Eolienne A Mignault

Le réseau électrique

Le réseau électrique est l'ensemble de l'infrastructure de transport de l'électricité de la production vers l'utilisation. L'essentiel du réseau est en courant alternatif en 50 Hz (Europe) ou 60 hz (Amérique du Nord). D'autres fréquences peuvent être utilisées pour des réseaux particuliers. La production actuelle de l'électricité est basée sur des centrales nucléaires, thermiques (gaz, charbon, pétrole), éolienne, énergie solaire ou hydroélectrique (barrages).

La principale difficulté du réseau électrique est de garantir un approvisionnement constant en fonction de la consommation.
Les centrales de type nucléaire ne sont pas adaptées à des différences rapides de niveau de production. Par contre, les centrales thermiques et hydroélectriques permettent des démarrages plus rapides de production. Ceci explique que les deux types sont utilisés conjointement (même si la Belgique a décidé la suppression à terme de la production électrique nucléaire).

Si les batteries d'accumulateurs font des progrès constants elles ne sont encore utilisables qu'à petite échelle. L'électricité est donc considérée comme une énergie qui ne se stocke pas à grande échelle.
Pour cette raison il est primordial d'avoir toujours un équilibre entre la production d'électricité et la consommation de celle-ci, si ce n'était pas le cas, nos appareils seraient soumis à des surtension, des sous-tension, ...

Quelques définitions

surtension

Un réseau électrique possède en générale une tension normale : on parle aussi de tension nominale. Cette tension est de 110-120 V ou 220-230 V entre phase et neutre suivant les pays.
Le réseau peut se trouver accidentellement porté à une tension supérieure à sa tension nominale : on parle alors de surtension.
Les surtensions sont une des causes possibles de défaillances d'équipements électriques ou électroniques, bien que ceux-ci sont de mieux en mieux protégés contre ce type d'incident.

Différents type de surtension dans les réseaux électriques
• Surtension permanente : D'une durée de plusieurs heures
• Surtension temporaire : D'une durée d'une ou de plusieurs secondes. Un court-circuit d'une des phases d'un réseau triphasé à la terre peut induire une surtension temporaire sur les autres phases. Les systèmes de régulation de tension des alternateurs peuvent aussi créer des surtensions temporaires lors de phénomènes transitoires.
• Surtension de manœuvre : Liée à la manœuvre d'un disjoncteur ou d'un sectionneur, d'une durée de quelques dizaines microsecondes à quelques millisecondes. Lorsque les fronts de la surtension sont très raides, elles peuvent être dues à des manœuvres d'appareils dans les postes électriques.
• Surtension de foudre : Due au foudroiement d'une ligne à haute tension.

Creux de tension

Le réseau peut se trouver accidentellement porté à une tension inférieure à sa tension nominale : on parle alors de creux de tension

Les creux de tensions peuvent être provoqué par :

• Démarrage de grosses machines, gros moteurs, fours, ...
• Plus grande consommation d'électricité que production d'électricité

Les creux de tension ne sont pas rares sur nos réseaux.

La micro coupure

C'est un cas particulier du creux de tension, c'est pendant un temps très bref, l'absence total de tension. Généralement ce sera le matériel électronique qui subira les conséquences.

La consommation belge en électricité

On évalue la consommation belge en électricité à quelques 83 Twh pour l'année 2006.


Sources : Sénat de Belgique Annales JEUDI 15 JANVIER 2004 - SÉANCE DE L'APRÈS-MIDI

Évolution de la consommation belge en électricité pour les 5 a 10 prochaines années:
Cette évolution dépend de facteurs propres à la Belgique tels que la politique des prix, les taxes, les surcharges et les incitants à l'économie d'énergie, mais, pour nos entreprises, elle dépend aussi en grande partie du contexte mondial. L'évolution de la demande d'électricité varie ainsi, dans les hypothèses les plus probables, entre une augmentation de 1,3% par an et une augmentation de 1,9% par an.

1,3% représente environs 1,08TWh
1,9% représente environs 1,58TWh

(1 TWh = 1.000.000.000 KWh)

Dans 10 ans on peut admettre que nous consommerons entre 10,8 et 15,8 Twh en plus que maintenant.

La région wallonne, admet que le nombre maximum d'éoliennes sur son territoire serait de l'ordre de 700 machines.

Quelle est la production d'une éolienne ?

L'inconstance de la production éolienne nous oblige à faire des moyennes de production.
On fera donc une moyenne annuelle sur la production totale et on la comparera à la puissance électrique nominale de l'éolienne. Le tout s'exprimera en heures de production par an.

