Focus sur l’éolien

Dans un mix énergétique sobre et territorial, l’éolien occupe une place essentielle. Pour répondre aux besoins d’une société qui aurait choisi de limiter sa consommation à vingt gigajoules par habitant et par an, nous nous fixons un objectif de production d’environ 368 TWh par an.  Rapporté à un territoire de cinquante mille habitants, cet objectif représente près de 263 GWh/an de production éolienne par an.

La question n’est pas de savoir si l’éolien a un rôle à jouer, mais comment l’installer, le répartir et le maintenir dans un monde caractérisé par la contraction industrielle, les ruptures possibles des chaînes logistiques et la multiplication des phénomènes météorologiques extrêmes.

L’éolien classique, celui que l’on rencontre le long des autoroutes ou en lisière des plaines agricoles, utilise des turbines à axe horizontal de trois à cinq mégawatts, parfois davantage. Leur efficacité est remarquable. Avec vingt à trente-cinq de ces machines, un territoire de cinquante mille habitants pourrait produire toute l’énergie éolienne dont il a besoin. Mais cette efficacité s’accompagne d’une dépendance forte à une industrie lourde, à une mécanique complexe perchée à grande hauteur, à des matériaux sensibles, à des chaînes d’approvisionnement globalisées et à des conditions de vents relativement laminaires. Ces turbines sont magnifiques dans le rôle qui est le leur, mais elles s’inscrivent dans un monde stable, doté d’une logistique robuste et de capacités industrielles élevées. Or ce n’est plus le monde qui vient.

À l’autre extrême, les petites éoliennes verticales domestiques séduisent par leur simplicité apparente. Hautes de six à dix mètres, produisant quelques milliers de kilowattheures annuels, elles semblent parfois adaptées à des usages dispersés. Mais il en faudrait entre trente et soixante mille pour répondre aux besoins d’un seul territoire de cinquante mille habitants. Une telle prolifération est à la fois irréaliste et ingérable. Ces machines ne peuvent donc constituer qu’un appoint : utiles pour certains bâtiments isolés, pour quelques usages pédagogiques, pour des cibles particulières, mais jamais pour porter un système énergétique complet.

La solution la plus cohérente dans un monde soumis à l’instabilité se situe entre ces deux extrêmes : les éoliennes verticales de puissance intermédiaire, autour de cent kilowatts, capables chacune de produire environ deux cents mégawattheures par an. Il en faut environ un peu plus de 1300 pour alimenter un territoire de cinquante mille habitants, mais leur distribution harmonieuse dans le paysage, leur faible hauteur et leur simplicité mécanique en font des candidats idéaux pour des territoires cherchant à concilier autonomie, résilience et protection de la biodiversité.

Ces machines se présentent sous deux grandes formes. Les premières adoptent la silhouette courbe du Darrieus, telles une harpe dressée dans le vent. Les secondes, dites H-Darrieus, plus rectilignes, dessinent un claquement d’acier simple et robuste. Leur hauteur oscille entre dix-huit et trente mètres, bien en dessous des machines classiques qui culminent à cent cinquante ou deux cents mètres. Leur rotor varie entre huit et dix-huit mètres de diamètre. Ce qui les distingue profondément, cependant, n’est pas cette silhouette plus modeste, mais le fait que leur mécanisme vital se trouve au sol. Aucune nacelle n’est perchée à des dizaines de mètres. Aucune intervention ne nécessite de grue. La génératrice, le système de freinage, les convertisseurs, les organes dynamiques : tout est posé au pied de la structure, accessible, réparable, inspectable, compatible avec un atelier local et avec l’économie réduite d’un territoire qui ne pourrait plus compter sur des pièces détachées importées en urgence.

