Note à la demande de l’ADEME

Pôle Energies 11 – novembre 2009

Le petit éolien
ENJEUX
Après les économies d’énergie, le développement des énergies renouvelables est l’une des actions essentielles face à la raréfaction des énergies fossiles bon marché ainsi qu’à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre, en grande partie responsable du brusque réchauffement climatique.
Le plan de développement des énergies renouvelables français, issu du Grenelle Environnement, fixe à 23% la part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie finale d’ici 2020 (contre 14% aujourd’hui). L’’énergie éolienne y occupe une place prépondérante car cette filière représente entre le quart et le tiers du potentiel de développement. L’objectif français est de disposer d’environ 20 000 MW « éoliens » à cette échéance.
Depuis 2001, le soutien à la filière éolienne en France repose de fait sur la mise en place d’aérogénérateurs de grande puissance (aujourd’hui, une éolienne affiche une puissance unitaire de 2 MW en moyenne). Toutes les dispositions, en termes d’incitations, comme le prix d’achat garanti de l’électricité, ou en terme de garde-fous, comme les zones de
développement éolien (ZDE), ont eu pour visée le « grand » éolien. Car ce dernier offre un coût du kWh parmi les plus compétitifs sur le plan financier, ainsi qu’une maturité sur le plan technique.
Le « petit » éolien n’a pas jusqu’ici été différencié du « grand » en France.
Or il présente des atouts, car il se situe à mi-chemin entre « grand » éolien et photovoltaïque en termes de coûts d’investissement ou de productivité au kW installé. Il a l’avantage de représenter un investissement accessible pour les acteurs du monde rural, agriculteurs, petites collectivités ou particuliers, d’être plus facile à implanter, que ce soit sur le plan paysager ou du raccordement électrique.
Mais il recèle aussi pour l’heure quelques contraintes. Tarif d’achat du kWh insuffisant et réglementation entraînant des effets pervers ne favorisent pas la multiplication de projets de qualité. Par « installation de qualité » nous comprenons cet ensemble : aérogénérateur-site-mise en oeuvre.
Il est nécessaire de lever ces points de blocage, afin que ces petits aérogénérateurs, synonymes de meilleure acceptabilité sociale pour l’éolien en général, se développent harmonieusement sur le territoire national.
DESCRIPTION
Sur le principe, un petit aérogénérateur fonctionne comme un grand : le vent fait tourner des pales fixées sur un rotor, lequel actionne un générateur qui transforme une partie de cette énergie mécanique en énergie électrique. Cette dernière peut être consommée sur place pour couvrir les besoins d’une maison, d’une exploitation agricole, d’une collectivité, d’une
entreprise… Elle peut aussi être injectée au réseau électrique si l’éolienne y est raccordée.
La norme internationale IEC 61400-2 définit le standard pour le petit éolien :« surface balayée inférieure à 200 m2 ». Ceci correspond à une machine dont la puissance est inférieure à 65 kW. En deçà de cette puissance, il est relativement facile de raccorder les aérogénérateurs au réseau de distribution électrique basse tension français. En revanche, audelà
de 36 kW, le raccordement est plus complexe et onéreux.
Les mâts de ces petites éoliennes n’excèdent généralement pas une 30 mètres, et le diamètre de leur rotor, une quinzaine. Ces caractéristiques les rendent relativement faciles à implanter et à insérer dans le paysage.
DÉVELOPPEMENTS
 
Marché
Les coûts actuels des petits aérogénérateurs sont trop élevés pour envisager un développement sans aide publique, car ils ne sont pas encore fabriqués en grande série.
Il est difficile d’évaluer le nombre de machines aujourd’hui en fonctionnement. Jusqu’à ces dernières années, à l’exception du « micro » éolien (quelques centaines de watts) développé massivement pour la plaisance ou le caravaning, moins d’une dizaine de petits aérogénérateurs étaient installés chaque année en France pour des sites isolés du réseau
électrique (Fonds d’Amortissement des Charges d’Electrification).
Depuis 2006, la possibilité de bénéficier d’un crédit d’impôt, voire de subventions de collectivités, a encouragé des particuliers à s’équiper. À la fin du premier semestre 2009, on dénombrait 157 petites éoliennes officiellement raccordées au réseau électrique et 360 demandes de raccordement en cours d’instruction.
Il existe quelques fabricants français, qui peinent à développer leur activité en métropole, faute de rentabilité économique pour l’acheteur final. Des petits aérogénérateurs venus des Etats-Unis, d’Afrique du Sud, du Japon ou de Chine commencent à être produits en séries relativement importantes dans ces pays. Ils arrivent sur le marché français, la plupart du temps sans accompagnement technique des entreprises qui les mettent en oeuvre.
Sur le plan des installations, des électriciens ont rejoint les quelques entreprises françaises pionnières. Mais le « petit » éolien est désormais un « produit d’appel » pour des entreprises très commerciales qui n’ont pas de démarche qualité et qui multiplient les contre-références en plaçant des machines à moins de 12 mètres, dans des sites plus ou moins adaptés.
