Fin 2018, la France possédait le quatrième parc éolien le plus important d’Europe, avec 15,1 GW installés. Un chiffre qui montre bien l’effort fait à l’échelle du pays pour développer ce mode de production d’énergies renouvelables. Dans un précédent article, nous vous avons expliqué comment fonctionne une éolienne et comment se passe l’installation d’un parc éolien. Mais à quoi ressembleront les éoliennes du futur, c’est-à-dire celles qui seront installées au cours des prochaines décennies ? De nombreuses innovations sont actuellement en préparation. Tour d’horizon.
L’énergie éolienne en France
L’Europe est un véritable pionnier de la filière éolienne. Parmi les différents pays du continent, la France est particulièrement investie dans son développement. Ainsi, fin 2018, l’énergie éolienne couvrait 5,5 % des besoins électriques français. Et cette part devrait être amenée à grandir au cours des prochaines années. En effet, pour atteindre ses objectifs de neutralité carbone, la France compte notamment sur la croissance de la filière éolienne.
Pour en savoir plus, vous pouvez découvrir notre article sur la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie (PPE), le document qui détaille la politique française en matière d’énergies renouvelables pour les 10 prochaines années.
Pourquoi innover dans l’éolien
Pour que l’énergie éolienne se développe encore plus, certains challenges sont à relever, grâce à des innovations. Tout d’abord, on cherche à faire chuter les coûts afin de rendre ce mode de production d’énergie plus compétitif.
Ensuite, on cherche à innover afin de mieux gérer le fait que cette source d’énergie soit intermittente. En effet, les variations de puissance du vent induisent des variations dans la production d’énergie ainsi que de potentiels arrêts s’il n’y a pas assez de vent ou s’il y en a trop. Ainsi, une éolienne ne peut pas fonctionner si le vent va à une vitesse inférieure à 15 km/h mais, au delà de 100 km/h, elle s’arrête pour se mettre en sécurité et ne pas être endommagée. Cette intermittence est commune à de nombreuses sources d’énergie, comme le solaire. On a donc appris à gérer ce phénomène, mais des améliorations peuvent permettre d’envisager de meilleurs rendements.
Par exemple, une solution pourrait être d’installer des réseaux d’éoliennes qui sont plus étendus géographiquement. Grâce à leur interconnexion, ils pourraient alors assurer une production d’énergie plus stable. Le stockage de l’énergie, à l’aide de batteries, est également une solution à ces problématiques.
L’éolien en mer, une filière qui devrait se développer fortement dans le futur
Au cours des prochaines années, l’éolienne du futur devrait sûrement avoir le pied marin ! En effet, la filière de l’éolien en mer est en développement. Elle fait partie intégrante de la stratégie française de transition énergétique. Pourquoi un tel attrait ? Les éoliennes installées en mer sont 2 à 4 fois plus grandes que les éoliennes terrestres. Ainsi, elles produisent plus d’énergie. Principal point fort : le vent est beaucoup plus régulier au large. La production est donc plus stable et l’usure des éoliennes est plus lente.
En France, un premier projet de parc éolien en mer va être installé à Saint Nazaire. D’ici 2022, 80 éoliennes devraient être mises en place. Elles vont être produites à Saint Nazaire par General Electric. Ces futures éoliennes vont permettre de couvrir 20 % de la consommation électrique de la Loire-Atlantique. Elles font générer 8 millions d’euros par an de recettes fiscales pour les collectivités locales et les pêcheurs.
Pour continuer dans cette lancée, un appel d’offres a été lancé pour la construction d’un nouveau parc d’éolien en mer au large de Dunkerque. Il a été gagné par EDF. Aussi, une première éolienne flottante a été testée en France, au large du Croisic, à 22 km des côtes.
Les éoliennes innovantes
De nombreuses innovations sont fréquemment dévoilées dans le secteur éolien. Voici quelques exemples de potentielles éoliennes du futur.
L’éolienne Turbine Vortex Bladeless
Une startup espagnole, créée en 2014, développe actuellement une éolienne sans pales, ayant la forme d’un cône allongé. Comment fonctionne-t-elle ? Elle exploite l’oscillation que provoque le vent sur le mât des éoliennes et elle la transforme en énergie. L’éolienne est fabriquée à base de fibres de verre et de carbone afin que les vibrations soient continues.
Ce système est simple à installer et moins cher que les éoliennes actuelles. Le coût est notamment plus faible car il n’y a pas d’engrenage dans ce dispositif. Ainsi, les coûts de production sont réduits de moitié.