Cette architecture les rend particulièrement adaptées aux vents turbulents que l’on rencontre dans les éco-bourgs, aux lisières des champs, près des haies, dans les vallons ou dans les paysages bocagers. Une éolienne verticale n’a pas besoin d’être orientée ; elle accepte le vent tel qu’il vient, sans imposer aux habitants ni au territoire un aménagement paysager artificiel ou des coupes d’arbres systématiques. Elle s’accommode du relief, des obstacles, des variations de direction. Là où une turbine horizontale exige un environnement relativement dégagé, une turbine verticale se glisse dans la complexité des paysages ruraux.

Mais c’est dans un domaine encore rarement discuté qu’elles révèlent leur véritable avantage stratégique : la résistance aux tempêtes extrêmes.

Le monde qui vient sera un monde où les orages convectifs violents, les micro-rafales descendantes, les rafales à plus de cent cinquante kilomètres par heure, les enchaînements de tempêtes espacées de quelques jours, les épisodes venteux brutaux et localisés seront plus fréquents et plus intenses. Les grandes éoliennes horizontales, œuvres d’ingénierie impressionnantes, ont été conçues pour résister à des conditions extrêmes, mais dans un cadre où ces extrêmes restaient statistiquement rares. Leur très grande hauteur, leurs pales gigantesques et leur centre de gravité élevé les rendent particulièrement exposées à des rafales dépassant les normes de calcul. Elles doivent s’arrêter en position de sécurité au-delà d’un “vent de coupure”, faute de quoi la nacelle, les pales ou les roulements peuvent subir des contraintes dévastatrices. Lorsqu’une pale de soixante ou quatre-vingts mètres reçoit frontalement un mur de vent, la poussée est immense, concentrée et transmise par un bras de levier gigantesque. Même lorsque la structure ne cède pas, l’usure mécanique peut être considérable.

Les éoliennes verticales de puissance intermédiaire se comportent tout autrement.

Leur axe perpendiculaire au vent fait que leurs pales ne reçoivent jamais une rafale de face. La poussée est immédiatement répartie sur l’ensemble du rotor. La vitesse de rotation, plus lente, réduit drastiquement les contraintes mécaniques. Le centre de gravité, extrêmement bas, empêche les oscillations dangereuses. La machine n’est jamais dans une situation de couple extrême. Lorsque survient une tempête, elle se comporte comme une colonne courte et dense, et non comme un immense bras de levier prêt à se cabrer sous la force du vent. Surtout, sa mécanique adopte naturellement un comportement d’auto-protection : plus le vent est violent, plus la rotation se ralentit, et plus la machine s’apprivoise elle-même. Cette capacité d’auto-limitation, qui n’existe quasiment pas dans les turbines horizontales, permet à une VAWT de résister à des rafales bien supérieures à celles que l’on considère aujourd’hui comme des événements extrêmes.

Dans les modélisations menées pour plusieurs sites européens exposés aux vents côtiers, aux tempêtes atlantiques ou aux orages intenses continentaux, les éoliennes verticales intermédiaires montrent une tolérance structurelle de cinquante à soixante-dix pour cent supérieure à celle des turbines horizontales, y compris lorsqu’elles sont arrêtées en position de sécurité. Leur faible inertie mécanique, leur centre de gravité bas, leur rotor réparti uniformément et leur faible hauteur les transforment en machines presque “tempête-proof”. Elles reprennent par ailleurs leur service beaucoup plus rapidement après un épisode extrême, puisqu’un simple contrôle au sol suffit, là où une turbine horizontale nécessite l’inspection complète de la nacelle et des pales. Dans un monde où les phénomènes extrêmes seront plus fréquents qu’aujourd’hui, cette capacité à survivre — et à repartir presque immédiatement — devient un avantage essentiel.

La question de l’impact sur la biodiversité s’intègre naturellement à ce tableau.

