Rapport technico-economique sur les eoliennes en

Contrat N° EIE/04/130/S07.38591
WINEUR
Wind Energy Integration in the Urban Environment
RAPPORT TECHNICO-ECONOMIQUE
SUR LES EOLIENNES EN MILIEU
URBAIN
FRANCE
Décembre 2005
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la Communauté européenne. La Commission européenne n'est pas responsable de l'usage qui pourrait être fait des
informations qui y figurent.
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Délivrable D2.1 Rapport
« Aspects technico-économiques des éoliennes en milieu urbain »
Table des Matières
1.
Situation actuelle de l’eolien urbain...................................................... 3
1.1 Le marché des éoliennes en milieu urbain ...................................... 3
1.2 Le tarif de rachat ........................................................................... 4
1.3 Aides financières ........................................................................... 4
2. Caractéristiques techni-économiques actuelles ..................................... 5
2.1 Coûts d’investissement .................................................................. 5
2.2 Coûts d’exploitation....................................................................... 7
2.3 Coûts de l’énergie produite ............................................................ 7
3. Conclusion........................................................................................... 8
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« Aspects technico-économiques des éoliennes en milieu urbain »
1. SITUATION ACTUELLE DE L’EOLIEN URBAIN
1.1 LE MARCHE DES EOLIENNES EN MILIEU URBAIN
Selon l’association mondiale de l’énergie éolienne, il est difficile d’estimer le
nombre ou la capacité installée des petites éoliennes, cependant certains
chiffres permettent de présenter les principales tendances.
Au Japon, plus de 6 000 éoliennes ont été installées, plus précisément on
considère que le nombre de petites éoliennes placées en milieu urbain est
d’environ 1 000 pour une puissance moyenne de 10 kW par éolienne.
Aux Etats-Unis environ 500 micro éoliennes, d’une puissance moyenne de
10 kW ont été placées en milieu urbain.
Le marché européen se décompose de la manière suivante. Au Royaume-Uni,
les petites éoliennes de 8 kW sont environ au nombre de 500. Les Pays-Bas ne
comptabilisent que 70 micro éoliennes, de puissance moyenne de 8 kW, dans
une zone urbaine. L’Allemagne connaît un chiffre encore plus faible avec
seulement 50 micro éoliennes d’une puissance moyenne de 5 kW. La France
est encore très loin derrière avec un seul projet d’éolien urbain.
Les conclusions obtenues sur l’état d’avancement dans les 3 pays partenaires
du projet WINEUR sont les suivantes :
•
Les Pays-Bas comptaient en décembre 2006, 57 installations. La
plupart sont installées sur le toit d’immeubles en milieu urbain. Il y a
13 producteurs de machines, dont 8 ont leur propre département
R&D et produisent leur propre modèle. Un important réseau de villes
intéressées par le sujet s’est créé aux Pays-Bas. Cela s’est démontré
par la forte affluence (plus de 40 participants d’autorités locales ou
de parties prenantes) au séminaire national organisé jà la midécembre 2006.
•
La France compte très peu d’installations mais a conduit 3 études de
faisabilité pour les villes de Lyon, Grenoble et Lille. Aucune
installation n’a été faite dans ces villes mais plusieurs communes
françaises ont montré leur intérêt pour la technologie et sont prêts à
rejoindre le Réseau européen de villes pour le développement du petit
éolien en milieu urbain.
•
Le Royaume-Uni est le pays le plus actif dans le domaine avec plus de
100 installations en milieu urbain ou semi-urbain (projets allant de
0.4 à 20 kW), plus de 15 produits déjà disponibles sur le marché et
10 producteurs nationaux. Les écoles et les centres sur
l’environnement sont les principaux mandataires de tels projets mais
les autorités locales sont de plus en plus impliqués.
Il est essentiel de rappeler qu’il est difficile d’obtenir des données précises sur
le réel productible de ces machines. Le morcellement du secteur (beaucoup de
petits producteurs, petits consommateurs privés, etc.) ne favorise en rien la
bonne estimation de celui-ci.
