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EXPERTISE AERAULIQUE




Thème 5.1
L'énergie éolienne


Carte actualisée de la production éolienne en France


 
Eolienne française de 6 MégaWatts (MW) au Carnet (44) (fondations marines)
pouvant alimenter en électricité "verte" (hors chauffage électrique évidemment) 18 000 personnes par an !


La France a le deuxième potentiel éolien d'Europe après la Grande-Bretagne, mais pénalisée par sa production centralisée, elle a plus de 15 ans de retard sur un pays comme le Danemark, pourtant moins venté que la France, mais où 20 % de l'électricité est d'origine éolienne.

Les moulins à vent des temps modernes (grands mâts de 100 m de haut en moyenne) ne font pas plus de bruit que le chuchotement du vent. Ils n'émettent pas de bruits de moteurs puiqu'il s'agit de génératrices portées par le vent, qui s'arrêtent le reste du temps. Selon l'Office Parlementaire d'Evaluation des Choix Scientifiques et Technologiques, le bruit des engrenages est désormais quasiment inexistant et le bruit de souffle des rotors est inaudible à 200 m* ! Selon une étude récente du Ministère en charge de l'Ecologie, 97 % des riverains de parcs éoliens trouvent que les éoliennes sont silencieuses et 80 % des 3 % restants reconnaissent qu'elles le sont de toute façon à 500 m**. Faites l'expérience à 200 m d'un parc (premières habitations à 500 m en France). Quant aux infrasons des éoliennes (comme dans les transports, les ventilations des habitations, etc.), l'Académie de Médecine (qui n'est pourtant pas tendre avec l'énergie éolienne) conclut qu'ils ne provoquent plus de gêne au-delà de 100 m de distance.


>>> Document Planète Eolienne - réponses aux idées fausses
au format PDF et document Espace Eolien




Le parc éolien marin de Thanet (Angleterre, au large de Dunkerque) de 100 éoliennes de 3 MW produit déjà pour 1 million de personnes par an et a coûté "seulement" 0,9 milliard d'euros ("combustible-vent" local, gratuit et infini)



ELECTRICITE D'ORIGINE RENOUVELABLE DANS L'UE EN 2015



La France est très loin derrière les meilleurs élèves européens en terme de production d'électricité finale d'origine renouvelable par habitant (
pourcentage par rapport à la consommation de chaque pays), malgré le deuxième potentiel éolien européen et un très bon potentiel solaire. Source : Eurobserv'ER


Une éolienne terrestre a une puissance de 3 à 7 MégaWatts (MW), de quoi alimenter en électricité de 9 000 à 21 000 personnes. Des prototypes marins de plus de 10 MW sont déjà envisagés. Mais des éoliennes plus petites (diamètre de 2 à 12 m) existent, conçues pour l'habitat individuel. L'énergie éolienne produite par les particuliers est rachetée par EDF ou Enercoop.


L'électricité de l'éolien terrestre français coûte de 4 à 6 c€/kWh (production nationale), alors que le nucléaire (EPR) explose officiellement à plus de 10 c€/kWh...


Le foisonnement éolien est la loi statistique qui fait que, par la répartition spatiale des parcs éoliens sur le territoire, la valeur minimum de la puissance fournie est supérieure à la somme des puissances minimales de chaque éolienne. Avec un tel foisonnement sur un potentiel de 10 GigaWatts (GW) éolien installé, la France pourrait éviter 34 TWh/an non renouvelables (15 TWh d'origine fossile sur son territoire et 19 TéraWatts-heures (TWh) ayant pour origine le charbon en Europe)***, soit la réduction de 10 % de ses émissions annuelles de CO
2 (objectif du protocole de Kyoto pour la France). France Energie Eolienne a modélisé une puissance de 10 000 MW (10 GW) éoliens répartis équitablement sur le territoire français et a simulé la production attendue d'après les données Météo France. Le foisonnement éolien français est le suivant : ce parc éolien national fournirait au réseau électrique entre 1 000 et 5 000 MW de puissance durant les 2/3 de l’année ! Le 1/3 restant se partage à égalité entre une production supérieure à 5 000 MW et inférieure à 1 000 MW (dont 80 % de cette puissance inférieure à 1 000 MW entre 22 h et 6 h du matin, périodes de basse consommation électrique).



