Etude de potentiel de développement économique pour le marché du petit éolien

Portons le Nord Pas-de-Calais et ses entreprises vers l énergie de demain Etude de potentiel de développement économique pour le marché du petit éolien [Texte] Pôle d Excellence Régional «Energie 2020» Hôtel des Technologies Route de l écluse Trystram 59140 Dunkerque France 03.28.61.57.15 www.energie2020.fr

Table des matières Objet du document... 3 I Etat de l art des technologies et réglementation... 5 I.1-Les aérogénérateurs à axe horizontal... 5 I.1-Les aérogénérateurs à axe vertical... 6 I.3 Systèmes installés en toiture ou sur pignon... 8 I.4 Réglementation... 8 I.4.1 Permis de construire... 9 I.4.2 Réglementation issue du Grenelle II... 9 I.4.3 Les zones de développement éolien (ZDE)... 10 II Le Marché mondial... 11 III Le Marché français et ses perspectives de développement... 12 III.1 Etat du marché de l éolien en France... 12 III.2 Temps de retour sur investissement... 13 III.3 Perspectives de développement... 14 IV Le petit éolien en région Nord Pas de Calais... 16 Conclusion... 18 REFERENCES... 19 2

Objet du document Dans le contexte d un réchauffement climatique d origine anthropique avéré, les acteurs politiques s interrogent sur les leviers permettant de contenir ce phénomène. Le déploiement de sources de production d énergie d origine renouvelable offre des perspectives encourageantes. Les solutions envisageables sont nombreuses : éolien, photovoltaïque, énergies marines, hydrogène vert Néanmoins, le faible développement de certaines de ces technologies rend leur évaluation compliquée. Le présent document a pour but de fournir des informations sur les perspectives de développement économique offertes par le micro, le très petit et le petit éolien. La norme internationale IEC 61400-2 intègre tout aérogénérateur balayant une surface inférieure à 200m 2 dans la catégorie du petit éolien. Néanmoins la réglementation diffère selon la puissance et la hauteur des machines installées. En effet, on peut noter les spécificités suivantes : Au-delà de 12m de hauteur de mât, une éolienne nécessite le dépôt d un permis de construire Les aérogénérateurs ayant un mât d une hauteur comprise en 12m et 50m sont soumis à déclaration Les aérogénérateurs ayant un mât d une hauteur supérieure à 50m sont soumis à autorisation Enfin, les aérogénérateurs ayant une puissance supérieure à 36kW nécessitent des procédures de raccordement plus complexes et onéreuses. Afin de distinguer ces différents cas de figure, nous arrêtons les définitions suivantes : Micro éolien (ME) : puissance nominale inférieure à 6kW Très Petit éolien (TPE) : puissance nominale comprise entre 6kW et 36kW Petit Eolien (PE) : puissance nominale comprise entre 36kW et 100kW Ces définitions étant posées, le document offre un état de l art des technologies existantes dans ces gammes de puissance tout en précisant les avantages et les inconvénients associés au regard de la réglementation. Afin d offrir des perspectives sur le potentiel économique de ce secteur, une vision du marché mondial, français et régional est développée. Le focus français prendra en compte les conditions 3

économiques spécifiques à l installation de technologies de micro, très petit et petit éolien (prix moyen du kwh, temps de retour sur investissement et conditions de rachat). Ce document s appuie sur des études existantes (AFPPE, CD2E ). Son utilisation permettra d offrir une synthèse, aux industriels et décideurs politiques, des perspectives pour une filière petit éolien en région Nord Pas de Calais. 4

