Allemagne : des solutions à l’intermittence de l’éolien

La Chancelière allemande Angela Merkel a inauguré en avril 2009 une centrale innovante au plan mondial : cette centrale hybride biogaz / éolien érigée à Prenzlau (Brandebourg) au nord de Berlin devrait utiliser une partie de l’énergie éolienne captée en surplus pour fabriquer de l’hydrogène, qui sera stocké pour produire de l’électricité sur commande et alimenter des automobiles du futur via des piles ad hoc. Une combinaison des énergies qui peut élargir le spectre d’utilisation des énergies renouvelables.

Selon les détracteurs de l’énergie éolienne, cette source d’énergie intermittente ne peut pas vraiment être qualifiée de propre. En effet, en l’absence de vent, il faut faire appel aux centrales fossiles classiques pour fournir l’électricité de base. Au contraire, en cas de vent fort, les éoliennes conventionnelles génèrent souvent plus d’électricité que la capacité d’intégration du réseau. Cette électricité éolienne ne peut être stockée et entre en compétition avec l’électricité produite en continu par les centrales thermiques de base (en particulier les centrales à charbon), peu flexibles. Elle doit alors être vendue à un prix sacrifié.

Une solution existe pour résoudre le problème provoqué par un vent trop faible : une centrale hybride biogaz / éolien. Le biogaz peut être transporté, stocké et brûlé pour produire de l’électricité verte, qui est en cas de besoin couplée avec l’énergie éolienne renouvelable. Mais que faire en cas de vent fort ? L’idée innovante de l’entreprise Enertrag à Prenzlau consiste à coupler une centrale hybride biogaz/éolien avec une installation de production d’hydrogène (H2), jusqu’à présent généré principalement à partir d’énergies conventionnelles. L’hydrogène sera produit par électrolyse grâce à une alimentation en énergie électrique éolienne, avec un rendement de 70-85%. Cet hydrogène ainsi produit sous une pression d’environ 30 bars contiendra quelque 100 kWh d’énergie par mètre cube[2]. Puis l’hydrogène, facilement transportable par pipeline, sera stocké dans des cavités de gaz, mélangé avec du méthane, permettant ainsi de stocker l’énergie excédentaire du vent.

En cas de vent faible, l’hydrogène sera mélangé avec du biogaz et utilisé comme source de chaleur ou d’électricité. L’entreprise pétrolière Total achètera également une partie du gaz pour ses stations services à hydrogène.La centrale hybride, dont la mise en fonctionnement est prévue pour 2010, devrait coûter environ 21 millions d’euros. Ses dimensions sont plutôt modestes. La centrale combinera ainsi trois génératrices éoliennes déjà existantes, à capacité de 2 MW chacune, et une usine de biomasse. La puissance combinée sera de 120 MW.

Selon le Ministère de l’environnement du Land de Brandebourg à Postdam, environ 3.000 personnes travaillent dans la branche éolienne brandebourgeoise, particulièrement dynamique. Par ailleurs, les quelque 400 éoliennes d’Enertrag concentrées en Europe produisent plus d’un milliard de kWh d’électricité par an, couvrant ainsi les besoins d’un million de personnes.La production d’hydrogène pratiquée jusqu’à présent à partir de gaz naturel ne pourra pas suffire à couvrir le besoin futur, selon une étude : d’ici 2050, 70% de la flotte automobile allemande pourrait être alimentée avec de l’hydrogène. Pour le moment, il n’existe que peu de véhicules test en circulation.

Source : http://energie.lexpansion.com/articles/energies-renouvelables/2009/07/Allemagne—des-solutions-a-l-intermittence-de-l-eolien/

Les Pays-Bas veulent doubler d’ici 2011 leur production d’énergie éolienne

Les Pays-Bas veulent doubler d’ici à 2011 leur capacité de production d’énergie éolienne pour atteindre 4.000 mégawatts, a annoncé mardi le ministère de l’Environnement en promettant une simplification de la législation pour faciliter l’installation d’éoliennes.La ministre de l’Environnement, Jacqueline Cramer, s’attend à la construction de 600 à 800 nouvelles éoliennes dans les deux ans à venir, a indiqué à l’AFP son porte-parole Jan-Jaap Eikelboom.

Elle a signé mardi à Rotterdam un projet avec les communes, les provinces, des associations de défense de l’environnement et de la nature et des représentants du secteur à ce propos. Les Pays-Bas comptent actuellement quelque 2.000 éoliennes produisant un peu plus de 2.000 mégawatts, a précisé le porte-parole, soit bien moins que des pays comme l’Allemagne, qui a une capacité de plus de 20.000 mégawatts, ou l’Espagne.