La notion d'intermittence au niveau d'un parc éolien (heureusement limitée grâce à la hauteur des mâts et aux prévisions météo) n'existe plus
au niveau d'un pays, grâce au foisonnement éolien. Le cas extrême de la tempête Xynthia en 2010 (arrêts simultanés de nombreux parcs éoliens par sécurité) montre qu'en Espagne, comme en Europe, la production d'électricité éolienne n'a pas chutée (en moyenne 16 % des 250 TWh consommés par an par 47 millions d'espagnols). Source : Red Eléctrica de España (RTE espagnol, www.ree.es et www.ree.es/operacion/curvas_eolica.asp).


COMPOSITION DE LA PRODUCTION ELECTRIQUE EN FRANCE EN 2015 (MWh)


Journée type de consommation-production électrique en France.
En
2015, alors que l'éolien fluctuait autour de "seulement" 4 % de la production nationale, on ne parlait déjà plus d'intermittence.
La notion d'intermittence est définitivement dépassée par les statistiques (loi du foissonnement) et par la réalité des relevés de RTE, filiale d'EDF
(pas une journée sans production éolienne depuis 2015
) !
Il est aussi à remarquer que la production nucléaire (linéaire) n'est toujours pas adaptée à la consommation nationale quotidienne (cyclique)...
Pourcentages en moyenne annuelle. Source : RTE


Au niveau national, la production éolienne est en bonne complémentarité avec l'hydraulique (énergie stock, épargnée en hiver lorsque les éoliennes sont les plus productrices), la biomasse et le solaire (énergie stock pour la biomasse et meilleure production en été pour le solaire). Mais l'objectif doit être aussi de ne plus utiliser de systèmes de chauffage électrique ou aérothermiques qui augmentent les émissions de GES durant les pointes de grands froids.



Le méthane (gaz CH4) est déjà utilisé comme vecteur de stockage de l'électricité de parcs éoliens (électrolyse de l'eau => H2), comme le font Total et Enertrag à Prenzlau en Allemagne depuis 2011 et comme le préconise depuis longtemps le scénario Négawatt. Cette Réaction de Paul Sabatier (Prix Nobel de Chimie en 1912) permet aussi de transformer le CO2 des centrales thermiques par catalyse (oxyde de nickel) ainsi : CO2 + 4H2 => CH4 + 2H2O (méthanation).


Nous rappelons à ceux qui, avec les éoliennes, découvrent l'esthétique industrielle et énergétique, que cette qualité esthétique est théoriquement facultative pour la production et le transport d'énergie en France (centrales électriques, barrages, lignes THT, etc.). Les moulins à vent du XXI siècle, aux profils aérodynamiques, sont désormais des lieux très visités, de réels symboles de développement soutenable, local et porteurs d'indépendance énergétique, donc de paix. 95 % des riverains de parcs éoliens sont favorables au maintien de leurs éoliennes dans l'environnement**+****.

IMPACT NEUTRE DES EOLIENNES SUR LES VENTES IMMOBILIERES



  Exemple de l'Aude (11) : l'éolien est neutre sur les ventes immobilières, contrairement
à une ligne électrique THT, TGV, etc.
Autres sources : http://www.terraeco.net et
http://decrypterlenergie.org



Eolien moderne ("France EnR")... et éolien ancien ("France vieilles pierres" ou "France cimetière" ?)
Garder les vieilles pierres, oui, mais pour la vie,
celle des lézards, mais aussi celle des Hommes et des générations futures !