I Etat de l art des technologies et réglementation Différentes technologies d éoliennes existent pour les 3 catégories d éoliennes considérées, soit : Micro éolien (ME) : puissance nominale inférieure à 6kW Très Petit éolien (TPE) : puissance nominale comprise entre 6kW et 36kW Petit Eolien (PE) : puissance nominale comprise entre 36kW et 100kW Afin de cerner les possibilités offertes par ces technologies, la suite présente leurs principales caractéristiques. I.1-Les aérogénérateurs à axe horizontal La principale caractéristique des aérogénérateurs à axe horizontal consiste dans le fait que l axe de leur rotor est parallèle au sol comme mis en avant sur la photo suivante : Crédit photo : site web Crédit Agricole Languedoc «L espace des sociétaires» Pour un rendement optimisé, ces éoliennes comportent généralement une hélice à 3 pales. Certains modèles comportent uniquement 1 à 2 pales. A ce jour, ces modèles sont les plus matures au regard de critères technico-économiques. Ces éoliennes possèdent un système d orientation qui les déplace de façon à capter le maximum de vent. 5

I.1-Les aérogénérateurs à axe vertical La principale caractéristique des aérogénérateurs à axe vertical réside dans le fait que l axe de leur rotor est perpendiculaire au sol comme mis en avant sur la photo suivante : Crédit photo : quietrevolution Ayant un rotor vertical, de telles éoliennes peuvent capter le vent dans toutes les directions. Elles sont donc susceptibles de mieux s adapter aux zones soumises à de fortes turbulences et ne nécessitent pas de système d orientation. Néanmoins, ces technologies sont moins fréquentes sur le marché et n offrent donc pas le recul technologique des turbines à axe horizontal. On distingue 2 modèles aérodynamiques principaux : Les Savonius avec un rotor en forme de S Les Darrieus avec dont la forme rappelle un batteur à œufs 6

Ces technologies sont illustrées dans les figures suivantes : Exemple d éolienne de type Savonius Crédit photo : Blog bmy (2008) Exemple d éolienne de type Darrieus Crédit photo : Energie - Essonne 7

I.3 Systèmes installés en toiture ou sur pignon Les paragraphes précédents décrivent les technologies disponibles à ce jour. Il convient également d apporter des précisions sur différentes modalités d installation des aérogénérateurs. En effet, hormis l installation sur mât, les aérogénérateurs peuvent être directement intégrés sur une toiture de bâtiment ou un pignon. Néanmoins, ces solutions présentent des inconvénients relevés par l Association Française des Professionnels du Petit Eolien (AFPPE) 1 : La production électrique de ces installations est généralement très inférieure aux chiffres annoncés durant la phase de montage du projet, des dommages peuvent survenir sur les pignons ou toits sur lesquels ont été fixés les mâts supports, le fonctionnement des petites éoliennes peut créer des nuisances sonores dans l habitation ainsi que des problèmes d inconfort pour le voisinage. La quasi-totalité des installations de petites éoliennes en zones bâties n ont pas pris en compte les contraintes inhérentes à ce type d environnement : faibles vitesses de vent, fortes turbulences. Il est important de noter que l AFPPE déconseille ce type d installations. Cette prise de partie est également relayée par le Syndicat du Petit Eolien (SYPEO) qui soulève les problèmes suivants : «Presque toutes les machines sont installées sous 12 mètres, où le vent est rare, d'où un manque de production pour les clients qui décrédibilise la filière.» 2 I.4 Réglementation La réglementation afférente aux technologies éoliennes connaît de fréquents changements. Cette partie décrit la situation réglementaire avant toute modification conséquente à l adoption potentielle de la loi Brottes. Adoptée par l Assemblée Nationale le 17 janvier 2013, elle sera discutée au Sénat le 13 février 2013. 8