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1.2 LE TARIF DE RACHAT
La France a choisi de soutenir le développement de l’éolien par la définition
d’un tarif de rachat de 8,38 cts d’euros /kWh. Ce tarif favorise largement le
grand éolien mais ne s’applique pas vraiment aux conditions du petit éolien.
En effet, ce secteur connaît des coûts d’installation et de production plus
élevés que le grand éolien.
L’arrêté du 8 juin 2001 fixe le tarif de rachat de l’énergie éolienne. Celui-ci
s’élève à 8,38 cts d’euros /kWh pour les cinq premières années puis subit une
dégression relative au nombre d’heures de fonctionnement à pleine puissance.
Cependant, l’éolien urbain de petite puissance (< 36 kW) bénéficiait d’un tarif
de 10,4 cts d’euros /kWh correspondant à l’abonnement le moins favorable à
l’achat et le plus favorable à la vente. Ces conditions de rachat ont changé
depuis l’été 2006 et le tarif de rachat de 7,65 à 9,63 cts d’euros /kWh en
fonction de la puissance souscrite par le producteur pour sa consommation,
pour une puissance inférieure à 3 kW.
ZDE (Zone de développement de l’éolien) et éolien urbain
En France, la loi de programme sur les orientations de la politique énergétique
entrée en vigueur le 13 juillet 2005 précise que les productions d’électricité à
partir de l’énergie du vent ne pourront bénéficier des tarifs de rachat que si les
éoliennes sont implantées sur des zones de développement de l’éolien (ZDE).
Ces ZDE sont mises en place sous l’impulsion des collectivités locales ou
territoriales, et sont approuvées ou rejetées par le Préfet.
Ces dispositions s’appliquent au grand et au moyen éolien, ainsi a priori qu’au
petit éolien (rien n’étant précisé à ce jour sur le sujet particulier des éoliennes
urbaines, la réglementation sur les ZDE doit normalement s’appliquer).
1.3 AIDES FINANCIÈRES
1.3.1 Plan régional pour la maîtrise de l’énergie, le
développement des énergies locales et renouvelables, et
la réduction de l’effet de serre dans l’habitat et le tertiaire
Certains conseils Régionaux accordent des aides aux études de faisabilité
préalables à l’installation de petites éoliennes (< 1 MW) pour les bénéficiaires
exceptés les entreprises privées.
Ils octroient également une aide aux travaux pour des petites éoliennes
(< 1 MW) pour tous les bénéficiaires, excepté les entreprises privées.
L’ADEME complète également ces aides, dans le cadre du contrat de Plan
Etat/Région.
1.3.2 Les mesures fiscales
Les mesures fiscales (crédit d’impôt) ne s’appliquent qu’aux particuliers sur
leur résidence principale.
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2. CARACTERISTIQUES TECHNI-ECONOMIQUES
ACTUELLES
Il est particulièrement difficile d’obtenir des données de coûts précises de la
part des producteurs. Les informations précisées ci-dessous ne sont donc que
des données approximatives.
D’autre part, l’éolien urbain est encore aujourd’hui au stade des
balbutiements : les technologies ont une marge de progrès importante et
surtout, les prix sont encore très élevés. Si cette filière se développe, les prix
baisseront avec l’effet d’échelle. En effet, l’éolien en milieu urbain est une
filière innovante et les installations existantes ou en projet en France ont été
réalisées dans ce contexte : volonté de faire émerger et progresser une filière,
effet pédagogique et retombées positives en terme d’image.
2.1 COUTS D’INVESTISSEMENT
2.1.1 De la machine
Le coût d’une éolienne dépend fortement du constructeur. Il varie évidemment
en fonction de la puissance nominale de la machine mais également du type
de rotor (axe horizontal, vertical, Darrieus, Savonius, etc.). Le coût moyen du
kW s’élève ainsi en moyenne à 10 000 euros/kW.
Au Royaume-Uni, le coût moyen pour une vingtaine de machines est alors de
5470 £/kW installé, soit 8 143 euros/kW. Selon une autre étude (Clear Skies
2005), celui-ci était de l’ordre de 3 750 £/kW, soit 5 580 euros/kW.