Parc éolien de Ouzouer le Marché (41) : 20 MW



Pour des projets de petit éolien, nous calculons le temps de retour sur investissement des installations selon les données météorologiques locales et après corrélation du potentiel éolien in situ (mesure du vent durant au moins 3 mois avec un mât de mesure de 10 m de haut).

       

   

Exemples de petites éoliennes à axe horizontal : 0,15 kiloWatts (KW) à 20 kW



   

Exemples de petites éoliennes à axe vertical : 0,4 kW à 6 kW


  

Exemples de mâts d'éoliennes haubanés, autoportants ou basculants (6 m ht. à 25 m ht.)





>>> Document Code de l'Urbanisme - Art. R421-2 sur les autorisations administratives du petit éolien


Nous réalisons des Cartes de Zones d'Influence Visuelle (ZIV), des photomontages d'intégration paysagère (indispensable au dépôt d'un permis de construire) et des simulations d'ombres portées des pales d'éoliennes durant l'année. Contactez-nous.



Modélisation 3D d'un parc éolien pour simulation de covisibilité






Sources : *[OPECST, http://www.assemblee-nationale.fr/12/rap-off/i2965.asp, 2006] ; **[Commissariat Général au Développement Durable http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/spipwwwmedad/pdf/B1-08-183-AF_document_travail_eoliennes_annexesld_cle01b772.pdf, L’acceptabilité sociale des éoliennes : des riverains prêts à payer pour conserver leurs éoliennes, Études et documents, 2009] ; ***[C. Rap, Le journal des énergies renouvelables n° 165, 2005] ; ****[Ademe, Perception et représentation de l'énergie éolienne en France, 2003]


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Thème 5.2
La ventilation naturelle,
le renouvellement d'air,
la limitation des déperditions thermiques



L'oxygène que nous respirons est celui que les végétaux veulent bien nous léguer.

Nous passons plus de 95 % de notre temps à l'intérieur des bâtiments. Or, la pollution y est plus importante (parfois 10 fois plus*) qu'à l'extérieur où il est généralement déjà pollué par les gaz des industries, des véhicules, des incinérateurs, etc. En tant qu'architectes, nous avons le devoir de concevoir des bâtiments sains et bien ventilés, mais les usagers doivent aussi veiller à utiliser le moins possible de produits ou d'équipements polluants (moquettes, meubles plastiques, bois collés, vernis, colles, mousses isolantes, produits chimiques divers...).

Les principaux polluants volatils intérieurs sont : la fumée de tabac qui est fixée par les matériaux (adsorption) et relarguée (désorption), le monoxyde de carbone (CO ; mortel), les oxydes d'azote (NOx ; exposition maxi : 0,15 mg/m3/24 h ; exposition mesurée dans les habitations : jusqu'à 1,8 mg/m3), ozone (O3 ; exposition maxi : 0,24 mg/m3/3 h), le dioxyde de soufre (SO2 ; exposition maxi : 0,125 mg/m3/24 h), le formaldéhyde (exposition maxi : 0,01 mg/m3/0,5 h ; cancérogène), les composés organiques volatils (COV aromatiques type benzène, toluène, xylène, styrène et naphtalène ; neurotoxiques. COV halogénés type chloroforme, trichloréthylène, chlorure de vinyle, dioxines et dichlorobenzène ; exposition maxi la plus basse : 0,07 mg/m3), les éthers de glycol (reprotoxiques), les fibres minérales ou organiques (si ø < 3 µm et long. > 5 µm : risque pathogène important), le radon (gaz radioactif en plus ou moins grande quantité dans le sous-sol ; exposition maxi : 200 Bq/m3 ; cancérogène)**.

Les matériaux ne sont pas les seules sources de pollutions intérieures. Les aspirateurs et les convecteurs électriques dispersent les polluants, les poussières les plus fines et les allergènes. Les chaufferies, les systèmes de chauffage, les garages et les lieux de stockage de produits chimiques (pesticides, solvants, etc.) sont potentiellement des réservoirs à polluants. Rappelons enfin que l'humidité augmente les émisssions polluantes des matériaux.
 
