Modalités d installation d une éolienne en milieu urbain

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1 Travaux réalisés pour la Communauté d agglomération de Grenoble Alpes Métropole dans le cadre du projet européen WINEUR

2 SOMMAIRE 1. Introduction Technologie éolienne urbaine Une technologie innovante Un nouveau type d éoliennes Présentation du site d implantation Matériel de mesure installé Potentiel éolien du site Choix d une technologie adéquate Présentation de l éolienne Turby Caractéristiques techniques Contraintes administratives et juridiques Urbanisme Nuisances sonores Aspects économiques Conclusion...11

3 1. Introduction Le développement des énergies renouvelables est récemment devenu une priorité en France, la loi de programme du 13 juillet 2005 fixant les orientations de la politique énergétique en témoigne. En effet, le gouvernement a annoncé que le pourcentage de production électrique issue des énergies renouvelables (hydraulique, éolienne ) passerait de 15% à 21% de la consommation d électricité totale d ici à 2010 afin de satisfaire les objectif fixés par la directive européenne de En 2003, la Commission Européenne a lancé un programme dénommé Intelligent Energy- Europe visant à développer les énergies renouvelables. Parmi les nombreux projets issus de cette initiative figure le projet WINEUR (Wind Energy Integration in the Urban Environment), dont le coordinateur est Axenne, portant sur les modalités d implantation d éoliennes en milieu urbain. Un des éléments de ce projet est la création d un réseau de villes européennes auquel la Communauté d agglomération de Grenoble Alpes Métropole s est associée. Dans ce cadre, des études de faisabilité sont en cours afin de définir les modalités d implantation d aérogénérateurs en zone urbaine tant sur le plan technique qu administratif, juridique et économique. L activité «micro-éolien» étant encore en France au stade de l étude, la plupart de ces modalités ne sont à ce jour pas définies clairement. L objet de cette présentation est, est donc également d exposer les différentes barrières susceptibles de freiner ou d empêcher le développement du secteur. Après un bref descriptif de la technologie éolienne urbaine, nous présenterons le site potentiel d implantation sur Grenoble. Puis, nous détaillerons les caractéristiques techniques de l éolienne envisagée. Ensuite, les questions administratives et juridiques seront abordées. Finalement, nous nous intéresserons aux aspects économiques du projet WINEUR. 3 / 11

4 2. Technologie éolienne urbaine 2.1 Une technologie innovante L exploitation de la ressource éolienne en milieu urbain est une idée plutôt récente. En effet, la rugosité du milieu provoque des turbulences néfastes pour les éoliennes. Cependant de études portant sur le comportement du vent face à des obstacles tels que des immeubles ont démontré que celui-ci accélère lorsqu il les contourne. L angle d incidence du vent sur l éolienne peut ainsi augmenter sa production électrique. Vitesse du vent 2.2 Spécificités techniques Zone de turbulence 2.2 Un nouveau type d éoliennes Récemment des constructeurs européens ont développé des éoliennes d un genre nouveau : les éoliennes à axe vertical. Celles-ci peuvent exploiter des vents venant de toutes les directions et sont beaucoup moins affectées par les turbulences que les éoliennes classiques à axe horizontal. De ce fait, elles s adaptent parfaitement à l environnement urbain. De petite taille, elle développe de petites puissances et peuvent facilement s intégrer dans le paysage urbain. Type Savonnius Type Darrieus 4 / 11

5 3. Présentation du site d implantation Les différentes réunions entre la Métro et Axenne 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 : 45, rue Anatole France Grenoble Cet immeuble, situé dans la cité Mistral, est géré par l office HLM ACTIS. 3.1 Matériel de mesure installé Depuis le mois d octobre 2005, un certain nombre d appareils de mesures de la ressource éolienne ont été installés sur le site de Grenoble parmi lesquels se trouvent : Un anémomètre NRG 40 Une girouette NRG 200 P Un acquisiteur NRG 9200 Les procédures de mesures du vent sont les mêmes que celles utilisées pour le secteur du grand éolien. L anémomètre mesure la vitesse du vent, tandis que la girouette mesure sa direction. L acquisiteur permet de recueillir les données mesurées et de les stocker dans des puces bénéficiant de cent jours d autonomie. Ces données seront ensuite traitées par un ingénieur spécialisé afin de dégager le potentiel éolien du site. Cette installation de mesure doit être inspectée à intervalles réguliers afin d en assurer le bon fonctionnement, des opérations de maintenance telles que le remplacement des puces sont à prévoir. Le potentiel éolien mesuré sera ensuite comparé et recoupé avec les données concernant la région fournies par les services de Météo France sur une période allant jusqu à dix ans. Ces informations nous permettront d identifier le type d aérogénérateur adéquat pour le site. 5 / 11

