Perspective de développement des fermes éoliennes dans le monde, en Europe et en France
Le marché des fermes éoliennes a connu une croissance remarquable au cours des dernières années, alimenté par une démocratisation des énergies renouvelables et la baisse de leurs coûts de production.
Qu’elles soient onshore ou offshore, les fermes éoliennes sont devenues une source d'énergie de plus en plus importante, représentant une part croissante de la production d'énergie renouvelable dans le mix énergétique mondial.
Selon les estimations, l’investissement dans les parcs éoliens devrait continuer à croître au cours des prochaines années, en raison de l'augmentation de la demande et de la mise en place de politiques favorables à la décarbonation de l’électricité dans de nombreux pays à travers le globe.
Bilan et analyse des perspectives de développement des fermes éoliennes :
- Fonctionnement de l’énergie éolienne, coût, empreinte carbone et capacités de production
- Le marché mondial des fermes éoliennes : la Chine championne de l’investissement dans les parcs éoliens
- Le marché européen des fermes éoliennes : bilan et prévisions à horizon 2030
- Le marché français des fermes éoliennes : une progression encourageante des investissements malgré des objectifs difficiles à atteindre
- Quelles sont les limites dans le développement des fermes éoliennes en France ?
- Comment soutenir l'investissement participatif des énergies du vent avec Lumo ?
Fonctionnement de l’énergie éolienne, coût, empreinte carbone et capacités de production
Les fermes éoliennes fonctionnent en transformant l'énergie cinétique du vent en énergie électrique. Elles sont installées dans des endroits où le vent est fort et régulier, comme en haute mer ou dans des zones rurales, où la topographie permet une exposition maximale au vent.
Une ferme éolienne est composée de plusieurs éoliennes qui sont disposées dans ce que l’on nomme un champ ou un parc éolien. Les éoliennes sont composées d'une nacelle, qui abrite le rotor, les pales et le système de commande, et d'une tour qui soutient la nacelle.
Lorsque le vent souffle sur les pales de l'éolienne, elles tournent et transmettent l'énergie cinétique du vent à un générateur qui transforme cette énergie en électricité. L'électricité produite est ensuite transmise au réseau électrique public.
La capacité de production d’une éolienne dépendra de différents facteurs ; la taille de ses palles, sa hauteur, son lieu d’implantation, etc. Par exemple, une éolienne de 2 MW produira en moyenne 4 000 MWh par an, ce qui représente la consommation d’électricité d'environ 800 foyers français.1
Une éolienne n’émet pas de gaz à effet de serre lorsqu’elle produit de l’électricité mais il est important de tenir compte de son empreinte carbone en amont (fabrication, transport, etc.) et lors de sa phase de recyclage.
L’ADEME estimait, dans une étude publiée en 2015, que l’éolienne terrestre émettait en moyenne 12,7 g de CO2 par kWh et l’éolien maritime 14,8 g de CO2 par kWh. En comparaison, le gaz fossile émet 490 g de CO2 par kWh et le charbon 820 g de CO2 par kWh.2
Quant à son coût de production, il est en moyenne de 60,5 €/MWh en France pour une éolienne terrestre et de 110 €/MWh pour une éolienne offshore. Toutefois, l’appel d’offre pour le parc offshore de Dunkerque en 2019 relativise grandement cette estimation et matérialise une baisse des coûts beaucoup plus rapide que prévu avec un prix du MWh s’élevant à 44 €3.
Les coûts de production pourraient même chuter à 25€/MWh d’ici 2030 pour le maritime français. À titre comparatif, le coût du nucléaire en France est estimé par la cour des comptes à 42€/MWh de moyenne entre 2011 et 2020, ce qui fait de l’éolien une énergie stratégique dans la composition d’un mix énergétique majoritairement renouvelable à faible coût 4.
Avant de lire cet article, il est primordial de bien comprendre les échelles de grandeur présentées dans ce texte :
1 TW = 1 000 GW = 1 000 000 MW = 1 000 000 000 kW = 1 000 000 000 000 W
Le Watt est une unité de puissance qui désigne la capacité de production d’une installation électrique (éolienne, panneau solaire, centrale nucléaire, centrale biogaz, barrage hydraulique, etc…)
Le kilo/méga/wattheure (KWh ou MWh) correspond à la quantité d’énergie produite en une heure par un kilo ou un mégawatt.