La rotation lente des turbines verticales, leur faible hauteur et l’absence de barrière horizontale diminuent considérablement les risques de collision pour les oiseaux et les chauves-souris. Cependant, la protection de la biodiversité exige plus qu’une mécanique favorable. Elle requiert une implantation respectueuse des couloirs migratoires, un éloignement des haies qui servent de routes biologiques, une limitation sévère des éclairages nocturnes et une attention particulière aux périodes de reproduction. Les sols qui entourent les turbines peuvent être traités comme des bandes enherbées ou des prairies, créant des habitats favorables à la flore et aux pollinisateurs, au lieu de simples surfaces techniques.

L’emprise au sol des turbines verticales intermédiaires, souvent exagérée dans le débat public, est en réalité dérisoire.

En attribuant à chaque machine un carré généreux de quatre cents mètres carrés, l’ensemble des 1300 éoliennes d’un territoire compact occuperait 52 hectares, soit 0.065% de sa surface totale. Cela correspond à quelques dizaines de prairies dispersées dans la campagne, ou à quelques parcelles agricoles de taille modeste. Dans la grande majorité des cas, le sol situé autour des turbines demeure pleinement utilisable pour des cultures extensives, des pâturages ou des cheminements agricoles. L’éolienne s’élève, mais le sol continue de vivre.

Reste à traiter deux questions essentielles : le stockage et l’équilibrage.

Dans un monde stable, ces deux fonctions étaient confiées à des systèmes centralisés, pilotés par de grandes infrastructures et des centrales capables d’ajuster leur puissance à la demande. Dans un monde sobre, fragmenté, fondé sur des réseaux territoriaux, la stabilité du système dépend au contraire d’une capacité distribuée à répondre aux variations de production.

Le stockage, dans ce paradigme, n’est plus une machine unique, mais un ensemble de techniques complémentaires. Les batteries fer-phosphate ou carbone, produites et entretenues localement, peuvent absorber une partie des variations journalières. Les volants d’inertie, incroyablement durables, permettent de lisser les fluctuations rapides. Les cuves d’eau, les réseaux thermiques enterrés, les murs lourds ou les ballons d’eau chaude constituent une forme de stockage thermique très efficace pour les usages domestiques et les bâtiments publics. Là où les conditions topographiques le permettent, des stations de pompage-turbinage ajoutent un étage à l’architecture du stockage, même si le changement climatique limitera leur usage dans de nombreuses régions. Dans certains territoires, une micro-filière hydrogène strictement stationnaire peut constituer un complément utile pour lisser les variations saisonnières.

L’équilibrage du réseau, enfin, devient une intelligence distribuée. Dans un système centralisé, l’équilibrage se fait dans quelques salles de contrôle. Dans un territoire polycentrique, il se joue dans les maisons, les ateliers, les bâtiments publics, les éco-bourgs. Chaque unité peut retarder ou avancer une partie de sa consommation, charger ou décharger une batterie, chauffer ou laisser refroidir légèrement un ballon d’eau, moduler une activité artisanale ou industrielle. L’équilibrage se fait alors non par la surproduction, mais par la synchronisation subtile de milliers de micro-gestes, intégrés dans une architecture territoriale sobre. Les bâtiments eux-mêmes — par leur inertie thermique — deviennent des “batteries lentes” capables d’absorber les fluctuations du vent sans que le confort des habitants n’en souffre. Cet équilibrage diffus est à la fois plus résilient, plus économique et plus écologique que les grands systèmes concentrés.

En conclusion, si les grandes turbines horizontales peuvent conserver une place dans certains contextes spécifiques, les éoliennes verticales de puissance intermédiaire s’imposent comme une technologie adaptée aux contraintes du monde qui vient : robustes face aux tempêtes, sobres en matériaux, réparables localement, compatibles avec la biodiversité et harmonieuses dans les paysages ruraux.

___________________________

RESSOURCES DOCUMENTAIRES

Tout comprendre, l’éolien (ADEME, 2024)

POSITIONNEMENT
DE LA LPO
SUR L’ÉNERGIE (2021)

Le parc éolien français et ses impacts sur l’avifaune (LPO, 2017)