Développement des parcs éoliens les enjeux, les difficultés. Et le bruit dans tout ça?

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Julien Boudreau
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1 Développement des parcs éoliens les enjeux, les difficultés Et le bruit dans tout ça? Groupe de Travail Acoustique France Energie Eolienne Eric HOINVILLE, Expert modélisation et mesures, RES France 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

2 Sommaire Ø Contexte éolien terrestre en France Etat des lieux de l éolien Capacités installées & prévision 2023 Les enjeux et contraintes du développement d un parc éolien Ø Réduction des niveaux d'émission des éoliennes Evolution des caractéristiques des éoliennes Principaux progrès réalisés Ø Gestion sur-mesure du fonctionnement des parc éoliens Régulation du fonctionnement des éoliennes Conception de plans de fonctionnement ajustés

3 Etat des lieux de l éolien en France Ø MW installés en France au 30/06/2017 environ 6800 mâts 1,8 MW/machine en moy. 944 MW 762 MW 643 MW 2861 MW 55 MW 978 MW 2960 MW 668 MW Ø Volumes importants mais non homogènes en régions Grand-Est Hauts-de-France 747 MW 447 MW Ø Développement des capacités dans les régions moins ventées 1266 MW 50 MW Capacités installées par région au 30/06/2017 Source: MTES 18 MW

4 Prévisions de capacités installées en ,3 GW installés en GW/an entre 2018 et 2023 Objectif PPE 2023: 26 GW

5 Les enjeux et contraintes du développement d un parc éolien Afin de répondre à cet demande de développement éolien définit par la PPE 2023, le secteur est confronté à des contraintes diverses liés notamment: Ø Au paysage avec des machines de plus en plus grande Ø À l environnement animale et végétale avec des contraintes de cohabitation qui nécessite des études d impact très poussées et des moyens d asservissement des machines de plus en plus poussées Ø A l environnement humain avec les contraintes : aéronautiques qui limitent les zones d implantation et le balisage qui impacte les riverains acoustique avec l habitat éparpillé en France et la réglementation Française qui est l un des plus contraignante d Europe

Réduction des niveaux d'émission des éoliennes Ø Evolution des caractéristiques des éoliennes depuis 10 ans Augmentation significative des dimensions : + 2,5-3 % par an pour la longueur des

6 Réduction des niveaux d'émission des éoliennes Ø Evolution des caractéristiques des éoliennes depuis 10 ans Augmentation significative des dimensions : + 2,5-3 % par an pour la longueur des pales En moyenne 20 m supplémentaires pour la hauteur au moyeu Analyse statistique des dimensions des éoliennes installées chaque année en Europe [1] 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

Réduction des niveaux d'émission des éoliennes Quasi doublement de la puissance nominale et de la production annuelle par éolienne installée Analyse statistique de la puissance des

7 Réduction des niveaux d'émission des éoliennes Quasi doublement de la puissance nominale et de la production annuelle par éolienne installée Analyse statistique de la puissance des éoliennes installées [1] Puissance acoustique stable ou en baisse, et amélioration du spectre des émissions (réduction des basses fréquences) ème 8 Assises de la Qualité de l Environnement

8 Principaux progrès techniques pour la réduction du bruit des éoliennes Ø Le principe de régulation par réduction d incidence Architecture et Climat [2] Par décrochage (stall ou active-stall) Par réduction d incidence (pitch controlled) Principes de régulation des forces aérodynamiques par vent fort

9 Principaux progrès techniques pour la réduction du bruit des éoliennes Ø Réduction de l intensité de turbulence avec les serrations 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

10 Principaux progrès techniques pour la réduction du bruit des éoliennes Ø Optimisation des pales : forme, structure interne, appendices aérodynamiques divers 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

cinématique, freins du système d orientation nacelle,

réduction des vibrations Capitonnage Support de

11 Principaux progrès techniques pour la réduction du bruit des éoliennes Ø Amélioration des composants : chaîne cinématique, freins du système d orientation nacelle, système de refroidissement Ø Isolation nacelle, et réduction des vibrations Capitonnage Support de multiplicateur Support de génératrices 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