Des mesures vont être prises dans les six mois à venir pour uniformiser au niveau national les normes en matière de sécurité, de nuisances sonores et de détection des éoliennes par les radars de l’aviation. Jusqu’ici, celles-ci étaient édictées par les communes et provinces, a expliqué M. Eikelboom.La ministre a aussi appelé mardi les entreprises de construction et d’exploitation d’éoliennes et les associations de défense de la nature à élaborer ensemble un plan pour produire d’ici à 2020 quelque 6.000 mégawatts par l’énergie éolienne.Les Pays-Bas veulent que 30% de la production totale d’énergie soit renouvelable en 2020 et ambitionnent de réduire de 20% d’ici là leurs émissions de gaz à effet de serre par rapport à 1990.

Source : http://www.google.com/hostednews/afp/article/ALeqM5h2TlxEgwIGhMWu6hdRZ0UDg6yibQ

L’Allemagne se tourne vers l’offshore

L’Allemagne possède enfin ses premières installations éoliennes offshore (en haute mer) : le 15 juillet 2009, le consortium formé par les groupes énergétiques EWE, E.ON et Vattenfall, ainsi que la Société allemande de champ d’études offshore et infrastructures (DOTI, créée en juin 2006 [1]), ont installé avec succès la première des 12 éoliennes du parc éolien Alpha Ventus [2] dans la mer du Nord. Une équipe de 50 spécialistes des trois entreprises participantes est mobilisée sur le chantier en haute mer et gère le projet.

L’installation, possédant une puissance nominale de 5 MW, est implantée à 45 km au nord de l’île de Borkum. Les 12 installations devraient entrer en activité d’ici la fin de l’année 2009. Les éoliennes de 180 mètres de haut sont scellées dans le fond marin par des fondations en béton de 45 mètres de haut pesant 770 tonnes. Alpha Ventus sera le premier parc éolien offshore allemand en haute mer. La somme des investissements dans ce projet pionnier s’élève à 250 millions d’euros. La quantité d’électricité qui sera produite annuellement assurera la consommation de 50.000 foyers.

La construction des éoliennes a débuté mi-avril 2009 [3], après l’interruption, en août 2008, d’un premier essai (débuté mi-2007) pour cause de conditions météorologiques défavorables et de problèmes techniques. A présent, les fondations bétonnées doivent s’enfoncer de 30 m dans les profondeurs marines. Depuis avril 2009, les travaux ont avancé suffisamment vite pour que l’édification de la première éolienne respecte parfaitement le planning.

En décidant de construire le premier parc éolien offshore allemand Alpha Ventus, les 3 partenaires ont pénétré une zone encore non explorée. Certes, d’autres projets éoliens européens avaient déjà été effectués par différentes entreprises séparément, mais les conditions cadres d’Alpha Ventus sont uniques jusqu’à présent. "La somme des investissements pour Alpha Ventus a été revue à la hausse, des 190 millions d’euros initialement prévus à 250 millions d’euros actuellement", affirme Olivier Funk de Vattenfall, directeur administratif du DOTI. "Nous pouvons ainsi déjà dire que nous avons payé des frais d’apprentissage, mais cet argent est bien employé. Pour des projets futurs, chacune des entreprises partenaires profitera des expériences précieuses acquises avec Alpha Ventus", selon M. Funk. A cause de l’accroissement des coûts, le Gouvernement fédéral a augmenté les rétributions reçues par les producteurs offshore pour l’intégration de l’électricité dans le réseau, de 9 à 15 c euros/KWh.

Le prochain pas consiste en la mise en activité progressive de la première éolienne. A cela s’ajoute également la connexion de l’installation au poste de transformation offshore en mer, qui s’effectuera dans les prochaines semaines. La surveillance et la gestion de l’exploitation complète du parc éolien achevé seront gérées ultérieurement par EWE. "Nous rassemblerons des expériences importantes en ce qui concerne la disponibilité future et la maintenance des éoliennes", selon Dr. Claus Burkhardt (EWE), directeur administratif du DOTI responsable du domaine. "Ce savoir nous fournira aussi des informations supplémentaires sur la rentabilité des parcs éoliens offshore", complète le Dr. Burkhardt.

Déjà en septembre 2008, le DOTI a relevé le défi du transport vers la terre de l’électricité éolienne produite, avec l’édification couronnée de succès du poste de transformation offshore. La société Transpower (anciennement E.ON Netz) a posé l’année dernière un câble maritime reliant le poste de transformation avec le réseau d’électricité allemand.

