.

     S'il y a assez d'éoliennes pour produire toute l'énergie demandée (moins la charge de base), le réseau est en principe alimenté seulement par des éoliennes. S'il y a plus d'éoliennes, le surplus ne peut pas alimenter le réseau qui recevrait trop d'énergie produite, ce qui produirait une panne générale. Les éoliennes en surplus doivent alors être délestées. 

     La distance entre les zones venteuses s'il en existe plusieurs, est souvent de 2000 km. Il faudrait multiplier les coûteuses lignes de pylônes à très haute tension pour transporter le courant de l’une à l’autre sur 2000 km. Il faudrait ajouter les déperditions des transport sur les lignes avec des pertes pouvant approcher de 30%. Une nouvelles technologie de lignes en continu à très haute tension permet des échanges à 500 kV ou plus mais est encore au stade de prototypes très chers. Ces lignes ne seraient utilisées qu'à 20%, ce qui rend très élevés les coûts d'investissement et d'immobilisation des terrains, de l'ordre de 80 fois plus que le coût d'un pipeline pour transporter la même énergie.

Délestage d'une partie des éoliennes ou d'autres producteurs d'énergie intermittente.

     S'il y a assez d'éoliennes pour produire toute l'énergie demandée (moins la charge de base), le réseau pourrait en principe être alimenté seulement par des éoliennes pendant les période de vent fort. S'il y a encore plus d'éoliennes, il faut empêcher le surplus d'alimenter le réseau qui risquerait sinon d'avoir trop d'énergie produite, ce qui produirait une panne générale. 

       L'exemple montre ici une zone venteuse sur l'Écosse et le Danemark, les zones les plus ventées d'Europe avec l'Irlande et la Norvège. Certaines éoliennes d'un projet en mer du Nord, un  endroit ayant de bons coefficients de charge, devront être délestées si elles sont trop nombreuses quand une zone venteuse traverse le nord de l'Europe.

     Quand la zone de vent se sera déplacée sur l'Autriche, il faudrait que ce pays ait assez d'éoliennes pour contribuer de façon significative à l'énergie de l'Europe mais le facteur de charge de ces régions n'est que de 10 à 15 %. Construire des éoliennes hors des zones de vent fréquents demande un capital important et très mal utilisé. Les consommateurs de ces pays, comme ceux de la Wallonie, n'accepteront pas de payer pour un investissement si peu rentable et qui est une sorte de dette camouflée. Si l'on voulait profiter d'un effet de foisonnement pendant les périodes où des zones de vents forts passent de l'une à l'autre de deux régions de l'Europe ayant chacune assez d'éoliennes pour fournir l'Europe entière, il faudrait 2 fois plus de puissance éolienne que celle de la demande, une dépense intenable de capital pour des éoliennes souvent délestées et ayant un facteur de charge réduit ainsi de moitié.

      Le nombre de centrales d'appoint préchauffées pour prendre la relève si le vent tombe ou s'il devient très fort ne diminue pas sensiblement puisque qu'il faudrait avoir des prévisions de vent centrées sur les lieux plantés d'éoliennes, prévisions  s'étendant au delà des heures de délai nécessaires pour le préchauffage des TGV. Ces prévisions de vent 6 heures à l'avance semblent difficiles.

     La distance entre deux zones venteuses, s'il y en a deux, est au moins de 2000 km. Il faudrait multiplier les coûteuses lignes de pylônes à très haute tension pour transporter le courant de l’une à l’autre sur 2000 km. Il faudrait ajouter les déperditions des transport sur les lignes avec des pertes pouvant approcher 30% sur cette distance. Une nouvelle technologie de lignes à très hautes tensions permettra des échanges plus économiques à 500 kV. Ces lignes ne seraient utilisées qu'à 20%, ce qui rend très élevés les coûts d'investissement et d'immobilisation des terrains, de l'ordre de 80 fois plus que le coût d'un pipeline pour transporter la même énergie.

Échange entre zone ventée et calme

     Bien que le climat de l’Europe centrale entière subisse des périodes de vent et de calme alternées, le lobby des éoliennes veut persuader qu’il est économique de transporter leur électricité intermittente à grande distance (sans présenter d’étude financière ou de simulation sur des données réelles). Ce transport n’est pas possible actuellement puisqu’il n’existe qu’un réseau réduit de lignes à haute tension déjà saturé. Ces lignes couvrent chaque pays mais pas l’Europe.

      Le terrain pour faire passer ces lignes à haute tension serait équivalent à celui nécessaire pour doubler le réseau d’autoroute existant. Les frais de construction des pylônes et des lignes sont inférieurs à ceux d’une infrastructure routière mais il faut indemniser les propriétaires des terrains et habitations car on peut cultiver mais on ne peut ni habiter ni construire sous ou à proximité des lignes à très haute tension, ni y faire pousser des arbres.

      Des lobbies antinucléaires s'étaient plaints que, à cause du nucléaire, les Français ont beaucoup de lignes à très haute tension. Le lobby éolien va devoir inverser ce discours pour installer une bien plus grande densité de lignes en Europe.

    Le lobby éolien espère que les réseaux européens vont construire ce réseau à leurs frais (aux frais des consommateurs) y compris un réseau sous la mer du Nord. Ils suggèrent de le justifier économiquement par d’autres raisons que la demande éolienne, comme d'invoquer la sécurité d’approvisionnement [46] qui sert ainsi quand elle convient mais pas pour les problèmes essentiels.