6 3.2 Potentiel éolien du site Une étude du gisement éolien sur le site de la Cité Mistral a été réalisée. Toutes ces mesures et analyses ont été rapprochées des données de vent fournies par Météo France pour la ville de Grenoble, telles que reprises ci-dessous : Site potentiel d implantation La campagne de mesure s est déroulée sur une période de cinq mois. Pour cette période étudiée les résultats suivants ont été obtenus: Période de mesure 15 Octobre février 2006 Vitesse disponible 68% Pertinence de direction 52% Vitesse moyenne de vent 2.36 % temporel sur vitesse > 5m/s 15.50% Moyenne de la déviation / 11

7 Anémo 1 vitesse (m/s) chrono sena1 Girouette 400 direcrion ( ) chrono sena4 Les données sur ce site nous indique que le gisement éolien est relativement faible. Cette ressource a été analysée à partir d une approche empirique, car il n existe pas à ce jour, de modèles standards permettant d identifier avec certitude les gisements éoliens en ville. 7 / 11

8 4. Choix d une technologie adéquate 4.1 Présentation de l éolienne Turby Turby est une éolienne à axe vertical de petite taille étudiée pour être installée sur les toits des bâtiments et peut être utilisée en milieu urbain. La Turby est petite, transparente, attractive et fonctionne sans bruits ni vibrations, ce qui facilite son installation. Turby n exige quasiment aucune maintenance d après le constructeur et peut être érigée à l aide d une tour de pliage disponible chez le distributeur «Eneco energie», sans l utilisation d une grue. 4.2 Caractéristiques techniques PUISSANCE Unités Puissance nominale 2.5 kw Vitesse de vent nominale 14 m/s Vitesse de vent minimum 4 m/s Vitesse de vent maximum 55 m/s DIMENSIONS Rotor Poids 90 kg Diamètre 2 m Hauteur 3 m Surface balayée 6 m² Mât Poids 230 kg Hauteur 5 m INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES Vitesse de rotation maximum 400 tr/mn Système de freinage électrique Nombre de pales 3 Matériau des pales composite epoxy-carbone Tension de sortie 230 V Réseau monophasé Température minimum -20 C Température maximum 40 C Niveau sonore à une distance de 20 m et un vent de 10 m/s 45 db Durée de vie 20 ans 8 / 11

9 L'éolienne démarre-t-elle seule? Non L éolienne Turby en est à la dernière phase de son développement sachant que les premières turbines ont été érigées en Les caractéristiques suivantes peuvent donc faire l objet de modifications. Courbe de puissance Puissance (kw) Vitesse du vent (m/s) 5.Contraintes administratives et juridiques 5.1 Urbanisme Plan local d urbanisme Dans le code de l urbanisme, les dispositions prises concernant le Plan Local d Urbanisme (PLU) laisse la liberté de choix aux communes quant à l implantation d éoliennes. Ainsi, sauf interdiction explicite, tout projet d aérogénérateur est susceptible d être autorisé. Dans le cas contraire, une révision du PLU est envisageable. En effet, les éoliennes non destinées à une autoconsommation constituent des équipements publics d intérêt général et bénéficient du recours à la révision simplifiée limitée aux seuls remaniements relatifs au projet éolien Permis de construire L implantation d une éolienne de moins de douze mètres ne nécessite pas de permis de construire, mais une déclaration de travaux est préconisée. Il apparaît cependant un frein réglementaire non éclairci : La réglementation prévoit ainsi en matière d implantations d éoliennes la nécessité d un permis de construire pour tout ouvrage supérieur à 12 mètres de hauteur. Cette hauteur est définie comme celle du mât et de la nacelle de l'ouvrage, à l'exclusion de l'encombrement des pales. Cette définition, clairement dédiée aux grandes éoliennes, implique une question importante pour l activité de petit éolien en milieu urbain. En effet il n est pas précisé dans les différents textes légaux si la hauteur du bâtiment, sur lequel peut être implanté l éolienne, doit être prise en compte. 9 / 11