I.4.1 Permis de construire Toute éolienne dont la distance entre le sol et l axe du rotor est supérieure à 12m doit faire l objet d une demande de permis de construire. En deçà de cette limite, cette demande n est pas requise, mais si le projet se situe dans le secteur d un site protégé ou classé, il est soumis à une autorisation spéciale délivrée par le préfet au titre du code de l environnement. Il faut noter que le permis est délivré : Par le préfet, si la production est destinée à la vente Par le maire, si la production est réservée à l autoconsommation Le permis de construire devra contenir une étude qui se focalisera sur l analyse de l impact paysager et l étude de l émergence sonore. En cas d implantation dans un site Natura 2000, une évaluation appropriée doit être produite. I.4.2 Réglementation issue du Grenelle II Depuis la loi du 12 juillet 2010 portant engagement national pour l'environnement, les éoliennes relèvent du régime des ICPE. Le décret a ainsi pour objet de créer une rubrique dédiée aux éoliennes au sein de la nomenclature relative aux ICPE. Ainsi, il soumet : Au régime de l'autorisation, les installations d'éoliennes comprenant au moins un aérogénérateur dont le mât a une hauteur supérieure ou égale à 50 mètres, ainsi que celles comprenant des aérogénérateurs d'une hauteur comprise entre 12 et 50 mètres et d'une puissance supérieure ou égale à 20 MW. Au régime de la déclaration, les installations d'éoliennes comprenant des aérogénérateurs d'une hauteur comprise entre 12 et 50 mètres et d'une puissance inférieure à 20 MW. Dans le cadre de cette étude, nous ne nous intéressons qu aux installations ayant une hauteur de mât inférieure à 50 mètres et une puissance inférieure à 20 MW. Les éoliennes entrant dans ce cadre spécifique ne sont soumises qu au régime de la déclaration, moins contraignant que le régime de l autorisation. 9

I.4.3 Les zones de développement éolien (ZDE) A ce jour, les éoliennes éligibles au tarif d achat éolien doivent être installées dans une Zone de Développement Eolien (ZDE). Ces zones sont le fruit du travail d identification des collectivités locales qui définissent des territoires propices à l installation de turbines. La loi Brottes devrait supprimer l existence des ZDE 6. 10

II Le Marché mondial Le marché du petit éolien se développe très diversement selon les pays. Au terme de l année 2012, ce sont les USA qui concentrent la majeure partie du marché mondial. En effet, ce pays est précurseur dans le déploiement de ces technologies. Les premiers développements sont apparus dans les années 30, avant les grands projets d électrification rurale. Les chiffres d activité à fin 2012 sont fournis par l American Wind Energy (AWEA) et précise que 1,695 MW ont été installés en 2012 sur le territoire américain 3. La puissance cumulée est mise en avant sur le graphique suivant : Evolution de la capacité éolienne installée aux USA Dans le même temps, La Chine aurait installé 166 MW et le Royaume Uni est le premier marché européen avec une puissance installée de 43 MW, soit de 17 000 installations déployées le long des côtes et dans les terres en 2010. 11

III Le Marché français et ses perspectives de développement III.1 Etat du marché de l éolien en France Selon l AFPPE on compte actuellement 2.500 petites éoliennes en France, avec environ 500 installations par an au rythme actuel. Les machines ont des coûts très différents selon leur puissance. Les prix constatés sont les suivants 7 : Différentes Gammes (Eoliennes Horizontales) Prix TTC (turbines, fondations, onduleurs, installation Principales Marques et Modèles Eolienne De 600 W (Pignon ou mat) Fabrication Européenne ou US 1750 Kestrel, Braun, Whisper, Fabrication Low Cost 1450 AirX Eolienne de 1000 W (Pignon ou mat) Fabrication Européenne ou US 2400 Fabrication Low Cost 1950 Kestrel, Braun Eolienne de 1500 W (Pignon ou mat) Fabrication Européenne ou US 3600 Fabrication Low Cost 3200 Kestrel, Braun Eolienne De 2000 W (mat avec fondations ou plots) Fabrication Européenne ou US 7800 Fortis,Kestrel, Braun, Fabrication Low Cost 7200 Skystream Eolienne de 3000 W (mat avec fondations ou plots) Fabrication Européenne ou US 12000 Kestrel, Fabrication Low Cost 10500 Petit Eolien WestWind,Fortis Eolienne de 5000 W (Mat haubanné Fondations et terrassement) Fabrication Européenne ou US 18500 Fabrication Low Cost 15500 Evance, Eolys,Fortis Eolienne de 7500 W(Mat haubanné Fondations et terrassement) Fabrication Européenne ou US 22500 Fortis, Eoltec, Bergey, Fabrication Low Cost 19500 Proven Eolienne de 10000 W (Mat haubanné Fondations et terrassement) Fabrication Européenne ou US 25500 Bergey, Eole System et Fabrication Low Cost 22500 Eolys (Francais...) Fairwind Moyen Eolien Eolienne de 25 KW 55000 JIMP, Brumac 12