L’énergie éolienne en haute mer est une forme prometteuse d’énergie renouvelable, qui ouvre notamment de nouvelles potentialités à la production d’énergie éolienne. Ses partisans mettent en évidence l’augmentation de l’efficacité des installations éolienne offshore : le vent étant plus fort et moins irrégulier en mer qu’à terre, il peut offrir en haute mer un rendement supérieur à 40%. Cependant, le matériel au contact de l’eau agitée de la mer du Nord et de l’air très salé est soumis à des exigences inconnues. Les effets sur l’environnement doivent aussi être étudiés.

Les sites des éoliennes sur la terre ferme semblent être en grande partie épuisés, et leur rendement électrique ne pourrait être augmenté que grâce à l’installation de mâts plus grands et de pales plus larges. Pour les années à venir, une vingtaine de grands projets ont d’ores et déjà reçu une autorisation pour la construction de parcs éoliens offshore en mer du Nord et en mer Baltique.Les autorités allemandes prévoient l’installation d’une puissance totale de 20.000 à 25.000 MW dans le domaine de l’éolien offshore d’ici 2030.

Source : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/60073.htm

L’énergie éolienne serait suffisante pour fournir la totalité de notre énergie

Selon une étude du PNAS (proceeding of National Academy of Science) l’énergie éolienne pourrait satisfaire la totalité des besoins présents et futurs de l’humanité

Les chercheurs ont découpé le globe en zones de 3300 kilomètres carrés, exclu les zones urbaines, les forêts, et tout ce qui pourrait empêcher l’installation de turbines. D’après les mesures de la vitesse du vent, l’installation massive d’éoliennes de 2.5 MW sur terre, et éventuellement de 3.6 MW dans les mers, à 50 miles nautiques des côtes, fournirait jusqu’à 40 fois la consommation électrique mondiale actuelle, et jusqu’à 5 fois la totalité de l’énergie consommée.

Les pays qui ont de larges zones côtières seraient les plus avantagés, la presque totalité de leur énergie pouvant être produite off-shore, sans perdre de terrain. Ainsi, les États-Unis pourraient produire 23 fois leur consommation électrique actuelle grâce à l’éolien, dont 84% serait en mer. Les pays qui ont la plus grande capacité sont la Russie, le Canada et les États-Unis.

Source : Global potential for wind generated electricity

Vers un partenariat solaire euro-africain ?

L’électricité européenne viendra t-elle des déserts africains en 2030 ?

Peut-être, si l’on en croit un projet très solide développé par une vingtaine de très grands groupes allemands. Ceux-ci vont créer un consortium en vue de développer le plus vaste champ de panneaux photovoltaïques de la planète. Le projet est pharaonique, aussi bien par la démesure des investissements prévus que par les objectifs fixés. Bientôt réunies au sein d’un consortium baptisé Desertec, ces entreprises veulent faire de l’Allemagne le champion incontesté de la lutte contre le réchauffement climatique en accomplissant un vieux rêve : transformer le soleil qui inonde les sables du Sahara en électricité.

Les experts estiment à 400 milliards d’euros, l’équivalent d’une centaine de centrales nucléaires de nouvelle génération, le montant des investissements nécessaires sur une période de quarante ans. À elles seules, les méga-installations solaires coûteraient quelque 350 milliards d’euros. Le reste serait utilisé pour construire un réseau haute tension reliant l’Afrique au continent européen, afin de transporter l’énergie produite. Selon les prévisions, les premiers foyers allemands doivent être approvisionnés en électricité africaine d’ici à dix ans. Les initiateurs du projet estiment qu’ils pourraient être en mesure de produire 15 % de l’énergie consommée en Europe d’ici à quinze ans.

Le concept est plus que séduisant puisque comme l’explique le physicien Gerhard Knies, inspirateur du projet TREC (Trans-Mediterranean Revewable Energy Cooperation) : “Les déserts chauds couvrent environ 36 millions de km2 sur les 149 millions de km2 de terres émergées de la planète. L’énergie solaire frappant chaque année 1 km2 de désert est en moyenne de 2,2 térawattheures (TWh), soit 80 millions de TWh par an. Cela représente une quantité d’ énergie si considérable que 1 % de la surface des déserts suffirait pour produire l’électricité nécessaire à l’ensemble de l’humanité.” Un projet ambitieux à étudier de près si l’on considère la demande mondiale croissante en énergie.