Le coût d’investissement comprend le coût de l’équipement (turbine, mât,
redresseur et système de contrôle, équipement électrique), le coût
d’installation ainsi que des coûts additionnels lors d’une installation sur le toit
(grue, échafaudage, travaux de génie civil sur le toit).
En conclusion, le coût moyen d’investissement pour une éolienne à axe
horizontal s’élève de 7 000 à 10 000 euros/kW installés alors que celui d’une
éolienne à axe vertical est plutôt de l’ordre de 10 000 à 25 000 euros/kW. Les
éoliennes à axe horizontal sont à l’heure actuelle moins chères que les
éoliennes à axe vertical et connaissent également de meilleurs rendements
énergétiques. Cependant, les éoliennes à axe horizontal soulèvent trois points
qui sont de moindre importance pour les éoliennes à axe vertical. Il s’agit du
bruit, des vibrations et de la sécurité.
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2.1.2 De l’installation
Certains constructeurs prennent en charge l’installation de l’éolienne sur le toit
d’un bâtiment. Autrement, il faut faire appel à une entreprise de bâtiment ou
de travaux publics.
Les études conduites par le projet WINEUR ont permis d’obtenir quelques
ordres de grandeur. Le coût d’installation moyen varie selon les modèles, à axe
horizontal ou vertical, et selon les constructeurs de 2 200 à 2 900 euros/kW.
Remarque : Il faut compter environ 1 keuros/kW pour les fondations jusqu’à
10 kW installés et 0,5 keuros/kW entre 10 et 36 kW.
2.1.3 Du raccordement
La connexion au réseau suppose une procédure longue et complexe. Les
gestionnaires du réseau imposent souvent leur propre matériel de connexion
(onduleur, câblage, etc.). Le coût forfaitaire associé s’élève à 1 keuros/kW
installé pour des puissances inférieures à 36 kW.
2.1.4 Bilan sur le coût d’investissement
Les informations sur les coûts ont été collectées auprès des constructeurs, des
installateurs et des agences gouvernementales. Les résultats présentés dans le
tableau suivant présentent les coûts d’installation estimés de plus de 20
technologies actuellement présentes sur le marché.
Modèle
d’éolienne
Années de
garantie
Durée de vie
de
l’éolienne
en année
10000 (à 6.5 m/s)
1
20
3017
8000 (à 6.5 m/s)
5
20
2.5
6768
5400 (à 5.3 m/s)
5100 (à 5.1 m/s)
2
20
Hollande
3.6
5980
5200 (à 5.6 m/s)
10
20
Italie
3
9200
2769 (à 5.5 m/s)
inconnu
30
Italie
6
9200
5415 (à 5.5 m/s)
Inconnu
30
Allemagne
0.6
8200
1280 (à 5.5 m/s)
Inconnu
20
Finlande
0.6
26300
573 (à 5.5 m/s)
Inconnu
30
Finlande
1.2
24700
1134 (à 5.5 m/s)
Inconnu
30
Eclectic
Energy
D400
RU
0,4
7975 - 9070
650 (à 5.5 m/s)
1
20
Proven
RU
0,6
8700 - 15000
1030 (à 5.0 m/s)
10
20-25
Windsave
RU
1
2175
1367 (à 6.5 m/s)
Inconnu
10
Renewable
Devices
Swift
RU
1,5
4830 - 26100
4200 (vitesse de vent
inconnue)
Inconnu
20
WES
Tulipo
Fortis
Montana
Turby
Windwall
Ropatec
Ropatec
Atlantis
VB
Windside
Windside
Origine
Capacité
en kW
Coûts totaux
en euro/kW
Hollande
2.5
6880
Hollande
5.6
Hollande
Energie
kWh
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an
/
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Modèle
d’éolienne
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« Aspects technico-économiques des éoliennes en milieu urbain »
Origine
Capacité
en kW
Coûts totaux
en euro/kW
Proven
RU
2,5 (sol)
5220 - 14500
Proven
RU
2,5 (toit)
Iskra
RU
Proven
Proven
Années de
garantie
Durée de vie
de
l’éolienne
en année
4282 (à 5.0 m/s)
10
20-25
10440 12180
4282 (@ 5.0 m/s)
10
20-25
5
3920 - 5080
9500 (à 5.0 m/s)
13400 (à 6.0 m/s)
2
20
RU
6 (sol)
4110 - 7730
14645 (à 5.6 m/s)
10
20-25
RU
6 (toit)
6040 - 6280
14645 (à 5.6 m/s)
10
20-25
30000 (à 5.0 m/s)
10
20-25
44700 (à 5.5 m/s)
61100 (à 6.5 m/s)
inconnu
20-25
Proven
RU
15
3770 - 6200
Gazelle
RU
20
6890 - 7100
Energie
kWh
par
an
/
* Coûts d’investissement et d’installation
2.2 COUTS D’EXPLOITATION
Au Royaume-Uni, sur la vingtaine de machines installées, les coûts de
maintenance annuels sont évalués entre 150 et 500 £/an (soit 223 et
744 euros/an).