Cadre réglementaire 
Un permis de construire auprès de la mairie de la commune où sera implantée l’éolienne est obligatoire si la distance entre le sol et l’axe de son rotor dépasse 12 mètres de haut. Si sa production est destinée à l’autoconsommation, c’est le maire qui délivre ce permis ; si elle est destinée à la vente, c’est le préfet.
  • De plus de 12 m. à 50 mètres, le dossier de permis de construire doit contenir une notice d’impact.
  • Au-delà de 50 mètres, il faut une étude d’impact ainsi qu’une enquête publique. De fait, le petit éolien n’atteint pas cette hauteur.
  • En deçà de 12 m, il y a aucune formalité administrative sur le plan de l’urbanisme.
Pour bénéficier du contrat d’achat garanti du kWh, le « petit » éolien est soumis au même régime que le « grand » : il doit se situer dans une Zone de Développement Eolien. Toute ZDE est d’abord proposée par une ou plusieurs communes ou EPCI (établissement public de coopération intercommunal).
Les critères qui entrent en jeu pour sa définition sont :
  • le potentiel éolien
  • les possibilités de raccordement au réseau électrique
  • la protection des paysages, des monuments et des sites
C’est le préfet du département qui valide sa création, ou pas.
Le petit éolien doit se conformer à la législation relative au bruit : l’ambiance sonore ne doit pas augmenter de plus de 3 décibels la nuit et de plus de 5 dB le jour avec la mise en place d’un aérogénérateur.
Performances
Comme pour le « grand », les machines qui enregistrent aujourd’hui les meilleures performances sont celles à axe horizontal. Le système de l’hélice présente en effet le meilleur coefficient de puissance. Ce type d’éoliennes est généralement muni d’une hélice à trois pales, plus rarement de deux, assurant un bon rendement théorique.
Installé dans de bonnes conditions, à une vingtaine de mètres de hauteur, un petit aérogénérateur produit annuellement entre 1 000 et 3 000 kWh par kW installé. Concernant les éoliennes à axe vertical, elles captent le vent quelle que soit sa direction et ne nécessitent donc aucun dispositif d’orientation. En théorie, elles s’adaptent donc mieux aux zones de vent irrégulier générant des turbulences. Mais dans les faits, les performances affichées ne sont pas encore au rendez-vous.
Impacts environnementaux et paysagers
On retrouve dans le « petit » éolien les mêmes thématiques que pour le « grand », mais à des échelles très différentes. Pour cette « filière dans la filière », un important travail de quantification des impacts reste à mener.
L’impact à la fabrication ainsi que le bilan énergétique global est a priori en proportion avec la taille des machines. Il suffit ainsi d’un ou plusieurs petits massifs en béton pour l’ancrage au sol, suivant le type de mât. Aucun chemin d’accès n’est à créer pour cette gamme d’aérogénérateur.
La question du bruit est importante pour ces petites éoliennes qui sont parfois placées en milieu péri-urbain.
Sur le plan de l’impact paysager, trois échelles de lecture de paysage, distinctes et progressives, sont à prendre en compte :
  • le site dans son environnement immédiat (rayon de 500 m. autour de la zone d’implantation)
  • le site dans son environnement éloigné (rayon de 1 km)
  • le site dans le grand paysage (rayon de 3 km)
Au-delà de cette 3ème échelle, la distance entraîne une dilution de la machine dans le grand paysage, notamment à cause des aérosols (poussières en suspension dans l’air). Très souvent,suivant les sites, seules les deux premières échelles seront même pertinentes car l’éolienne, beaucoup plus basse et fine qu’un aérogénérateur d’1 MW, sera « absorbée » dans le paysage.
COUTS
La loi oblige EDF à acheter 8,2 centimes d’euros chaque kWh que l’éolienne injecte sur le réseau, à condition que celle-ci :
  • se situe dans une zone de développement éolien
  • respecte la puissance minimale et maximale définie pour cette ZDE
  • injecte la totalité de sa production sur le réseau
Ce tarif est le même que celui fixé pour les grandes éoliennes . Il est valable pour dix ans, puis varie les cinq années suivantes entre 8,2 et 2,8 centimes d’euros par kWh selon que le site soit plus ou moins productif. De fait, dans le petit éolien, sauf exception, le tarif des cinq dernières années restera à 8,2 c€.
Une autre option est possible pour le producteur, toujours dans le cadre du contrat d’obligation d’achat : choisir qu’EDF lui achète l’électricité injectée au réseau (en totalité ou en partie) au même prix que celle qui lui est vendue en tant que consommateur. Cette dernière option est presque toujours plus intéressante dans le cas du petit éolien.
Mais actuellement, quelle que soit l’option choisie, ces tarifs d’achat ne sont pas rentables pour une petite éolienne. Car, suivant les gammes de puissance et les fabricants, le coût au kW installé pour l’acheteur final varie en moyenne de 3 000 à 6 000 €… Un coût trois à six fois plus élevé pour que pour le grand éolien.