Le Sahara deviendrait dès lors le terrain d’une gigantesque centrale solaire à concentration (CSP) qui alimenterait tout le Maghreb et même l’Europe. Ce plan solaire méditerranéen apporterait à la fois de l’électricité et des ressources financières aux pays d’Afrique du Nord. De plus, cela permettrait de donner à l’Europe une source énergétique susceptible de l’aider à remplir son objectif de 20 % d’électricité propre, contre 8 % aujourd’hui.

Enfin, cette centrale pourrait couvrir 15 % des besoins en électricité de l’Europe en 2050. Les centrales solaires thermiques utilisent des centaines de miroirs pour concentrer la lumière du soleil dans l’eau. Cela produit de la vapeur d’eau qui peut à son tour faire tourner les turbines. Et ce sont ces turbines qui génèrent l’électricité. Les centrales solaires thermiques à concentration sont donc particulièrement adaptées pour des régions chaudes et sèches comme le désert du Sahara.

Parmi les entreprises fondatrices du consortium, Deutsche Bank, E.ON, RWE et Siemens ont d’ores et déjà confirmé leur participation. Plusieurs ministères allemands, des responsables de la Commission européenne et du Club de Rome participeront à la réunion de lancement. « Nous voulons lancer cette initiative, afin de pouvoir poser sur la table des plans concrets d’ici deux à trois ans, a expliqué Torsten Jeworrek, président du conseil de surveillance de Munich Re à la Süddeutsche Zeitung. Nous sommes très optimistes quant à la participation de l’Italie et de l’Espagne. Nous avons aussi reçu des signaux encourageants d’Afrique du Nord. » « Desertec est un projet visionnaire et très excitant. Une surface de 300 kilomètres sur 300 kilomètres dans le Sahara, équipée de miroirs paraboliques suffirait pour couvrir les besoins en énergie de la planète entière », explique-t-on chez Siemens.

Torsten Jeworrek juge qu’« à long terme le réchauffement climatique est un problème plus inquiétant que la crise financière ». D’après lui, le coût pesant sur les compagnies d’assurances lié aux catastrophes naturelles provoquées par le réchauffement climatique augmente de 3 à 4 % par an et deviendra insupportable à terme. En 2008, l’indemnisation de ces catastrophes a coûté 200 milliards de dollars aux assureurs.

Selon la Fondation Désertec, le projet pourrait se réaliser dans les années à venir si les responsables politiques en créent les conditions. En effet, les contraintes ne sont pas seulement techniques : d’une part, les centrales doivent être installées dans des pays stables politiquement pour garantir la sécurité de l’approvisionnement en électricité ; d’autre part, il faut trouver les moyens de financer des investissements colossaux, d’autant que le projet est supposé pouvoir s’auto-financer à long terme.

Au départ, il aura bien entendu besoin d’une sécurité d’investissements, par exemple une garantie d’achat à un prix fixé. Mais l’électricité ne doit pas être subventionnée dans la durée. Desertec devrait être concurrentiel d’ici 10 à 15 ans, selon Torsten Jeworrek. L’idée du projet Desertec est née au sein d’un réseau mondial de scientifiques, de responsables et d’entrepreneurs, le TREC, qui l’a développée en collaboration avec la branche allemande du Club de Rome. Le Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) a mené des études techniques, financées par le Ministère allemand fédéral de l’Environnement.

L’étude a permis de conclure qu’en moins de 6 heures, les zones désertiques du globe reçoivent du soleil la quantité d’énergie que l’humanité consomme en une année. La fondation Désertec s’est ainsi lancé le défi d’exploiter cette énergie inépuisable à un coût raisonnable. Le projet prévoit la construction de vastes centrales solaires thermiques à concentration (CSP) en divers points d’Afrique du Nord.

Les études ont montré qu’il suffirait d’installer des champs de collecteurs solaires sur environ 0,3 % des surfaces désertiques du globe pour couvrir l’ensemble des besoins mondiaux en énergie. En complément, il est prévu d’exploiter l’énergie éolienne le long de la côte marocaine et en Mer Rouge, et d’utiliser d’autres techniques solaires, telles que le photovoltaïque concentré. Quant au transport de cette électricité solaire jusqu’en europe, la technologie HVDC (High Voltage Direct Current) permet de transporter l’électricité sur des milliers de km en limitant fortement les pertes. Elles sont seulement de 3 % pour 1000 km à un coût standard (Les pertes peuvent être davantage réduites, jusqu’à 0,3 % pour 1000km, mais à un coût plus élevé).