Ces chiffres s entendent hors coût de maintenance. Le petit éolien ne représente donc qu un marché de quelques millions par an dans l Hexagone. III.2 Temps de retour sur investissement Le temps de retour sur investissement de l éolien domestique est contrasté selon les pays. En effet, cette valeur dépend de plusieurs paramètres, notamment : Les aides financières proposées par l état ; Le coût de l énergie électrique (autoconsommation) et/ou tarif d'achat de l énergie (vente de l énergie produite sur le réseau). Lors de l installation d une éolienne domestique en France, un crédit d impôt de 32% s applique sur les dépenses d acquisition de l aérogénérateur (les dépenses n incluent pas le coût de main d œuvre). Pour en bénéficier, l achat et l installation de l éolienne doivent passer l intermédiaire d un installateur. Ce crédit d impôt est plafonné selon les barèmes suivants : 8 000 pour une personne célibataire, veuve ou divorcée ; 16 000 pour un couple marié ou pacsé (soumis à une imposition commune). Ce plafond est majoré de 400 par personne à charge. Cette majoration est divisée par deux pour les enfants vivant en résidence alternée. Pour se donner une idée de la rentabilité d un projet, la suite propose l évaluation du coût d un projet et le retour financier attendu pour différents types de modèles. Le site http://www.meilleurenergie.fr propose des simulations de temps de retour sur investissement. Ces simulations prennent en considération la situation géographique des projets, l environnement auquel la turbine est soumise et les conditions de vent moyennes. Pour cette simulation, les paramètres considérés sont les suivants : Localisation du projet : Dunkerque ; Conditions de vent moyennes : Normal ; Type de site : Campagne avec peu d obstacle. 13

Les résultats de cette simulation sont les suivants : Différentes Gammes (Eoliennes Horizontales) Production Espérée /An en kwh Rentabilité en Années Economies Possibles en /An* Gain annuel vente au réseau en /An Eolienne De 600 W (Pignon ou mat) Fabrication Européenne ou US De 400 à 800 De 18 à 35 50 33 Fabrication Low Cost KWh ans 100 66 Eolienne de 1000 W (Pignon ou mat) Fabrication Européenne ou US De 700 à 1000 De 20 à 25 90 57 Fabrication Low Cost KWh ans 130 82 Eolienne de 1500 W (Pignon ou mat) Fabrication Européenne ou US De 1000 à De 19 à 28 120 82 Fabrication Low Cost 1500 KWh Ans 180 123 Eolienne De 2000 W (mat avec fondations ou plots) Fabrication Européenne ou US De 1300 à De 31 à 48 156 107 Fabrication Low Cost 2000 kwh Ans 240 164 Eolienne de 3000 W (mat avec fondations ou plots) Fabrication Européenne ou US De 2200 à De 33 à 42 264 180 2800 KWh Fabrication Low Cost 336 230 Petit Eolien Eolienne de 5000 W (Mat haubanné Fondations et terrassement) Fabrication Européenne ou US De 3500 à De 27 à 42 420 287 Fabrication Low Cost 5500 kwh Ans 660 451 Eolienne de 7500 W(Mat haubanné Fondations et terrassement) Fabrication Européenne ou US De 4000 à De 34 à 45 480 328 Fabrication Low Cost 7500 KWh Ans 630 615 Eolienne de 10000 W (Mat haubanné Fondations et terrassement) Fabrication Européenne ou US De 5500 à De 36 à 36 660 451 Fabrication Low Cost 8000 KWh Ans 672 656 * Dans le cadre d une production autoconsommée ** Dans le cadre d une vente sur le réseau (tarif achat = 0,82 /kwh) Ans III.3 Perspectives de développement Le développement du petit éolien pâtit d une législation qui entrave son développement. En effet, cette filière est considérée de la même manière que le grand 14