Si une installation électrique d’une puissance d’1 MW fonctionnait de façon permanente à pleine puissance, sa production serait de 8.760 MWh par an (1x 24 x 365).
En France, la consommation moyenne d'électricité annuelle par foyer est de l'ordre de 4 679 kWh.5 Cela signifie, en théorie, qu’une éolienne ayant une puissance de 3 MW ( = 3 000 KW) et tournant 24h/24 et 7j/7, toute l’année (ce qui est impossible, le vent ne soufflant jamais à la même puissance, il s’agit d’un calcul simple pour illustrer notre exemple) pourrait répondre à la consommation d’environ 5616 foyers.
3000 KW x 24 x 365 = 26 280 000 KWh / 4679 kWh = 5616
Pour aller jusqu’au bout du calcul, la RTE estime qu’une éolienne a un facteur de charge de 26,35% (2020). Cela signifie qu’elle est capable de produire 26,35% de sa capacité théorique. En somme une éolienne d’une puissance de 3 MW pourra produire à l’année pour 1480 foyers :
3000 KW x 24 x 365 = 26 280 000 KWh x 0,2635 = 6 924 780 kWh
/ 4679 kWh = 1480
Voici d’autres échelles pour se repérer dans le texte :
- On sait qu’un réacteur nucléaire de 900 MW produit en moyenne chaque année 6 000 000 MWh.6
- En 2020 la France a consommé 2 650 TWh d’énergie primaire7 au total.8
- En 2019, près de 60,4 GW de capacités éoliennes ont été installées dans le monde (dont 6,1 GW offshore). Pour, au total, une puissance estimée du parc éolien mondial de 651 GW à la fin de cette même année.9
- Selon l’IRENA, fin 2021, les capacités électriques renouvelables, toutes filières cumulées, s'élevaient à près de 3 064 GW dans le monde.
- Chaque seconde, le soleil émet l’équivalent de 500 000 années de consommation de l’humanité en énergie. Un milliardième seulement arrive sur Terre ce qui correspond environ à 1,5 milliards de TWh, soit l’équivalent de l’électricité produite par 180 millions de centrales nucléaires de 1 000 MW ou 16 000 fois les besoins en énergie de l’humanité.10
Le marché mondial des fermes éoliennes : la Chine championne de l’investissement dans les parcs éoliens
Selon une étude réalisée par Research and Markets en mars 2023, le marché mondial de l'énergie éolienne terrestre est estimé à 54,78 milliards USD pour l’année 2023 et croît à un TCAC (taux de croissance annuel composé) de 9,29 % au cours de la période de prévision allant de 2023 à 2032. 11
La région Asie-Pacifique devrait également croître de manière exponentielle. L'expansion du marché devrait être alimentée par l'augmentation de la capacité électrique installée et une concentration croissante des énergies renouvelables en Chine, en Inde et au Japon au cours de la période projetée.
En raison des actions continues et des dépenses engagées par le gouvernement pour soutenir la croissance industrielle, la Chine possède l'installation la plus importante de la région.
Le secteur éolien terrestre de la Chine devrait se développer progressivement au cours des prochaines années car les dirigeants du pays encouragent le développement d'infrastructures renouvelables dans le but de minimiser l'importance de l'énergie thermique et ainsi réduire les niveaux de pollution alarmants que connaissent le pays.
« La Chine est depuis 2010 au 1er rang mondial pour sa puissance installée éolienne, qui atteint 365 440 MW fin 2022, soit 40,3 % du parc mondial, dont 333 998 MW à terre et 31 442 MW en mer. En 2022, elle se place pour la cinquième fois au 1er rang sur les deux marchés : sa part de marché atteint 47,3 % sur le marché des éoliennes terrestres et 57,6 % sur celui des éoliennes en mer. Le gouvernement chinois vise 1 000 GW (17 % des besoins en électricité) en 2050 ».12
Les cinq principaux marchés mondiaux pour les nouvelles installations éoliennes en 2020 étaient, par ordre décroissant, la Chine, les États-Unis, le Brésil, les Pays-Bas et l’Allemagne, regroupant 80,6 % de la production mondiale à eux-seuls.
Le financement éolien offshore a quadruplé entre le 1er semestre 2019 et le 1er semestre 2020 pour atteindre 35 milliards de dollars au total.