10 5.1.3 Aspects complémentaires Une puissance installée inférieure à 2.5MW ne nécessite pas d étude d impact ni d enquête publique. Une notice d impact est cependant nécessaire. D autre part, l exploitant est responsable financièrement du démantèlement de l installation ainsi que de la remise en état du site. Lorsque l énergie produite par une installation est destinée à une autoconsommation, l autorité compétente quant au permis de construire (ou la déclaration de travaux) est le Maire. Si la production est destinée à être raccordée au réseau en vue de sa vente, il faut s adresser au Préfet. 5.2 Nuisances sonores Les nuisances sonores sont strictement réglementées en milieu urbain. Plusieurs textes de loi, dont le décret no du 18 avril 1995 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage, régissent ce domaine. Ce décret stipule que les nuisances sonores se caractérisent par la notion d émergence. «L'émergence est définie par la différence entre le niveau de bruit ambiant, comportant le bruit particulier en cause, et celui du bruit résiduel constitué par l'ensemble des bruits habituels, extérieurs et intérieurs, dans un lieu donné, correspondant à l'occupation normale des locaux et au fonctionnement normal des équipements.» Période diurne (7 heures à 22 heures) : l émergence autorisée est de 5 db(a) Période nocturne (22 heures à 7 heures) : l émergence autorisée est de 3 db(a) Il est finalement important de noter que les éoliennes à axe vertical sont quasi-silencieuses et qu elles satisfont par conséquent toutes les normes en matière de nuisances sonores en milieu urbain. 6. Aspects économiques La rentabilité d une installation éolienne se calcule en comparant le coût de revient du kwh produit au tarif de rachat proposé par l EDF. Le coût de revient d une éolienne dépend principalement du coût global d investissement mais également du temps équivalent de fonctionnement à pleine puissance (TEFPP). Le coût global d investissement intègre : Les études et le dimensionnement de l installation L obtention des autorisations éventuelles ( permis de construire, raccordement au réseau électrique ) L achat du générateur et de son mât L achat des équipements électriques annexes La mise en place et la mise en service de l ensemble du système Actuellement, le coût de revient d une installation éolienne urbaine est en moyenne le double du prix de rachat de l électricité produite fixé à 10.4c h.t/ kwh. En fonction des études de vent réalisées nous avons retenu un temps de fonctionnement de heures. 10 / 11

11 Coût de revient du kwh TEFPP éolienne Prix de rachat de l électricité Coût d investissement de l éolienne Coût d investissement d équilibre au prix de rachat Coût d investissement (k /kw) Subvention à l investissement nécessaire à l équilibre financier Les premières estimations financières font apparaître les éléments suivants : Coût total d investissement Coût de maintenance 200 / an Tarif de rachat de l électricité produite 10.4 c / kwh Revenus de la production électrique ( en moyenne) 557 / an Durée du projet 20 ans Subvention à l investissement nécessaire à l équilibre financier Les subventions nécessaires pour la viabilité d une telle installation, dans les conditions de rachat actuelles, s élèvent donc à 60% du coût d investissement pour atteindre un temps de retour sur investissement de l ordre de 20 ans ( période correspondant à la durée de vie de l éolienne Turby). Un tel projet nécessite donc une recherche de financement complémentaire. Une réflexion sur un tarif de rachat spécifique à l éolien urbain doit également être menée. 7. Conclusion Les éoliennes urbaines, spécialement celles à axe vertical, constituent une nouvelle technologie en plein essor. Nos voisins européens ont déjà pris des dispositions pour en faire une véritable option en matière d énergie renouvelable. Le projet WINEUR étudie de prés les modalités d intégration de ces générateurs d un type nouveau en milieu urbain. A ce jour, des incertitudes réglementaires et économiques freinent le développement de ce secteur. La création d un réseau de villes pilotes accueillant des études de faisabilité et prêtes à s impliquer concrètement dans l utilisation de cette nouvelle technologie «Energies Renouvelables», peut donc permettre de promouvoir cette nouvelle forme d énergie, et à terme de participer à la création d un nouveau marché de production décentralisée d électricité. 11 / 11