éolien. Le tarif d achat de l énergie produite par les machines est donc le même que celui associé aux éoliennes de grandes tailles. Les constructeurs ont donc fait 2 demandes : Revaloriser le prix d achat de l énergie produite par les petites turbines à hauteur des tarifs en vigueur pour les installations solaires domestiques (environ 200 /MWh) ; Rendre obligatoire la certification des machines permettant de valider que la puissance affichée et conforme à la puissance de la machine. Si ces demandes ne sont pas entendues, la part de l énergie produite par les petites éoliennes dans le mix énergétique français restera marginale. 15

IV Le petit éolien en région Nord Pas de Calais La région Nord Pas de Calais présente beaucoup d atouts pour le développement d une filière éolienne comme en témoigne la carte des vents moyens français 5 suivante : On constate que la région compte parmi les zones les plus ventées en France. De plus, sa large façade littorale offre un gisement très prometteur. Afin de donner de la visibilité sur les acteurs régionaux, la suite présente quelques structures très actives dans cette filière : Installée dans le Pas de Calais, à Ambricourt, cette société est spécialisée dans l'étude et l'installation d éolienne individuelle, de panneaux photovoltaïques et de chauffe-eau solaires. 16

Fairwind est un installateur de petites éoliennes. La société intervient sur toute la chaîne de valeur d un projet éolien depuis l estimation du potentiel jusqu à la maintenance des machines sur site. Apple-wind, est un acteur industriel régional qui conçoit, fabrique et commercialise des éoliennes à axe vertical. Leurs éoliennes s installent en toiture des bâtiments. Les fabricants importants sur la filière du petit éolien sont peu nombreux en région Nord Pas de Calais. Néanmoins, un nombre conséquent d installateurs propose l installation de turbines pour les particuliers. La filière du petit éolien est donc génératrice d emplois, mais doit s accompagner de formations adaptées (installation, maintenance, génie électrique ) afin de sécuriser les porteurs de projet d implantation. 17

Conclusion La filière du petit éolien est encore peu développée en France au regard de la maturité acquise dans d autres pays (USA, Royaume-Uni, Chine ). La présence marquée d une filière peut s expliquer par différents facteurs, mais le catalyseur principal réside dans l incitation financière associée à ces technologies. Les petites éoliennes sont placées sous le même régime que les grandes éoliennes. Les professionnels du secteur y voient un frein important pour le développement d un parc petit éolien français. Pour faciliter l émergence d une filière petit éolien, les acteurs du secteur ont formulé 2 requêtes : - Revaloriser le prix d achat pour les machines de moins de 36 kw ; - Rendre obligatoire la certification des machines permettant de valider que la puissance affichée et conforme à la puissance de la machine. Ces décisions permettraient de diminuer le temps de retour sur investissement des projets de développement de petites turbines éoliennes. De plus, la certification permettrait d assurer la qualité des produits vendus sur le marché, et ainsi de crédibiliser cette filière. Il existe donc un réel besoin des industriels quant à la mise à disposition d une plateforme de test offrant un service de certification. Si les mesures évoquées avant sont retenues, il est certain que la filière et les acteurs se multiplieront sur le territoire. 18

REFERENCES [1]: http://www.afppe.org/index.php/petit-eolien/eoliennes-de-pignon-attention [2]: http://www.sypeo.fr/index.php/nos-propositions [3]: http://www.awea.org/learnabout/publications/reports/upload/awea_first_quarter_2 012_Market_Report_Public.pdf [4] : http://www.batirama.com/article/5533-petit-eolien-un-pari-dans-un-marche-quipeine-a-emerger.html [5] : http://www.energierenouvelable.org/eolien/energie-eolienne.htm [6] : http://www.assemblee-nationale.fr/14/dossiers/tarification_progressive_energie.asp [7] : http://www.meilleurenergie.fr/eolien/valid_form.cgi 19