En termes de retour sur investissement, les dernières recherches démontrent que chaque dollar investi dans l’énergie éolienne rapporte entre 3 et 7 fois plus.13
« Selon l’Agence internationale de l’énergie, les plans actuels visant à réduire les émissions mondiales de carbone seront inférieurs de 60 % aux objectifs nécessaires pour atteindre le niveau zéro »14. Des investissements supplémentaires de 4 billions de dollars 15 sont estimés pour atteindre cet objectif. Ce qui représente beaucoup d’investissements participatifs dédiés au vent sur Lumo.
Alors que la consommation mondiale d’énergie devrait doubler d’ici 205016, il semble que le temps soit également à la sobriété si nous souhaitons parvenir à relever ce défi...
Le marché européen des fermes éoliennes : bilan et prévisions à horizon 2030
L'Europe est un marché important pour les fermes éoliennes avec des politiques favorables au développement des énergies renouvelables. Sa croissance devrait continuer à être stimulée par la mise en place du pacte vert européen qui vise à atteindre la neutralité carbone de l'UE d'ici 2050.
Selon une étude réalisée par la Commission Européenne, la part des énergies renouvelables dans le mix energétique devrait être de 38 % d'ici 203017.
Une étude réalisée par WindEurope précise que les investissements dans les fermes éoliennes devraient atteindre 180 milliards d'euros au cours de la période 2020-2030 sur le vieux continent.
En 2022, l'Europe a installé 19 GW de nouvelles capacités éoliennes, dont 16 GW étaient situées au sein de l'Union Européenne.
Malgré un environnement économique difficile et des difficultés d'approvisionnement, 2022 a été une année record pour les installations d'éoliennes en Europe, avec une augmentation de 4 % des capacités supplémentaires par rapport à l'année 2021.
Pour la période 2023-2027, l'Europe devrait installer pour 129 GW de nouvelles fermes éoliennes, dont 98 GW pour les seuls membres de l’UE. La plupart de ces nouvelles capacités seront terrestres (trois quarts), et l'UE devrait construire en moyenne plus de 30 GW de nouvelles fermes éoliennes par an pour atteindre ses objectifs à horizon 2030.
La production d'énergie éolienne en Europe a augmenté régulièrement ces dernières années, passant de 370 TWh en 2018 à 489 TWh en 2022 (+32%), malgré une année anormale en 2021 où la production était inférieure à celle de 2020.
La demande d'électricité en Europe a diminué en partie à cause de la pandémie de COVID-19 et de la guerre en Ukraine. Mais le conflit géopolitique aux portes de l’Europe avec la Russie semble raviver la nécessité d’indépendance des européens vis-à-vis du gaz et de l’uranium russe.
C’est donc assez logiquement que la part de l'énergie éolienne dans la production d'électricité de l'UE plus le Royaume-Uni ait augmenté à 17 % en 2022, avec des conditions particulièrement favorables dans le nord de l'Europe et des politiques d'investissement très solides en Suède et en Finlande.18
Le marché français des fermes éoliennes : une progression encourageante des investissements malgré des objectifs difficiles à atteindre
Au rang européen, la puissance électrique éolienne française se situe en troisième position (22,5 GW)22, derrière l'Espagne (27,6 GW) et l’Allemagne (63,9 GW)19.
« Sous l'impulsion de la stratégie nationale bas carbone en faveur du développement des énergies renouvelable, le parc éolien français a connu un doublement de sa puissance depuis 2014. Les efforts de développement ont été affaiblis par la crise sanitaire mais l'objectif inscrit dans la PPE 2019-2028 d'un doublement des capacités actuelles d'ici 2028 est maintenu et toujours atteignable selon EDF ».20
Fixée par la loi de transition énergétique pour la croissance verte adoptée en 2015, la poursuite du développement de l’éolien en mer doit permettre d'atteindre l’objectif de 40 % d’électricité renouvelable à l’horizon 2030.
Le développement de la filière est aujourd’hui fortement axé sur l'installation d'éoliennes offshore avec sept projets engagés pour exploiter les milliers de kilomètres de côtes disponibles au sein de l’hexagone.
L’objectif est d’atteindre une capacité installée d’éolien en mer, posé et flottant, de 2,4 GW en 2023 et environ 5 GW en 2028.21
En 2019, le parc français actuel comptait 8 000 éoliennes terrestres réparties sur 1 942 sites. Les régions les mieux dotées sont les Hauts-de-France, l’Occitanie et le Grand-Est22.
