ETUDE DE FAISABILITE D UNE EOLIENNE EN MILIEU URBAIN - LYON

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Stéphane Cousineau
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1 Contrat N EIE/04/130/S 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.

MILIEU URBAIN - LYON septembre 2006 Le contenu de cette publication, n'engage que la responsabilité de son

2 Table des Matières 1. Description du site Etude de la ressource Description de l eolienne selectionnée Aspects economiques et financier Page 2 de 10

Description de l eolienne selectionnée... 8 4.

3 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, Lyon. Figure 1 : Immeuble de l OPAC à Laënnec Figure 2 : Instruments de mesure du vent et abords du site Page 3 de 10

urbaine. Il s agit du toit du bâtiment situé à l adresse suivante :107 rue Laënnec, 69008 Lyon.

4 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 8 ème 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

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).

5 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

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.

6 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 % 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

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.

7 La période de mesure des vents a pu se faire entre d avril 2006 à juin 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 juin 2006 Période de mesure Vitesse disponible 87% Vitesse moyenne de vent 3.0 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 temps 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

10 ans par les services météorologiques. Nos conclusions pour ce site ne sont donc pas du tout précises en raison du manque d information.

8 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

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.

9 POWER Unit 1) Rated power 3 kw 2) Rated wind speed 14 m/s 3) Cut-in wind speed 2 m/s 4) Cut-out wind speed None m/s 5) Maximum wind speed the turbine can > 150 Km/h withstand DIMENSIONS 6) Rotor weight ~430 kg 7) Rotor diameter 3,3 m 8) Rotor height (for VAWT only) 2,2 m 9) Swept area 7,26 m2 10) Height of the mast Not relevant m 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 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 Power (kw) 2,5 2 1,5 1 0, Wind speed (m/s) Vitesse du vent (m/s) Puissance* (kw) 1 0,01 2 0,02 3 0,03 4 0,06 5 0,12 6 0,22 7 0,35 8 0,52 9 0, ,3 12 1,7 13 2,2 14 2,8 Page 9 de 10

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

10 4. ASPECTS ECONOMIQUES ET FINANCIER Les coûts d une Ropatec WRE 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 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 The total average cost per kw is then 9200kW. The total cost is for this 3kW Ropatec turbine type euros. Montant total de l investissement Coûts de Maintenance Tarif de rachat 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

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.

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