En revanche, l’efficacité énergétique n’est pas aussi intéressante qu’avec une éolienne classique. En effet, cette éolienne du futur ne produit qu’un tiers de l’énergie qu’une éolienne classique peut produire. Toutefois, elle occupe moins d’espace. Ainsi, on peut envisager d’en installer davantage sur une même surface, ce qui permettrait de compenser cette différence d’efficacité. La commercialisation de l’éolienne Turbine Vortex Bladeless pourrait commencer en 2020.
L’éolienne SUMR50
L’éolienne SUMR50 est une éolienne qui sera installée en mer. Elle devrait dépasser la taille de la Tour Eiffel, avec une hauteur totale de plus de 500 mètres. Une partie du dispositif sera toutefois sous-marine. Sa turbine devrait atteindre 195 mètres de largeur.
Pourquoi de telles dimensions ? Le constat est simple : plus vous allez haut, plus le vent souffle fort. Ainsi, en une seule rotation, l’éolienne peut alimenter jusqu’à 50 000 foyers en énergie selon l’International Business Times. La capacité de production de cette éolienne du futur atteint même les 50 MW, soit 10 fois plus que la moyenne des éoliennes existantes.
La principale problématique qui reste bloquante est de s’assurer que l’éolienne pourra supporter les fortes rafales. C’est pourquoi son mât est flexible, afin de se plier comme un palmier. Les pales se plient également lorsque le vent dépasse les 80 km/h. Ainsi, l’éolienne devrait pouvoir supporter des tempêtes avec des vents allant jusqu’à 285 km/h.
Alors, à quand la première installation ? Elle est prévue à l’horizon 2025.
L’éolienne Nénuphar
Une PME française a inventé un nouveau type d’éoliennes flottantes, au coût de production moins élevé et avec de meilleurs rendements. Il s’agit d’une éolienne offshore flottante à axe vertical et contrarotative. Elle dispose de deux turbines, montées sur un flotteur. Les pales à axe vertical tournent en sens contraire afin de profiter de la force du vent dans toutes les directions. Un effet aérodynamique permet d’améliorer la performance du rotor.
Point intéressant : le flotteur permet d’installer l’éolienne au delà des 50 mètres de profondeur qui sont exigés pour les éoliennes offshore posées. Quel intérêt ? Plus l’éolienne est loin des côtes, plus elle profite d’un vent fort et régulier. L’éloignement s’accompagnant de fonds marins de plus en plus profonds, cette éolienne offre la solution la plus adaptée.
En termes d’investissement, cette éolienne est moins coûteuse. En effet, l’assemblage est réalisé à quai avant l’installation sur le flotteur, ce qui est moins onéreux et moins complexe que le montage en pleine mer qui est nécessaire pour les éoliennes offshore classiques.
Ce projet a été lauréat du concours French Tech lors de la COP21, dans la catégorie énergie propre. Mais il ne verra malheureusement pas le jour : l’entreprise a connu des difficultés et a été placée en liquidation judiciaire en avril 2018.
L’éolienne aérienne
Cette éolienne du futur est plus embryonnaire. Mise en place par l’entreprise Altaeros, elle est assez similaire à un ballon dirigeable. Ainsi, elle monte jusqu’à plusieurs centaines de mètres au dessus du sol pour aller capter du vent. Ceci lui permet de produire de l’énergie à hauteur de 5 MW/h.
L’éolienne circulaire
L’éolienne circulaire a été mise au point par Yuji Ohya, un ingénieur japonais. Le but de cette invention est d’encercler les pales de l’éolienne avec une structure cylindrique. Ceci crée une zone de dépression qui accélère la vitesse du vent, ce qui augmente la quantité d’énergie produite. Les différents tests réalisés ont montré que cette éolienne pouvait avoir un rendement 2 à 3 fois supérieur à celui des éoliennes utilisées actuellement.
Une éolienne qui produit en continu
Comme expliqué précédemment, un des grands problèmes liés à l’énergie éolienne est qu’elle ne produit pas en continu. Pour le résoudre, des chercheurs du MIT ont développé un nouveau type d’éolienne flottante. Sous ses flotteurs, ils ont placé un dispositif composé de sphères en béton de 30 mètres de diamètre chacune. Elles sont reliées à une pompe à eau ainsi qu’à une turbine.
Ainsi, lorsque le vent actionne l’éolienne, l’excédent d’électricité actionne la pompe afin de vider les sphères, remplies d’eau de mer. Lorsque l’éolienne cesse de fonctionner par manque ou excès de vent, les sphères se remplissent d’eau, ce qui actionne la turbine et permet alors à l’éolienne de continuer à produire de l’énergie, grâce à un générateur. Le rendement de l’installation éolienne est alors maximisé. Ce projet est encore en cours de développement.
Les éoliennes du futur, c’est aussi celles qui vont être construites à plus court terme. Envie de participer à leur développement en France ? Retrouvez les projets d’énergies renouvelables en cours de financement sur Lendopolis.