Même dans un bâtiment bien conçu, la ventilation manuelle est conseillée (ouverture des fenêtres pour créer un courant d'air durant 3 à 4 mn) surtout le matin, après une nuit sans mouvement d'air comme il s'en produit en journée par l'ouverture des portes et des fenêtres. Quelle soit mécanique (VMC) ou naturelle, la ventilation doit balayer transversalement l'air de pièce en pièce, sous les portes et s'évacuer par les pièces les plus humides (salle d'eau, wc, etc.). Nous concevons nos pièces humides avec des ouvertures directes sur l'extérieur ou préconisons des ventilations mécaniques raisonnées (VMR)
avec voyants lumineux et capteurs hygrométriques qui régulent les débits de ventilation selon l'activité des lieux.    

Les déperditions thermiques par le renouvellement d'air (chaud ou froid) peuvent être évitées par la préclimatisation de l'air entrant dans les pièces (double peau filtrante en été et à effet de serre en hiver) ou par des échangeurs pour les VMC à double flux.

Sources : *[B. Peuportier Dr. et Chargé de Recherche au Centre d'Energétique de l'Ecole des Mines de Paris, Eco-conception des bâtiments, bâtir en préservant l'environnement, 2003] ; **[S. et P. Déoux Drs en médecine et Experts en Haute Qualité Santé, Le guide de l'habitat sain, 2002].


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Thème 5.3
Le CO2, les gaz à effet de serre (GES)
et les gaz destructeurs de la couche d'ozone

Effet de serre
Sans l'effet de serre, nous aurions une température planétaire de -18 °C en moyenne ! Mais trop d'effet de serre dérègle le climat.

Au niveau planétaire, 26 % de l'augmentation des émissions de GES provient de la production d'énergie, 19 % de l'industrie, 17 % de la déforestation (changement d'usage des sols) et des incendies, 13 % des transports (hors trafic aérien international), 13 % de l'agriculture, 8 % de l'habitat et du tertiaire, et 4 % des eaux usées et des décharges*+**.


SOURCES MONDIALES DES PRINCIPAUX GAZ A EFFET DE SERRE



Principaux GES d'origine humaine par secteur d'activité*+**


23 % des émissions mondiales de CO
2 proviennent de la Chine et 22 % des USA***.


EMISSIONS DE CO
2/HABITANT DANS LE MONDE EN 2011




Par habitant, les Chinois émettent 5 t
CO2/an alors que les Américains émettent 18 t CO2/an (les Somaliens, 0,02 t CO2/an !). Source : ONU
La France est loin derrière les meilleurs élèves européens en terme d'émissions annuelles de CO2 (en t/habitant). Source : AIE, Ministère en charge de l'Ecologie (http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/LPS114.pdf) et Rac - France
Un facteur 8 s'impose en France pour diviser drastiquement nos émissions de CO2 : isolation des bâtiments, transports partagés et/ou en commun, lutte contre les gaspillages, électricité 100 % d'origine renouvelable en 2050 (Ademe), etc.
Nota : le Portugal et l'Italie n'ont pas de nucléaire et l'Espagne l'arrête progressivement... et ces 3 pays sont très en pointe sur les renouvelables ! L'Allemagne arrête aussi le nucléaire (fin pour 2023), diminue constamment ces émissions de CO2 depuis 1990 (!) et a décuplé la part des renouvelables dans son mix électrique, en moins de 15 ans !


Au niveau national, 30 % de l'émission de CO2 provient des transports, 20 % des bâtiments, 20 % de l'industrie, 16 % de l'agriculture et 13 % de la production et de la transformation de l'énergie (les incendies ne sont pas comptabilisés).

