Comment évaluer la production d'électricité future d'une éolienne ?

          Les panneaux photovoltaïques et les éoliennes ne fournissent qu’une énergie intermittente, du fait de l’absence de soleil ou de vent.
          Leur utilisation dans un réseau électrique pose donc problème, car dans un tel réseau, la fourniture d’électricité doit être en permanence égale à la demande, sous peine d’une détérioration notamment de la fréquence du courant.
          On m’a demandé comment on pouvait prévoir si un parc éolien serait rebtable et comment le gérer ensuite.
         J’ai essayé de trouver ces renseignements notamment auprès de RTE, (Réseau de Transport électrique qui administre le réseau français).et je vous donne quelques éléments.

          La production d’électricité d'une éolienne dépend de nombreux facteurs : son emplacement, sa hauteur et la surface balayée par les pales, les conditions de vent (force et direction), la densité de l'air, et évidemment la grosseur de l’appareil que l’on exprime par sa puissance électrique en kW.
         On caractérise sa production par ce que l’on appelle le « facteur de charge » de l’éolienne (ou d’un parc éolien).. C’est le rapport entre l'électricité produite par l’éolienne ou le parc et l'électricité qu'il aurait produite s'il avait constamment fonctionné à sa puissance maximale.
          En France métropolitaine, le facteur de charge moyen du parc éolien terrestre était de 26,2% en 2023 (avec de fortes variations : 21,8% en 2017 et 26,6% en 2020),
         Sur la base du facteur de charge moyen en 2023, une éolienne terrestre de 3 MW produit donc de l'ordre de 6,9 GWh par an.
         Les toutes petites éoliennes privées ou d’entreprises ont un facteur de charge plus faible, environ 14% et donc une éolienne de 5kW produit environ 6 MWh par an.
        Des éoliennes futures pourraient avoir des facteurs de charge plus élevés de l’ordre de 32 à 35 %.

        Lorsque l’on projette de construire un parc éolien, , il est nécessaire d’en évaluer le potentiel de production afin de vérifier  si le parc sera rentable.
         On installe sur le site un mat , muni d’anémomètres et de girouettes placées à différentes hauteurs, et on évalue pendant au moins un an, la direction et la vitesse moyenne du vent qui varie selon les saisons. Dans certains cas on mesure cette vitesse avec un laser spécifique, procédé plus cher mais plus facile à installer qu’un mat.
       En France, un projet est considéré comme « intéressant économiquement », si la vitesse moyenne annuelle du site est aux alentours de 21 à 25 km/h.
         Cela permet également de déterminer les types d’éoliennes à installer et leur emplacement exact afin que leur rotation soit le plus souvent parallèle à la direction du vent.

        L’équilibrage d’un réseau est délicat et il faut donc prévoir au maximum les variations de production, comme de consommation.
        Les prévisions, heure par heure, de production d'une éolienne sont réalisées, en fonction de la météo, par les exploitants et transmises 24 heures à l’avance aux gestionnaires du réseau électrique RTE), qui assurent l’équilibre entre production et consommation d’électricité.
       Des prévisions météorologiques, notamment de vent (vitesse et direction), sont effectuées sur des carrés de 20 km par 20 km. Des outils statistiques sont ensuite appliqués pour calculer la vitesse et la direction du vent à l’endroit précis où est installé le parc éolien.
      On dispose de courbes de puissance de l’éolienne en fonction du vent analogues à celle du schéma ci-dessous.
 

      Ces prévisions tiennent compte des statistiques de production passée et elles sont éventuellement révisées en cours de journée.
       Suivant leur solidité les éoliennes peuvent résister à des vents entre 150 et 250 km/h, mais leur production est arrêtée au delà de 90 km/h.

         La production d’électricité éolienne est en croissance depuis 2005 et a atteint 46;6 TWh en 2024 en France métropolitaine, soit 8,7% du mix national de production.(voir courbe ci-dessous).