La perte globale du transfert Afrique du nord / Europe (3000km) est donc d’environ 10,5 à 11 %. D’après le groupe suisse/suèdois ABB, leader mondial de l’HVDC, le transfert HVDC de l’électricité solaire saharienne vers l’Europe (700 TWh) conduit à une augmentation du kWh CSP d’un demi centime d’euro, ce qui est presque négligeable. Un réseau connectant l’Europe, l’Afrique du nord et le Moyen-Orient est tout à fait envisageable techniquement, de plus, la technologie HDVC permet de réaliser des réseaux électriques très stables.

Un projet de production et de transport d’électricité solaire est déjà à l’étude entre l’Algérie et l’Allemagne. D’une puissance de 6 000 Mégawatts, il nécessiterait l’installation d’un câble long de 3 000 km qui, partant de la ville de Adrar, traversera la Sardaigne, l’Italie du Nord et la Suisse pour atteindre Aachen (Aix-la-Chapelle).

Le projet « Desertec » est tout sauf utopique, si l’on considère l’augmentation inexorable du prix des énergies fossiles, l’urgence d’une réduction massive des émissions mondiales de gaz à effet de serre et les progrès technologiques remarquables intervenus en matière de technologies solaires depuis 20 ans. En outre, un tel projet pourrait constituer le moteur durable d’un nouveau partenariat euro-africain et permettre enfin le décollage économique d’une des régions du monde les plus pauvres mais qui détient pourtant les gisements inépuisables d’énergie propre dont notre continent aura besoin au cours de ce siècle.

René Trégouët
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

La plus grande centrale géothermique inaugurée en Allemagne

Le Ministre fédéral de l’Environnement, Sigmar Gabriel, a inauguré officiellement, le 2 juin 2009, la plus grande centrale géothermique d’Allemagne à Unterhaching, près de Munich

Ecologique et indépendante des conditions météorologiques, la chaleur terrestre ou géothermie est considérée comme une source d’énergie essentielle pour l’avenir. Cependant, elle ne représente encore qu’une proportion négligeable de la production électrique et thermique allemande.

M. Gabriel a souligné que le secteur de la géothermie est un bon exemple de la faculté d’innovation de l’Allemagne et a finalement ajouté : "Quand on n’a pas d’or sous terre, il faut exploiter celui que recèlent les cerveaux". La centrale géothermique de production d’électricité et de chaleur aura une capacité de 3,36 MW. Cette puissance devrait être atteinte à l’été, soit cinq ans après le premier forage. Actuellement, la production atteinte est de 2 MW d’électricité. L’approvisionnement en chaleur avait démarré en automne 2007. Aujourd’hui, la centrale couvre les besoins énergétiques d’environ un tiers des foyers de la commune d’Unterhaching, qui compte 23.000 habitants. L’installation devrait permettre d’éviter l’émission de 40.000 tonnes de CO2 par an. Elle utilise de l’eau en ébullition entre 122 et 133°C, prélevée par pompage à une profondeur de quelques 3500 mètres.

Le technique dite du "cycle de Kalina", particulièrement efficace, a été utilisée à Unterhaching pour la première fois à l’échelle fédérale. Le principe est le suivant : l’eau bouillante transmet sa chaleur à un mélange d’ammoniac et d’eau (qui s’évapore à basse température), afin de garantir ainsi un meilleur rendement énergétique.

Source : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/59459.htm

Des pylônes électriques transformés en éoliennes

Accroître le nombre d’éoliennes sans défigurer le paysage ?

Un défi que se sont lancé trois ingénieurs du cabinet Elioth. En utilisant les pylônes électriques comme supports, les éoliennes, dont le nombre devrait être multiplié par 10 d’ici 2015, seraient mieux réparties sur le territoire et poseraient donc beaucoup moins de problèmes esthétiques.

Équipées de deux ou trois pales, ces éoliennes nouvelle génération à axe vertical seraient superposées au réseau électrique et ne défigureraient donc pas plus le paysage qu’il ne l’est déjà. Directement raccordée au réseau, l’éolienne Wind-It n’a pas besoin d’être orientée face au vent et "elle présente également d’autres avantages : son rendement est comparable à celui des éoliennes à axe horizontal et elle est moins bruyante car elle ne génère pas d’effet de sifflement à l’extrémité des pales " expliquent les trois ingénieurs. Selon les premières simulations, le rendement de cette installation sur un tiers des pylônes électriques du territoire français correspondrait à l’équivalent de deux réacteurs nucléaires. Si pour l’instant le coût d’investissement de Wind-It est supérieur à celui d’une éolienne à axe horizontal classique, à moyen terme, il pourrait devenir identique.

Source : http://fr.news.yahoo.com/68/20090527/tsc-des-pylnes-lectriques-transforms-en-04aaa9b.html