La filière éolienne emploie 18 200 personnes au sein de 1 000 entreprises. Selon les projections de l'Agence de la transition écologique, ADEME (2017), elle pourrait représenter 60 000 emplois en 2050.
Quelles sont les limites dans le développement des fermes éoliennes en France ?
Au-delà des limites techniques de capacité de production électrique (dimension des pales, puissance du vent, stockage de l'énergie), l’éolien terrestre est confronté dans son déploiement à des freins d'ordre réglementaires et d'acceptabilité des populations.
L'installation d'éoliennes terrestres doit se conformer à un ensemble de normes comme la distance avec les zones d'habitation (>500 mètres), les limitations sonores (<35 db) ou de sécurité par rapport à des installations militaires ou de survols aériens.
Pour ce qui est des autorisations préalables à la construction, les éoliennes doivent faire l'objet d'une enquête publique et d'une étude d'impact au-delà d’une hauteur de 50 mètres.
De plus, depuis la loi climat et résilience du 22 août 2021, une consultation publique doit être menée avant tout nouveau projet d'installation dans une commune. Les maires peuvent, par ailleurs, adresser leurs observations au porteur du projet en fonction des positions défendues par les communes et leurs habitants.
Comment soutenir l'investissement participatif des énergies du vent avec Lumo ?
Chez Lumo, notre plateforme de financement participatif permet de soutenir le développement des énergies renouvelables et, notamment, selon le calendrier des projets en cours, le déploiement des fermes éoliennes onshore et offshore.
Investir dans les énergies du vent
Sources :
1 https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/21088_VraiFaux_E%CC%81olien_terrestre-accessible.pdf
2 https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_full.pdf
3 https://librairie.ademe.fr/energies-renouvelables-reseaux-et-stockage/4638-eolien-offshore-analyse-des-potentiels-industriels-et-economiques-en-france.html
4 https://www.ccomptes.fr/fr/documents/58078
5 https://particuliers.engie.fr/electricite/conseils-electricite/conseils-tarifs-electricite/consommation-moyenne-electricite-personne
6 https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-nucleaire-en-chiffres
7 Ensemble des produits énergétiques non transformés, exploités directement ou importés. Ce sont principalement le pétrole brut, les schistes bitumineux, le gaz naturel, les combustibles minéraux solides, la biomasse, le rayonnement solaire, l'énergie hydraulique, l'énergie du vent, la géothermie et l'énergie tirée de la fission de l'uranium.
8 https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/edition-numerique/chiffres-cles-energie-2021/6-bilan-energetique-de-la-france
9 https://gwec.net/global-wind-report-2019/
10 Surface de la Terre exposée au soleil (équivalent à plat) pi * r² = 3,14 * 6378² = 127,7 millions de km². Le rayonnement moyen du soleil est de 1 400 W.m² (1 350 à 1 450 Watts selon la saison) environ. (https://www.eco-malin.com/le-soleil-source-d-energie-inepuisable/)
11 https://www.researchandmarkets.com/reports/5759566/global-onshore-wind-energy-market-market-size#src-pos-1
12 https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_%C3%A9olienne_en_Chine
13 https://alj.com/fr/perspective/wind-energizes-renewables-market-in-record-year/
14 https://alj.com/fr/perspective/wind-energizes-renewables-market-in-record-year/
15 https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2021
16 https://www.mckinsey.com/~/media/McKinsey/Industries/Oil%20and%20Gas/Our%20Insights/Global%20Energy%20Perspective%202019/McKinsey-Energy-Insights-Global-Energy-Perspective-2019_Reference-Case-Summary.ashx
17 https://www.europarl.europa.eu/factsheets/fr/sheet/70/energies-renouvelables
18 https://windeurope.org/intelligence-platform/product/wind-energy-in-europe-2022-statistics-and-the-outlook-for-2023-2027/
19 https://www.touteleurope.eu/environnement/l-energie-eolienne-en-europe/
20 https://www.vie-publique.fr/eclairage/24027-leolien-etat-des-lieux-et-axes-de-developpement
21 https://www.ecologie.gouv.fr/eolien-en-mer-0
22 https://www.actu-environnement.com/ae/news/eolien-marche-investissements-france-union-europeenne-42648.php4