       Les pays qui, comme la France, ont assuré leur sécurité d'approvisionnement en investissant dans le nucléaire, pourraient se désolidariser du réseau européen si les gaziers faisaient un chantage. Ils éviteraient ainsi  de partager le sort des pays menés par des politiciens ignorants (ou pire) mais l'Europe devrait être solidaire.

Intermittence et régularité

     Les vents ont une distribution géographique et saisonnière. Dans la Mer du Nord, les vents moyens sont, disons, de 7,5 m/s en hiver et de 3,5 m/s en été, soit une moyenne de 5,5 m/s. Le vent sur le littoral est presque égal au vent en mer mais il perd de sa vitesse en s'enfonçant dans le continent, rendant le rendement assez faible à plus de 30 km des côtes.

     L'intermittence est mesurée par le facteur de charge et elle varie de 15 % sur terre à 25 % en mer. L'intermittence est minimum au Nord de l'Irlande (30 %) et se réduit à 23 % sur le littoral nord du continent européen. La courbe de répartition du vent n'obéit pas à une loi normale. Des régions alternent les périodes très calmes et très venteuses, plutôt que la distribution régulière supposée par les statistiques.

    L'irrégularité temporelle correspond aux variations trop rapides pour qu'une éolienne puisse s'y adapter (Par exemple, elle pourrait avoir besoin de 30 secondes pour faire varier l'inclinaison de ses pales du minimum au maximum pour s'adapter à une rafale). Les orientations du vent peuvent aussi varier plus rapidement que le temps pour tourner l'éolienne pour y faire face. Ces irrégularités des rafales sont plus importante sur les crêtes que pour le vent soutenu en mer.

L'éolien a besoin de centrales au gaz naturel

     En 2007, les pays d’Europe centrale ont surtout des centrales au charbon. La production d’électricité y est donc très polluante et émet un fort effet de serre. Récemment, ces pays ont installé des centrales pour utiliser le gaz importé de Russie. Le passage du charbon au gaz permet de réduire les émissions de CO2 et de satisfaire aux demandes du protocole de Kyoto par cet artifice qui épuise des réserve fossiles plus limitées que celles du charbon. Les nouvelles centrales au gaz sont un peu moins polluantes que le charbon mais elles placent l’Europe à la merci d’un chantage éventuel de la Russie et aux augmentations de prix, puisque le prix du gaz, qui est facilement transformé en carburant, est presque aligné sur celui du pétrole.

     Le Danemark est voisin des fjords de Norvège où il y a quelques barrages hydrauliques qui servent de stations de stockage. L’électricité éolienne danoise est exportée en Norvège et en Suède, remplaçant temporairement la production hydroélectrique, qui est stockée dans des barrages au fond des fjords, tandis que le Danemark réimporte cette énergie pendant les périodes sans vent. En fait, la production nucléaire de l’Europe, y compris de l’Allemagne, est souvent exportée au Danemark.

Propagande pseudo-scientifique pour l'éolien

        Le mythe du foisonnement est affirmé sans aucune explication ou preuve valable par les principales ONG liées au courant antinucléaire : Greenpeace, Friends of the Earth et WWF  [d'après 112 (2004)].

        Un livre disponible sur Internet [David MacKay (2008) Sustainable Energy, without the hot air. 189] est apparemment plus sérieux que les habituelles publications écologiques, au point que la revue Science en a fait son éloge (19 June 2009, p. 1517). Le livre affirme que le vent est une énergie renouvelable efficace. Une erreur, qui fait s'écrouler cette affirmation, est que le foisonnement permet un déploiement important en Grande Bretagne. La seule justification du livre pour ce prétendu foisonnement est une référence à un site qui affirme mais est dépourvu de valeur scientifique.

        Ce livre a d'ailleurs d'autres erreurs et omissions majeures qui concernent directement et indirectement l'éolien et qui ont échappé à la journaliste qui semble peu familière des problèmes d'ingénierie. En voici une liste rapide. Le coût et les pertes du transport de l'électricité éolienne intermittente sont ignorés. La nécessité de centrales d'appoint est oubliée puisque l'auteur croît que le foisonnement est toujours présent et qu'on vivra sans centrales à combustibles fossiles. Les coefficients de charge éolien cités sont aussi fantaisistes que ceux communiqués aux Lords. Les STEP n'ont besoin que de stocker un TWh même dans un scénario tout renouvelable. Le rendement de la conversion de chaleur en électricité est de 40 % pour toute installation. Les anglais vont dormir sans chauffage mais avec des couvertures électriques. La consommation industrielle et agricole est minimisée, de même que les autres consommations de chaleur. Les voitures électriques seront minuscules. Dommage que l'auteur ne soit pas plus critique sur ses sources. Il ne suffit pas d'être un scientifique pour pouvoir étudier valablement une question d'ingénierie à grande échelle.

       Ce livre se distingue d'autres car il n'est pas opposé systématiquement au nucléaire. Cependant il relaye la propagande antinucléaire : peu de réserves en uranium, difficultés insurmontables pour gérer les déchets et le démantèlement. La contestation éolienne est mise dans le même sac que la contestation antinucléaire. Bien que l'auteur cite Lovelock, il ne semble pas avoir compris la valeur de l'environnement naturel et n'est pas choqué qu'on puisse « installer des éoliennes industrielles ici, dans les quelques restants de la campagne où les humains et la vie sauvage coexistent encore de façon raisonnable».

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