Gestion sur-mesure du fonctionnement des parc éoliens Ø La régulation par réduction d incidence et les progrès en électronique de puissance permettent aux éoliennes de fonctionner dans des modes

12 Gestion sur-mesure du fonctionnement des parc éoliens Ø La régulation par réduction d incidence et les progrès en électronique de puissance permettent aux éoliennes de fonctionner dans des modes différents, conçus pour des besoins spécifiques Illustration des performances électrique et acoustique de modes de fonctionnement alternatifs pour une éolienne moderne ZZone de sensibilité 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

13 Gestion sur-mesure du fonctionnement des parc éoliens Ø Le retour d expérience a conduit les fabricants d éolienne à développer : des catalogues de mode de fonctionnement plus complets et mieux adaptés aux spécificités du marché français des système de contrôle embarqués (SCADA) plus flexibles facilitant le passage d un mode de fonctionnement à un autre Ø L évolution des exigences réglementaires, l'industrialisation des procédés et le processus de normalisation engagé par le filière ont également permis de disposer : de résultats de campagne de mesures des niveaux d émission et de leur distribution par bande de fréquence fiables de documentations produit plus complètes intégrant les spectres et des conditions de garantie de performance univoques

14 Gestion sur-mesure du fonctionnement des parc éoliens Ø BE, développeurs et exploitants peuvent ainsi concevoir des plans de fonctionnement au cas par cas : Vitesse de Vent [m/s] changement du mode de fonctionnement des éoliennes selon horaires, période, vitesse et direction de vent ou autres conditions utilisation possible d algorithmes d optimisation et de modes surmesure E1 E2 E3 E4 E5 E Normal Normal Normal Mode 3 Mode 3 Mode Normal Normal Mode 4 Arrêt Mode 3 Mode Normal Mode 1 Mode 4 Arrêt Arrêt Mode Normal Mode 1 Mode 4 Arrêt Arrêt Mode Normal Mode 1 Mode 4 Mode 5 Mode 2 Mode Normal Normal Mode 4 Mode 5 Mode 2 Mode Normal Normal Normal Mode 5 Mode 2 Normal Normal Normal Normal Normal Normal Normal Plan de fonctionnement pour l ensemble du parc éolien de nuit par vent de nord-ouest Vitesse de Vent Sud-Est Nord-Ouest Sud-Est Nord-Ouest [m/s] Normal Normal Mode 3 Mode Normal Normal Mode 3 Arrêt Normal Mode 2 Mode 3 Arrêt Normal Mode 2 Mode 3 Arrêt Normal Normal Normal Mode Normal Normal Normal Mode Normal Normal Normal Mode Normal Normal Normal Normal Exemples de plan de gestion acoustique sur un site sensible Jour Nuit Plan de fonctionnement complet de l éolienne E4

15 Conclusion Ø L impact acoustique est maîtrisé et les projets optimisés : prise en compte des riverains et mesures répétées réalisation d'études solides et recherche de plans de gestion adaptés Ø La tendance à la baisse du ratio bruit/production se poursuit: critère majeur de conception / valorisation du retour d expérience programmes de recherche dans le domaine aéroacoustique permet in fine de réduire le coût du kwh éolien Ø La filière a réalisé de gros progrès sur le plan de l impact acoustique mais le développement reste freiné en France par rapport à d autres pays en Europe, notamment à cause du contexte réglementaire sévère

Contacts Eric Hoinville Expert modélisation et mesures eric.hoinville@res-group.com Impossible d'afficher l'image liée. Le fichier a peut-être été déplacé, renommé ou supprimé.

16 Contacts Eric Hoinville Expert modélisation et mesures Impossible d'afficher l'image liée. Le fichier a peut-être été déplacé, renommé ou supprimé. Vérifiez que la liaison pointe vers le fichier et l'emplacement corrects. Pierre Bourdier Chargé de mission Commissions Lois et réglementations & Exploitation pierre.bourdier@fee.asso.fr 8ème Assises de la Qualité de l Environnement

17 Bibliographie et sources [1] Javier Serrano-Gonzalez et Roberto Lacal-Arantegui, Technological evolution of onshore wind turbines a market-based analysis, Wind Energy n 19, p , décembre 2016

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