etude de faisabilite d`une eolienne en milieu urbain

Contrat N° EIE/04/130/S07.38591
WINEUR
Wind Energy Integration in the Urban Environment
ETUDE DE FAISABILITE D’UNE
EOLIENNE EN MILIEU URBAIN
LYON
septembre 2006
Le contenu de cette publication, n'engage que la responsabilité de son auteur et ne représente pas nécessairement l'opinion de
la Communauté européenne. La Commission européenne n'est pas responsable de l'usage qui pourrait être fait des
informations qui y figurent.
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
Table des Matières
1.
2.
3.
4.
Description du site.......................................................................................................... 3
Etude de la ressource...................................................................................................... 6
Description de l’eolienne selectionnée........................................................................... 8
Aspects economiques et financier ................................................................................ 10
Page 2 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
1. DESCRIPTION DU SITE
Les différentes réunions entre OPAC du Grand Lyon et Axenne ont été
prometteuses et ont permis de retenir un site potentiel pour l’implantation
d’une éolienne urbaine. Il s’agit du toit du bâtiment situé à l’adresse
suivante :107 rue Laënnec, 69008 Lyon.
Figure 1 : Immeuble de l’OPAC à Laënnec
Figure 2 : Instruments de mesure du vent et abords du site
Page 3 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
Le 8ème arrondissement de Lyon ne fait pas parti du quartier historique de
Monplaisir. Cependant, le site potentiel pour l’emplacement d’une éolienne en
milieu urbain se trouve dans un quartier avec de nombreux immeubles sociaux
(environ 2990 logements). L’agglomération de Lyon a adopté une nouvelle
politique urbaine se basant sur des critères sociaux et urbain (par exemple :
bas revenu par foyer, famille avec trois enfants dans un HLM). Le plan de la
ville de Lyon (cf. Figure 3) montre que le quartier de Laënnec est concerné par
cette décision et notamment pour 5 zones jugées de première importance.
Centre historique de
Lyon
8ème arrondissement
Figure 3 : Plan de la ville de Lyon
L’immeuble de Laënnec est loin du centre historique de Lyon. Il n’est soumis à
aucune contrainte d’urbanisme excepté le Plan Local d’Urbanisme (PLU). Nous
voyons clairement sur les Figures 1 et 2 qu’aucun impact visuel ou de bruit
sont apparents. Sur le toit de l’immeuble, nous avons une vue à 360° et
comme le bâtiment est particulièrement haut il ne réside aucunes autres
contraintes que celles liées à la hauteur du bâtiment en soit.
Page 4 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
Figure 4 : vues sur le toit de l’immeuble Laënnec.
Les vues obtenues sur le toit de l’immeuble (cf. Figure 4) montrent bien
qu’aucun obstacle majeur n’existe et que le site est particulièrement bien
adapté. Cependant, il faudra faire attention lors du choix de l’emplacement
d’une possible éolienne qu’il y a des antennes télé ou des cheminées à laisser
loin de l’éolienne.
Etant donné que le lieu sélectionné est un immeuble de logements sociaux, il
n’y a aucune objection de la part du propriétaire puisqu’il s’agit de l’OPAC luimême et que les discussions sur la sélection du site ont été menées en
partenariat avec ce dernier. Au regard des politiques énergétiques locales, les
OPAC sont des représentants à même de mettre en application les principes
dictées par ces volontés politiques. Ils ne sont pas limités uniquement à
l’aspect financier. Ce site constitue un projet pilot intéressant et permettant
ainsi d’accroître la sensibilité vis-à-vis de la technologie.
Page 5 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
2. ETUDE DE LA RESSOURCE
Jusqu’à ce jour, des mesures ont été faites afin de pouvoir les comparer au
potentiel éolien obtenu par les données météorologiques de Météo France
comme le montre la rose des vents présentée en Figure 5.
0
15%
Figure 5 : Rose des vents de l’agglomération lyonnaise
La rose des vents met largement en évidence la direction principale du vent :
nord-sud. Cela est également lié aux conditions géographiques de Lyon, situé
dans le couloir rhodanien. Les deux classes de vent principales sont [2-4 m/s]
et [5-8 m/s] ce qui correspond aux conditions rencontrées en milieu urbain.
Page 6 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
La période de mesure des vents a pu se faire entre d’avril 2006 à juin 2006. En
raisons de contraintes techniques, il n’a pas été possible de collecter plus de
données. Il faut rappeler ici que pour obtenir un potentiel éolien précis, il est
nécessaire d’effectuer des mesures durant une période minimum d’un an et de
comparer ces données à celles collectées pendant 10 ans par les services
météorologiques. Nos conclusions pour ce site ne sont donc pas du tout
précises en raison du manque d’information.
12 avril 2006 – 10 juin 2006
Période de mesure
87%
3.0
Vitesse disponible
Vitesse moyenne de vent
La vitesse disponible se définit comme le pourcentage du temps où cette
mesure de vitesse du vent est possible. Celle-ci est d’environ 87 % ce qui est
particulièrement bon. La vitesse moyenne est autour de 3 m/s et la classe de
vent avec les plus grandes disponibilités sont [1;2], [2;4] et [4;6], avec des
pourcentages respectifs de 18%, 24% et 17%.
Distribution de la vitesse du vent en % de
disponibilité
% du tem ps pour
chaque classe
de vent
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
[0,1] [1;2] [2;3] [3;4] [4;6] [6;8] > 8
m/s
Classe de vent
Ces résultats confirment ceux obtenus par les données Météo France. Ces
classes de vent s’adaptent particulièrement bien aux conditions du milieu
urbain.