Pour les particuliers, le crédit d’impôt alloué par l’Etat dans le cadre des résidences principales ne suffit pas à compenser ce différentiel. Certaines collectivités octroient également des aides, qui ne parviennent cependant pas à mettre le « petit » éolien au même niveau de rentabilité que le « grand » ou que le photovoltaïque (au bâti ou au sol).
RECOMMANDATIONS
L’ADEME encourage le développement du « petit » éolien car, outre l’impact positif sur l’acceptabilité sociale de l’éolien en général, il offre un coût de production du kWh compétitif. À puissance égale, il coûte moins cher que le photovoltaïque mis en oeuvre sur le bâti et produit autant, voire deux fois plus sur les régions françaises les plus ventées.
Il ne s’agit pas d’opposer les deux filières, lesquelles offrent au contraire une complémentarité de production intéressante pour le réseau électrique, au plus près des consommateurs. D’après les retours d’expérience sur les sites isolés du réseau, dans le cas d’installation mixte (petit éolien/photovoltaïque), on observe une complémentarité au niveau journalier mais aussi en termes de saisonnalité. C’est un point positif pour le bouquet énergétique français quand on sait que les renouvelables vont prendre une place croissante dans la production d’électricité.
En revanche, des points de blocage sont à lever pour que cette filière se développe de façon satisfaisante :
1- L’obligation de permis de construire à partir de 12 mètres a un effet pervers car il induit la tendance à installer les machines en dessous de cette hauteur, où la production s’avère la plupart du temps insuffisante. On a même pu voir les premiers cas de « parcs » de plusieurs machines alignées à moins de 12 m, constituant autant de contre-références, à la fois énergétiques, économiques et paysagères…
Pour obtenir une bonne production, sauf exception (machine avec un petit diamètre de rotor sur un site sans turbulences causées par le relief ou des obstacles avoisinants), il est primordial d’adapter la hauteur du mât en fonction des caractéristiques du site et de ne pas se limiter à 12 mètres. L’ADEME souhaite que les services déconcentrés de l’Etat instruisent les demandes de permis de construire avec des critères distincts du grand. Ils pourront bientôt s’appuyer sur un guide méthodologique de l’ADEME, dans lequel une large place est accordée aux explications techniques et à l’approche paysagère spécifique à ces équipements (parution prévue début 2010).
2- L’ADEME recommande d’exclure le « petit » éolien » de la procédure des ZDE, qui ne lui était pas destinée. Ces zonages prennent souvent en compte des secteurs hors habitations ou exploitations agricoles ; de fait, les ZDE écartent des zones où il est pertinent de développer du petit éolien, à proximité des points de consommation d’électricité. Par ailleurs, l’ADEME
souhaite qu’un nouveau cadre réglementaire soit élaboré pour ces gammes d’aérogénérateurs, ce qui permettrait un développement raisonné.
3- Le tarif d’achat garanti est insuffisant pour cette gamme d’aérogénérateurs, plus coûteux que le « grand » éolien et moins productifs du simple fait de leur hauteur de mât moins élevée. L’ADEME souhaite que soit élaboré un système de prix d’achat garanti spécifique pour cette gamme de puissance, en adaptant la méthode appliquée au « grand » (dégressivité plus la
production est grande, de façon à répartir les installations au mieux sur le territoire national).
Car c’est en rémunérant correctement la production réelle, plus qu’en subventionnant les investissements, que nous aurons des installations de qualité. Selon les premières estimations, des tarifs situés entre 20 et 30 c€/kWh permettraient de parvenir à une rentabilité satisfaisante des investissements.
4- L’ADEME souhaite qu’un certain niveau d’exigence technique, tant pour le matériel que pour son installation, soit requis dans l’attribution des aides publiques. Les subventions de l’Etat, à travers le crédit d’impôt, ou de collectivités, pourraient être conditionnées par la publication des résultats de tests menés sur des sites d’essais indépendants. L’ADEME participe aujourd’hui au financement de deux sites d’essai dans le département de l’Aude (sites complémentaires, l’un pour les aérogénérateurs de moins de 10 kW, l’autre en cours de montage pour les 10/36 kW).
Il convient de poursuivre le soutien à ces sites d’essais indépendants, avec la perspective d’une évolution en un seul site de certification du petit éolien, de niveau national ou européen.
Par ailleurs, l’ADEME et les professionnels travaillent à la création d’un label de qualité pour les entreprises qui installent les petits aérogénérateurs, sur le modèle des labels « qualisol » pour le solaire thermique ou « qualipv » pour le photovoltaïque
Ces avancées prouvent qu’une démarche de progrès est en oeuvre en France, et qu’elle pourra trouver une concrétisation sur le terrain, à condition que la législation évolue.elle aussi dans ce sens.
Soulignons enfin que le « petit » éolien est de plus en plus soutenu à travers le monde par les Etats, notamment grâce à l’instauration de tarifs d’achat adaptés. De ce fait, la fabrication est en train de passer d’un stade artisanal à un stade industriel. Ces machines commencent à être commercialisées sur le territoire national. Et il serait dommage pour l’économie nationale de ne pas assortir le soutien à l’installation de petits aérogénérateurs d’aides au développement de la fabrication sur le territoire français.