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Les énergies renouvelables : Une éolienne dans son jardin

Février 2011
Le Particulier Pratique n° 365, article complet par COUNE (Isabelle)

Écologique mais pas économique

Installer une petite éolienne est, avant tout, une démarche écologique, car pour qu’elle soit rentable, il faut des conditions optimales, rarement toutes réunies.

Au-dessous de 12 ---+++ m de haut

Sous ce seuil, une déclaration de travaux à la mairie suffit. Mais il faut savoir qu’à cette hauteur le vent est de mauvaise qualité.

Autoconsommation uniquement

EDF ne rachète l’électricité que dans des zones très localisées, élues pour le développement éolien. Son tarif est moins intéressant que celui du photovoltaïque. Reste l’autoconsommation…

Une éolienne – également appelée aérogénérateur – est un dispositif qui permet de capter l’énergie cinétique du vent pour la transformer en électricité. Le vent fait tourner les pales du rotor (hélice), qui est relié à un générateur pour produire de l’électricité. Celle-ci est soit stockée dans des batteries, soit directement envoyée dans le réseau électrique. Le petit éolien concerne les machines d’une puissance allant jusqu’à 50 kW. Pour celles de très faible puissance (300 W), on parle même de micro-éolien ; il peut alimenter un lampadaire, un frigo de bateau, l’éclairage d’un cabanon de jardin.
La plupart des éoliennes adaptées aux habitations individuelles ont une puissance comprise entre 3 et 15 kW, ce qui implique une hélice de 4 à 10 m de diamètre. La puissance d’un aérogénérateur augmente selon le carré de sa taille : la surface de vent balayée est égale au rayon au carré multiplié par pi. L’énergie récupérée par l’éolienne s’accroît rapidement avec la vitesse du vent : quand cette dernière double, la puissance est multipliée par huit. De petites variations dans la vitesse du vent peuvent entraîner de grosses différences dans la quantité d’énergie produite.

Y a-t-il assez de vent ?

Pour faire tourner une éolienne, il faut qu’il y ait assez de vent, qu’il soit régulier et de bonne qualité. Le site doit donc être dégagé, notamment dans la direction des vents dominants. Le mieux est d’installer les éoliennes sur une hauteur, une colline par exemple. Une analyse des vents est indispensable. Les services de Météo France pourront vous fournir la rose des vents de leur site le plus proche. Les indications données par les anémomètres implantés sur le toit sont inexploitables, car à cette hauteur le vent est perturbé.

Comment mesurer le gisement éolien ?

Quelques sociétés font des études du vent. Imex-CGI propose trois niveaux de diagnostic. La méthode par triangulation – la moins précise, avec une marge d’erreur de 30 %, mais aussi la moins chère (quelques centaines d’euros quand même) – fournit, néanmoins, des indications suffisantes pour un particulier. Elle s’appuie sur les bases de données de différents sites de stations météo. L’installateur entre dans un logiciel les informations sur la rugosité du site (les obstacles qui ralentissent le vent, comme les arbres ou les immeubles) et plusieurs paramètres, tels que la finalité du projet (revente ou autoconsommation, en se fondant sur les factures EDF pour estimer les besoins en production). Des simulations sont ensuite réalisées avec divers types de générateurs afin de déterminer lequel est le mieux adapté. Lorsque le projet est plus important – s’il concerne un promoteur, un architecte, un agriculteur, par exemple –, la société effectue une étude de ­climatologie avec un partenaire, Meteostrategy, concurrent de Météo France. Elle présente une marge d’erreur de 20 %. Beaucoup plus onéreux, le recours à un mât de mesure constitue la méthode la plus fiable (1,50 % d’erreur), car des données sont recueillies sur le site pendant une année entière. Pour diminuer le coût, il est possible d’utiliser un mât télescopique, dépliable par une personne seule, et de collecter les données uniquement sur 3 mois. Couplée avec une étude climatologique, cette méthode revient à 2 500 €, pour une marge d’erreur de 5 %.

Quelle est l’implantation idéale ?

Il faut monter le plus haut possible. La loi autorise jusqu’à 12 m sans permis de construire. Or, dans 99 % des cas, il n’y a pas de vent à cette hauteur, ou il est de mauvaise qualité (changements fréquents de direction). L’énergie se perd en turbulences, ce qui augmente les frais de maintenance et diminue la durée de vie du matériel. D’autre part, un terrain assez vaste est nécessaire. Un lotissement dont la superficie est occupée à 70 % par la maison est insuffisant. L’éolienne doit être implantée sur un terrain dégagé de 2 000 m2, dans l’axe du vent dominant, et être éloignée d’au moins 50 m des habitations ou d’un gros obstacle.
En général, on considère qu’un vent de 4 m/s, en moyenne annuelle, mesuré à 10 m de haut est un minimum, et que les systèmes éoliens atteignent leur optimal autour de 7 m/s. Une colline fait office d’accélérateur du vent : au sommet, la vitesse est multipliée par deux. En revanche, derrière ce monticule, le vent est arrêté sur environ 50 m. Il se comporte comme une voiture qui s’élancerait sur un tremplin et décollerait avant de retomber sur le sol. Il faut donc être précis : à 10 m près, une éolienne peut ne pas se trouver dans le couloir de vent. L’implantation sur le toit est déconseillée, car le vent est perturbé à cette hauteur et le mât transmet des vibrations au bâti qui génèrent du bruit à l’intérieur.

Axe vertical ou horizontal ?