18 % de l'énergie finale consommée en France est d'origine nucléaire (3/4 de l'électricité)**. Cette énergie produit peu de CO2 dans sa filière de production mais beaucoup plus dans sa filière de construction, d'extraction et de transport de l'uranium (importé à 100 %), de "traitement" et d'enfouissement de ses déchets radioactifs, et de démantèlement de ces centrales nucléaires. Dans le monde, la part d'électricité nucléaire est cependant "faible" (1,5 %)** par rapport à l'ensemble des énergies consommées. De plus, les mines d'uranium mondiales seront épuisées dans moins de 30 ans. L'électricité nucléaire ne peut donc pas nous permettre de lutter contre le dérèglement climatique. En France, le chauffage électrique est d'ailleurs le pire système de chauffage en terme de GES. Il émet 2 fois plus de CO2 que le chauffage au Gaz Naturel car les pointes de consommation des chauffages électriques (contrairement aux autres chauffages) imposent le redémarrage de centrales fonctionnant aux énergies fossiles. Pour les climatiseurs électriques, le problème est le même (pointes de consommation durant les canicules), aggravé de plus par la fuite des GES utilisés dans ces appareils !

CENTRALES ELECTRIQUES A GAZ, FIOUL ET CHARBON EN ACTIVITE EN FRANCE



La priorité doit donc être de limiter les énergies fossiles dans les transports, la construction, le fonctionnement des bâtiments et l'industrie, de promouvoir très largement les énergies renouvelables et les constructions climatiques, et de lutter contre
les feux de forêts et la déforestation irraisonnée. L'objectif annoncé par certains pays européens comme la France est de diviser par 4 nos émissions de GES d'ici 2050.

Le biogaz issu de la méthanisation des déchets, les carburants d'origine végétale, la paille et le bois-énergie ne produisent, lors de leur combustion, pas plus de CO2 qu'ils n'en stockent (cycle naturel à la surface de la Terre) et la végétation, les sols et les océans absorbent le CO2. Les énergies renouvelables représentent actuellement 13 % de l'énergie finale française (biomasse, hydraulique, géothermie, solaire, éolien, etc.) et contrairement aux énergies fossiles, les énergies renouvelables ne produisent pas de CO2. En effet, même si leur énergie grise (utilisée pour la fabrication et la pose des capteurs solaires, des éoliennes, etc.) est encore d'origine fossile, le temps de retour sur cette énergie grise est de 2 à 3 ans pour un capteur photovoltaïque**** et 3 à 6 mois pour une éolienne****. Au-delà, il s'agit de CO2 évité par rapport à une production d'électricité à partir d'énergies fossiles.

En effet, en ce qui concerne les énergies fossiles, les dernières technologies produisent 46+? g de CO2 par kWh pour le nucléaire (jusqu'à 288 g de CO2/kWh et même beaucoup plus si la gestion des déchets radioactifs était comptabilisée), 360 g CO2/kWh pour le gaz à cycle combiné et 750 g CO2/kWh pour le charbon gazéifié*****.


EMISSIONS DE CO
2 ET DE DECHETS NUCLEAIRES PAR kWH ELECTRIQUE


Le gaz en cycle combiné émet 2 fois moins de CO2 que le charbon gazéifié***** ET n'émet pas de déchets radioactifs.
Le gaz naturel va donc devenir l'énergie de transition la moins polluante vers une société 100 % EnR où le biogaz peut déjà prendre le relai (captage sur les stations d'épuration et les anciennes décharges évitant les émissions de méthane (CH
4), un GES 24 fois plus puissant que le CO2). Le méthane peut aussi provenir du stockage de l'énergie éolienne ou solaire + captage du CO2 des centrales thermiques.



Pour desserrer l'étau énergétique, passons aux EnR !