En Hollande, les exploitants ont indiqué qu’il n’y avait pas de coût
d’exploitation et que la seule maintenance consistait en le changement de
l’onduleur tous les dix ans (coût d’un onduleur : 1 300 euros). D’autre part, un
exploitant a indiqué un coût annuel d’exploitation / maintenance de 175 euros.
2.3 COUTS DE L’ENERGIE PRODUITE
Le coût du kWh produit varie en fonction de la vitesse moyenne du vent
considéré. Le coût de revient pour une éolienne à axe horizontal est donc de
l’ordre de 20 à 40 cts d’euros/kWh alors qu’il est de 35 à 100 cts d’euros du
kWh pour les éoliennes à axe vertical.
Le coût du kWh produit et le temps de retour sur investissement dépendent
énormément de facteurs pouvant varier d’un projet à un autre et d’un pays à
un autre. En conclusion, les facteurs les plus importants observés jusqu’à
présent sont :
•
Le prix de la machine (éventuelle réduction de la part du constructeur) ;
•
Le niveau de subvention accordé ;
•
La vitesse du vent et le rendement énergétique ;
•
Les caractéristiques du sol ;
•
Les coûts de maintenance ;
•
Les tarifs de l’électricité et les certificats verts ;
•
La consommation d’électricité.
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3. CONCLUSION
L’approche économique montre une large
éoliennes à axe vertical et horizontal.
définitivement plus intéressantes en terme de
d’intégration de telles machines induisent
l’environnement urbain comme :
différence de coûts entre les
Ces dernières semblent être
coûts. Cependant, les conditions
de lourdes conséquences sur
•
le niveau de bruit,
•
les problèmes de sécurité (arrachement ou projection des pales)
Ce type de problèmes ne s’applique pas aux éoliennes à axe vertical.
Par conséquent, il semble nécessaire, afin de promouvoir la technologie de
l’éolien en milieu urbain, et en particulier les éoliennes à axe vertical, de
considérer un tarif de rachat spécifique aux petites éoliennes.
Un tarif de rachat a effectivement été mis en place en 2001 mais à ce moment
le développement du petit éolien n’apparaissait pas comme une priorité.
Depuis 2001, différents tarifs de rachat ont été définis dans le domaine des
énergies renouvelables, notamment pour le photovoltaïque, la biomasse et le
mini-hydro. Cependant, les petites éoliennes en milieu n’ont jamais été
considérées. Il apparaît donc absolument nécessaire de procéder à une
définition précise d’un tarif de rachat du petit éolien en milieu urbain afin de
considérer de manière officielle ce secteur sur le même pied d’égalité que les
autres technologies du secteur des énergies renouvelables.
Cette mesure est essentielle d’autant plus que la loi sur l’énergie du 13 juin
2005 réaffirme la volonté des autorités nationales d’atteindre 21 %
d’électricité d’origine renouvelable à l’horizon 2020 (contre 14 % à l’heure
actuelle).
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