Source : http://www.uitstapkernenergie.be/fr/sem/10-06/

Selon les 5 organisations écologistes que sont Green peace, WWF, bond beter leefmilieu, view, voor moeder aarde ; la production moyenne d'une éolienne serait de 2500 heures par an, ce qui représente environs 28,5% du temps.

Sources : http://www.espace-eolien.fr/Eolien/kesaco_tech.htm

D'autres sources plus pessimistes parlent plutôt de 23% du temps soit 2000 heures par an.

Quelle quantité d'électricité une éolienne peut-elle produire ?

Les machines les plus récentes ont une puissance nominale de 3MW.

Le calcul de la production se fait donc comme suit : puissance nominale multiplié par le nombre d'heure réel de fonctionnement a la puissance nominale soit :

Version optimiste : 2500 * 3 = 7500 MWh = 7,5 Gwh
Version pessimiste : 2000 * 3 = 6000 MWh = 6 Gwh

À terme en région wallonne la production varierait entre : 4200 Gwh (700 * 6 Gwh) et 5250 Gwh (700 * 7,5Gwh).

L'entièreté de l'énergie éolienne pourrait donc éventuellement servir à combler l'augmentation de la demande d'énergie pendant les 2,5 à 4,8 années qui viennent. Mais en aucun cas ne servirait a diminuer l'actuel production des gaz a effet de serre. Tout au plus l'éolien servirait à ne pas augmenter les rejets de gaz a effet de serre. Malheureusement, par le mode même de fonctionnement de l'éolien, il est obligatoire de coupler la production éolienne à une production classique (thermique). L'inconstance de la production d'électricité par le vent doit être compensée de manière a ne pas créer des creux de production électrique, si c'etait le cas, on creerait une situation pouvant déboucher sur ce qu'on appelle un black out (voir article black out et reseau electrique)

Ce n'est un secret pour personne, le vent pousse sur les palles qui de par leurs profils provoquent un mouvement. Le mouvement des palles entraîne une machinerie reliée à une génératrice qui va produire un courant continu. Ce courant devra être transformé en courant alternatif de 230 volts et ayant une fréquence de 50 Hz.
L'éolienne commence a tourner (et donc produire de l'électricité) lorsque la vitesse du vent atteint environs pour la plupart des modèles 3 palles 5m/s (18km/h). L'éolienne produit sa puissance nominale à partir de vent supérieur ou égal à 11 m/s (40 km/h). L'éolienne doit être arrêtée et mise profil au vent à partir de vitesse de vent dépassant les 25m/s faute de quoi les forces exercées sur les palles et dans les palles pourraient conduire à l'accident.

En apparence tout cela semble fort simple et très écologique.
Pourquoi dès lors s'opposer a d'aussi « belles machines ».
Il est vrai que si on s'arrête à cette vision des choses, l'énergie créée par une éolienne est presque totalement verte si on fait abstraction des énergies et matériaux qu'il a fallu pour la fabriquer, la transporter, l'implanter et 20 ans plus tard, en fin de vie, la démantelée et la recycler.

Allons un peu plus loin et rapportons nous maintenant à la gestion d'un réseau électrique.

Nous avons déjà évoqué la nature des problèmes que l'on peut rencontrer sur un réseau :
La consommation électrique doit être identique à la production, faute de quoi nous aurions des surtensions ou des creux de tension. Ces derniers provoqueraient soit des pannes soit le non fonctionnement de nos appareils, ou plus grave une augmentation d'intensité. Dans ce genre de cas, la seule solution qu'a le gestionnaire du réseau lors de creux de tension trop importante est de débrancher une partie des consommateurs, les privant ainsi de toute énergie électrique. Dans le cas de surtension la problématique est plus simple, il suffit supprimer artificiellement du réseau une des sources de courant (attention toute fois que la génératrice ne peu produire de l'électricité sous peine de s'endommager elle-même).

Une éolienne comme on peut s'en douter va produire au gré de la force du vent. Le vent n'étant pas constant, l'électricité produite ne le sera pas non plus.

Imaginons 90 éoliennes de 3 MW chaqu'une. Cela représenterait un parc pouvant généré, si la vitesse du vent était toujours entre 11 et 25 m/s une puissance nominale de 270MW.
Nous savons qu'en Belgique la vitesse moyenne du vent à l'intérieur des terres est de 3,6m/s. Cette vitesse est a peine suffisante pour ébranler l'appareil. On se doute dès lors que la vitesse nominale d'un tel engin ne sera pas atteinte très souvent.