Les autres GES sont la vapeur d'eau (H20, mais son effet de serre est compensé en partie par un effet de blocage du rayonnement solaire), les chlorofluorocarbures (CFC, non comptabilisés car interdits), l'ozone (O3, non comptabilisé), le méthane (CH4), le protoxyde d'azote (N2O), les hydrofluorocarbures (HFC), les perfluorocarbures (PFC) et les hexafluorures de soufre (SF6). Le potentiel de réchauffement global (PRG) de ces molécules (hors H20, CFC et O3) sur 100 ans est respectivement de 25, 290, jusqu'à 3 200, jusqu'à 8 000, jusqu'à 12 500 et 24 900 fois plus important que le PRG100 du CO2 ! Un calcul avec un PRG30 (sur 30 ans) serait d'ailleurs plus réaliste vu l'urgence de la lutte contre le dérèglement climatique. Le PRG30 du CH4 est alors 60 fois celui du CO2 ! L'impact du CH4 sur le forçage radiatif terrestre est donc malheureusement largement sous-estimé.

Actuellement, le CO2 issu des énergies fossiles représente 56 % de l'accroissement de l'effet de serrre et le CO2 issu de la déforestation et de la destruction des tourbières représente 20 %*+**. Les autres GES représentent 14 % pour le méthane (CH4), 8 % pour le protoxyde d'azote (N2O) et 2 % pour les halocarbures (HFC, PFC et SF6)**. Les émissions de méthane devraient donc être très surveillées dans les installations individuelles (attention aux assainissements autonomes !) et récupérées dans les stations d'épuration afin de permettre aux villes de convertir leur parc de véhicules (bus, voitures de service, etc.) au gaz naturel et d'avoir leur propre production locale de carburant. Notre alimentation, via notre consommation plus ou moins importante en viande, a aussi un impact sur les émissions de CH4 dans les élevages (sans compter l'énorme quantité d'énergie perdue entre la photosynthèse des végétaux et la production finale de quelques calories animales). Les végétariens permanents ou occasionnels sont donc déjà dans une démarche écocitoyenne.

Malgré son interdiction depuis 1996 en France, le chlorofluorocarbure (CFC) continue à atteindre la haute atmosphère. Il est encore responsable de 25 % de l'augmentation de l'effet de serre****** (mais non comptabilisé car plus en vente !). Or, la quantité de CFC stocké dans les mousses isolantes à base de polyuréthane et dans les polystyrènes extrudés (PSX différents du PSE ou polystyrène expansé) était de 54 000 tonnes en France en 1989******. Ces mousses pourraient donc encore libérer ce puissant GES durant des années. Par ailleurs, ces stocks de CFC sont aussi une menace pour la couche d'ozone qui continue de se dégrader. Le HCFC remplace actuellement le CFC mais est aussi un destructeur de la couche d'ozone et un puissant GES. L'augmentation des UVB arrivant sur la Terre continueront donc encore pendant longtemps à provoquer des cancers de la peau, des cataractes et des atteintes du système immunitaire, détruiront le phytoplancton marin et accélèreront le vieillissement de certains matériaux******.
 




La Terre "vue de nuit" par satellite. En jaune, le gaspillage de l'éclairage urbain des grandes villes du Nord ; en rouge, le gaspillage des
torchères des puits de pétrole ; en violet : le scandale des feux de forêts tropicales. Source : Journal du CNRS - janvier 2000.

Sources : *[S. Rabourdin, Changement climatique, comprendre et agir, 2005] ; **[Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie, et Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable, Rapport Facteur 4 - Division par 4 des émissions de gaz à effet de serre de la France à l’horizon 2050, 2006 + Bilan 2007 des changements climatiques du Giec, 2007] ; ***[OCDE] ; ****[Ademe, Guide Pratique, la production d'électricité raccordée au réseau, 2003 et Eoliennes et aspects économiques, 2002] ; *****[Rapport au Premier Ministre - Petit mémento énergétique et RTE] ; ******[B. Peuportier Dr. et Chargé de Recherche au Centre d'Energétique de l'Ecole des Mines de Paris, Eco-conception des bâtiments, bâtir en préservant l'environnement, 2003].


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© Depuis 2001 Sylvain HOUPERT Architecte DPLG & Docteur en Sciences de l'Ingénieur - Tous droits réservés
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