Éolien, variabilité et stockage

Le développement de parcs éoliens est soumis depuis toujours à de multiples controverses, s’agissant de sa variabilité et de son efficacité. S’il est évident que l’éolien est une ressource énergétique variable, sa capacité de production, les innovations technologiques, sa prédictibilité à plusieurs jours, en fait une source d’énergie fiable permettant une meilleure stabilité électrique dans notre mix énergétique.

Avec l’évolution des réseaux électriques vers des réseaux plus intelligents, il est également plus simple aujourd’hui d’intégrer les productions d’énergies renouvelables et d’améliorer leur disponibilité. Les solutions et technologies de stockage (via l’hydrogène,STEP ou batteries par exemple) sont aujourd’hui prêtes à être dirigées vers les énergies renouvelables et à être déployées plus massivement en fonction du futur mix énergétique.

Il est évident que seul, l’éolien ne substituera pas aux énergies conventionnelles (charbon & nucléaire), mais couplé aux autres sources d’énergies renouvelables, l’éolien prend tout son sens. C’est uniquement dans ce contexte, que nous pouvons imaginer aboutir à un mix énergétique 100% renouvelable.

La production d’énergie éolienne est de plus en plus prévisible. En France, le gestionnaire du réseau électrique, RTE, s’est équipé dès 2009 d’un logiciel baptisé IPES (Insertion de la Production Eolienne et Photovoltaïque sur le Système) lui permettant de prévoir la production attendue du parc éolien français heure par heure pour la journée en cours et le lendemain. Ces prévisions permettent de gérer les moyens à mettre en place afin de garantir l’équilibre du réseau. Metnext, filiale de Météo France et de CDC Climat, commercialise également un service permettant de délivrer quotidiennement, heure par heure, les prévisions de production électrique de parcs éoliens mais aussi d’évaluer la production à 7 jours. RTE a mis en place sont outil en temps réel “Eco2mix” qui permet également une utilisation et une diffusion transparente des données.

D’un point de vue du rendement, les éoliennes fonctionnent aujourd’hui  entre 75 et 95% du temps (ADEME) et pour des vitesses comprises entre 14 et 90 km/h. En moyenne les sites français sur terre permettent aux éoliennes de produire à leur puissance nominale l’équivalent de 2 200 heures / an, ce qui équivaut à un facteur de charge de 25 %. Avec le développement de l’éolien en mer et des éoliennes plus puissantes sur nos cotes, ce même facteur charge pourrait atteindre plus de 60%.

Par ailleurs, la variabilité ne constitue pas un problème en soi dans la mesure où la France est dotée de trois régimes de vent qui assurent une production constante sur tout le territoire. Là encore, des logiciels permettent de gérer les flux électriques issus de l’éolien et de les répartir sur le territoire en fonction de la production et de la demande. Ainsi, si la demande d’électricité est forte dans une région où l’éolien ne produit pas énormément ce jour-là, il est possible d’y remédier en faisant appel à l’électricité produite par les parcs éoliens d’une autre région. L’émergence de solutions de stockages fiables et de plus en plus mature couplé aux super-grid au niveau Européen permettront d’assurer la sécurité énergétique de l’Union européenne en raccordant l’Europe aux zones de forte production d’énergie permettant de diriger l’énergie en fonction des besoins. 

• Les Stations de Transfert d’Energie par Pompage (STEP)
• Le stockage par air comprimé (CAES2)

• Le stockage par l’hydrogène

• Les volants d’inertie
• Les batteries

Différentes solutions de stockage (surtout les STEP) en France permettent d’éviter le recours à des technologies de pointe carbonées (centrales au fioul et au gaz notamment) et coûteuses en restituant cette électricité pendant les épisodes de plus forte demande. Les capacités de stockage permettent donc en France de diminuer le coût moyen de production de l’électricité et d’éviter des émissions de CO2.

Le parc de Stations de Transfert d’Energie par Pompage (STEP) est ainsi le moyen de stockage le plus utilisé en France en pompant de l’eau pendant la nuit et le week-end vers des réservoirs amont, eau qui est ensuite turbinée à la pointe pendant les jours de la semaine. Les six principaux sites gérés par EDF représentent ainsi un total de près de 5 GW disponibles quasi-immédiatement, soit un quart de la puissance totale installée hydraulique française.  Leur fiabilité et leur compétitivité, avec une rentabilité de 70 à 85 % entre l’électricité produite et celle consommée, en font des solutions essentielles au stockage des énergies renouvelables intermittentes comme l’éolien et le solaire et donc une réponse concrète aux objectifs ambitieux fixés par la PPE. Aujourd’hui il est encore possible de développer un peu plus de 3GW de STEP sur le territoire.

Le stockage par air comprimé (CAES) est une technologie d’avenir dont les caractéristiques économiques (taille, puissance, capacité de stockage…) ressemblent à celles des STEP. Son développement reste conditionné par des efforts de R&D, la réalisation de démonstrateurs (allant au-delà des deux seuls ouvrages existants dans le monde en Allemagne et aux Etats-Unis), et la disponibilité de sites de stockage.

Le stockage par Hydrogène est aujourd’hui une solution mature de plus en plus compétitive : La production d’hydrogène par électrolyse, permet de stocker de l’énergie électrique sous une autre forme (l’hydrogène) destinée ensuite à se substituer à des énergies fossiles et fissiles via diverses applications : par exemple les énergies renouvelables pourraient devenir le mode de production du carburant de demain en remplacement du pétrole pour la mobilité. Un cercle vertueux.

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