Il est donc tout a fait plausible qu'a certains moments nous ayons 270MW de production éolien et a d'autre moment rien du tout. Cela va complètement en contradiction avec la gestion d'un réseau électrique.
Imaginons toujours, qu'on dispose d'une puissance globale de 5400 MW. Cette énergie se répartissant de la manière suivante 55% nucléaire, 35% gaz, 5% charbon, 5% éolien. L'entièreté de cette puissance est consommée par les ménages ou l'industrie. Brusquement ou même d'une façon planifiée le vent chute et arrête nos 90 éoliennes. La production elle a baissé de 270 MW mais la demande est toujours la même. Nous serons dans le cas de figure d'un creux de tension. Si un fusible de 10 Ampères vous permet d'allumer votre machine à laver et votre lave-vaisselle, il ne vous permettra pas en même temps d'allumer votre four sous peine de « sauter ». Nous sommes identiquement dans le même cas de figure. Il faudra couper la distribution à des ménages pour l'équivalent de 270MW pour rétablir l'équilibre et que l'on ne connaisse pas de problème dans les autres unité de production.

Ceci n'étant qu'une fiction, le gestionnaire du réseau palliera à ce problème en couplant l'éolien à une centrale thermique de même puissance nominale.
Pourquoi une centrale thermique ? Ce sont les seules unités de production électrique pouvant atteindre leur puissance nominale en moins de 12 minutes (l'hydrolique en Belgique etant anegdotique)
À Monsin, par exemple, une unité de ce type existe. Elle peut-être arrêtée et mise en service plusieurs fois par jour. Actuellement elle sert pour les périodes de pointe, mais pourquoi pas dans un avenir proche, servir aussi de compensation a l'électricité que ne fournirait pas les éoliennes par manque ou surplus de vent.

Oui si et seulement si on accepte que l'énergie produite par une éolienne ne soit pas compensée ou régulée par des batteries et que l'on ne consomme que la valeur moyenne de la production de l'éolienne.
Cela veut dire que nous devons accepter de changer nos comportements de consommateur, nos modes de conservation des aliments, ... en effet nous n'aurions du courant qu'entre 5h30 et 6h48 par jour. Ou de l'électricité toute la journée mais seulement de 23 à 28,5% de l'énergie actuelle. Alors et seulement alors l'énergie éolienne serait totalement écologique.

Nous savons très bien qu'actuellement nous sommes très loin de ce genre de gestion de l'énergie de par le fonctionnement de notre société, de par le mode de fonctionnement de nos entreprises, de nos appareils électroménagers, ...
Restons logique (malheureusement) les logiques financières, la mondialisation, ... n'est pas prête et vous peut-être non plus a changer du tout au tout.

Il faut donc essayer de produire de l'énergie qui provoque le moins de gaz a effet de serre.

L'utilisation de l'éolien, produit-il des gaz a effet de serre ?
De prime abord la réponse qui nous vient à l'esprit est non, et pourtant si on y regarde de plus près ... la réponse est oui. Comme on a pu le voir dans les différents articles présents sur le blog, l'importance de la régulation du réseau est quelque chose de capital. On couplera donc toujours les éoliennes avec des centrales thermiques.
Au mieux ces centrales thermiques seront du type : cycle combiné à gaz naturel.
Pour produire 1Kw par ce type de centrale on émettra 430g de CO2.
Comme l'éolienne produit entre 23 et 28,5% du temps de l'électricité et le reste étant produit par la centrale thermique, 1KW éolien produira d'une façon indirecte entre 307g et 331g de CO2.
Vous me direz que c'est toujours entre 99g et 127g de moins que si on faisait tout au gaz ! C'est vrai. Mais ce que vous oubliez c'est que les éoliennes ne remplaceront pas les installations actuelles, elles ne feront que de s'y ajouter et c'est donc bien de la pollution au CO2 en plus que nous générerons par ce choix.

Actuellement, en Belgique, 1KW est produit à 56% par du nucléaire, à 27% par du gaz, à 14% par des solides, à 3% par des moyens divers non polluant.
La production de CO2 peut donc être estimé a:
(0g * 0.56) + (430g * 0.27) + (800g * 0.14) + (0g *0,03) = 228g de CO2 pour 1KW

(Attention ces chiffres sont approximatifs à 10% près)

Il est clair maintenant que le choix de l'éolien n'est pas un choix écologique car il nous conduira à produire entre 79g et 103g de CO2 en plus que notre mode actuel de production.

L'éolienne n'est donc pas une solution écologique tant qu'on n'acceptera pas de revoir du tout au tout notre mode de consommation