Page 7 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
3. DESCRIPTION DE L’EOLIENNE SELECTIONNEE
A ce jour, 3 éoliennes sont techniquement prêtes à être installées en milieu
urbain : la Turby 2,5kW, la Ropatec WRE 3 kW et la Windwall 2 kW. La vitesse
de démarrage de la Turby et de la Windwall est de 4 m/s. Etant donné la
vitesse moyen de vent obtenu pour le site de Laënnec, le modèle Ropatec
semble le plus adapté puisqu’il a une vitesse de démarrage de l’ordre de
2 m/s.
Le modèle Ropatec est une éolienne à axe
vertical qui possède des caractéristiques très
particulières étant donné son design. Ce
design pourrait se décrire comme une solution
hybride entre les principes de fonctionnement
des modèles Darrieus et Savonius.
La turbine est indépendante de la direction du vent et est particulièrement
robuste. Elle résiste bien à des vents extrêmes. De plus, elle est vraiment
silencieuse et même à des vitesses de vent élevées. Elle ne nécessite que peu
de maintenance. Les caractéristiques techniques de celle-ci sont les suivantes :
Cette éolienne a déjà été installée en Italie pour un système de production
d’eau chaude sanitaire, en Suisse en mode connecté réseau et même en
Australie.
Page 8 de 10
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
POWER
1) Rated power
2) Rated wind speed
3) Cut-in wind speed
4) Cut-out wind speed
5) Maximum wind speed the turbine can
withstand
3
14
2
None
> 150
Unit
kW
m/s
m/s
m/s
Km/h
~430
3,3
2,2
7,26
Not relevant
kg
m
m
m2
m
DIMENSIONS
6) Rotor weight
7) Rotor diameter
8) Rotor height (for VAWT only)
9) Swept area
10) Height of the mast
OTHER INFORMATION
11) Maximum rpm
100 to 120
At rated wind speed
12) Gear box type
No gear box – direct driven
13) Brake system
Not required
14) Number of blades
2
15) Blades material
Aluminium
16) Output voltage
0 - 220
V
17) Minimum operation temperature
- 30
°C
18) Maximum operation temperature
+ 50
°C
19) Acoustic levels at a distance of 20 m ? at Not audible
DB
nacelle ? (wind = 5 m/s)
20) Lifetime
15/20
Years
21) Is the machine self-starting
Yes
22) Use of an asynchronous generator
No
23) Yaw control system
Independent of wind direction
24) Upwind or downwind
Upwind turbine
Poids: Rotor + Mat : 750 kg
3
Courbe de puissance calculée
Vitesse du vent (m/s)
2,5
Power (kW)
1
2
2
3
4
1,5
5
6
1
7
8
0,5
9
0
10
0
3
6
9
12
15
11
12
Wind s pe e d (m /s )
13
14
Page 9 de 10
Puissance* (kW)
0,01
0,02
0,03
0,06
0,12
0,22
0,35
0,52
0,74
1
1,3
1,7
2,2
2,8
Projet WINEUR
Délivrable D5.2 Rapport
« Etude de faisabilité d’une éolienne en milieu urbain - LYON »
4. ASPECTS ECONOMIQUES ET FINANCIER
Les coûts d’une Ropatec WRE 030-3.0 kW se divisent entre les coûts
d’investissement, les coûts d’installation et les coûts de maintenance. Le coût
d’investissement moyen par kW est de l’ordre de 6700 euros et le coût
d’installation par kW de 2500. Le coût total est donc de 9200 kW euros par
kW.
is split into the investment cost, the installation costs and a maintenance
costs. The average investment costs per kW is 6700 euros and the installation
cost per kW is 2500. The total average cost per kW is then 9200kW. The total
cost is for this 3kW Ropatec turbine type 27600 euros.
Montant total de l’investissement
Coûts de Maintenance
Tarif de rachat
27 600 euros
500 euros/an
10.4 cts euro/kWh
En se servant de la courbe de puissance fournie par le constructeur et la
distribution du vent, nous pouvons estimer la production annuelle de la
Ropatec 3kW pour une vitesse moyenne de 3 m/s. Cette production d’énergie
serait de l’ordre de 860 kWh pour un facteur de charge de 287 heures/an.
Cette valeur est particulièrement faible.
Suite aux conclusions faites dans le rapport technico-économique du WP2,
nous savons que pour une vitesse moyenne de 5,5 m/s le facteur de charge est
de 923 heures/an et que la production annuelle est de 2760 kWh. Le coût
moyen de production du kWh était alors de 70 cts d’euros. L’analyse financière
conclut que le temps de retour dans ces conditions serait de 21 ans. Puisque
nous avons pour le site de Laënnec moins d’énergie produite, ce temps de
retour serait alors supérieure à 21 ans. Cela ne serait pas très réaliste d’autant
plus si nous le comparons à la durée de vie de la machine (15/20 ans).
De plus, le producteur de l’éolienne Ropatec a insisté sur le fait que les régions
avec des vitesses moyennes annuelles de vent inférieures à 5,5-6 m/s ne sont
pas recommandées pour l’installation d’une éolienne. Cependant, il faut
rappeler ici que la période de mesure du vent n’a pas été assez longue pour
obtenir une distribution de vitesse de vent représentative.
Page 10 de 10