Entre partisans des éoliennes à axe vertical et adeptes de celles à axe horizontal, le débat fait rage. Les secondes, les plus courantes, doivent être dans le sens du vent pour fonctionner. Il leur faut un certain temps pour se mettre à tourner ; de 2 à 15 secondes pour les petites. Or, en 15 secondes, le vent peut changer de direction. Quand il est perturbé – en ville, il s’engouffre dans les rues –, elles ne cessent de pivoter. Ce type d’appareils est donc adapté aux sites où les vents sont réguliers.
Les éoliennes à axe vertical peuvent prendre le vent dans toutes les directions, ainsi que quelques vents laminaires qui remontent le long des immeubles. Mais elles possèdent moins de surface pour le capter que les éoliennes à axe horizontal.
Régulièrement, des Géo Trouvetou inventent des machines révolutionnaires, comme l’Aerocube d’Aeolta, une micro-éolienne domestique qui s’installe sur la faîtière du toit, l’endroit précis de la toiture où le vent présente son accélération maximale. “Certains concepteurs n’hésitent pas à annoncer des performances telles que les éoliennes restitueraient plus d’énergie que le vent n’en contient. À l’heure actuelle, nous n’avons jamais constaté qu’une de ces machines révolutionnaires atteigne le niveau de performance d’une éolienne classique à axe horizontal, mais cela viendra peut-être un jour”, déclare Philippe Brulé, coordinateur au Site expérimental pour le petit éolien de Narbonne (Sepen).

Mât haubané ou autoportant ?

Il existe deux types de mâts. Le mât haubané, équipé de câbles qui permettent de l’ancrer dans le sol à distance du pied, occupe plus d’espace, mais nécessite moins de béton qu’un mât autoportant. Il est aussi moins cher et plus facile à mettre en œuvre. Avant d’installer un mât autoportant, il est conseillé de faire calculer, par un bureau d’études, le dimensionnement du bloc de béton à couler, en prenant en compte le poids de l’éolienne, la surface de voilure, la vitesse de vent maximale et l’application d’un coefficient de sécurité, et de procéder à un carottage du sous-sol pour en connaître la nature.

À qui confier l’installation d’une éolienne ?

Le marché n’est pas régulé. Il n’existe pas de certification pour les installateurs ni pour les produits. Il faut se renseigner, et choisir des gens d’expérience ayant pignon sur rue et qui ont déjà monté un certain nombre d’éoliennes. Les vrais professionnels ne s’engagent jamais sur la production, car le vent est variable de 15 à 30 % d’une année à l’autre. Ils garantissent les performances de la machine, un taux de panne minimal…
Un bon installateur comparera la courbe de puissance du générateur, qui donne la vitesse de vent à laquelle l’éolienne produit au maximum, et la courbe de Weibull, qui indique la distribution statistique des vitesses du vent sur un site. La superposition des deux courbes détermine la zone de production de l’éolienne. Plus cette zone est importante, plus l’éolienne est adaptée au site. Certains constructeurs annoncent des puissances élevées, impossibles à obtenir si la vitesse de vent nécessaire n’est jamais atteinte sur le site. Plus l’éolienne est puissante, plus il lui faut de vent pour démarrer, ce qui peut être gênant s’il n’y en a pas beaucoup. Ainsi, deux éoliennes de 10 kW peuvent produire plus qu’une de 20 kW.

Quelles sont les démarches à effectuer ?

Au-dessous de 12 m de haut, l’implantation d’une éolienne est soumise à une déclaration préalable de travaux. L’autorisation est délivrée par le maire de la commune concernée si l’électricité produite est réservée à l’autoconsommation. S’il s’agit d’une production destinée au réseau électrique, elle est accordée par le préfet de département. À partir de 12 m de haut, il faut faire preuve de persévérance : l’implantation est soumise à un permis de construire, assorti d’une notice d’impact (nuisances visuelles ou sonores de l’éolienne). En fonction de la zone, l’instruction du dossier peut prendre plusieurs mois et se transformer en parcours du combattant, car il faut l’avis de différents services et autorités.

À combien revient l’installation ?

Le coût de l’installation comprend pour moitié le matériel et pour moitié l’installation. Comptez de 2 000 à 4 000 € pour le coulage du béton (entre 10 et 20 m3 pour une éolienne de 2 kW) et le ferraillage, auxquels il faut ajouter l’intervention d’une grue de levage. Certaines petites éoliennes (Skystream de Kent) peuvent se relever sans grue, avec un système de béquille et un véhicule, ce qui diminue les frais. L’achat du matériel et la pose d’une éolienne de 12 m s’élèvent facilement à plus de 6 000 €, une fois le montant du crédit d’impôt déduit.

Faut-il espérer un retour sur investissement ?

Certains considèrent qu’une petite éolienne n’est pas rentable, quel que soit le site : soit la machine n’est jamais amortie, soit il s’agit d’un matériel peu cher à l’achat et elle tombe en panne au bout d’un an. “L’éolienne doit être implantée en milieu rural pour bien fonctionner. Pour être à l’aise, il faut de 3 000 à 4 000 m2 au minimum. L’éolien urbain est un mythe. Le vent est de très mauvaise qualité en ville”, affirme Olivier Krug, installateur de petites éoliennes et gérant de Krug SARL. L’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) estime que la rentabilité d’un petit éolien est rarement assurée hors des zones de développement de l’éolien (ZDE), et que, dans celles-ci, le retour sur investissement est, en général, supérieur à 10 ans.

Quelle est la maintenance nécessaire ?

Àla longue, les pales se desserrent, commencent à vibrer, usent les roulements, et la machine n’est plus équilibrée. Une visite, au minimum tous les 3 ans, s’impose ; au début, pour des opérations de serrage des boulons et de graissage. La location de la nacelle permettant d’accéder à l’hélice revient à environ 350 € HT. Le système de mât basculant avec vérin pneumatique évite l’utilisation d’une grue et divise ainsi par quatre le prix de l’intervention. Imex-CGI commence à développer un aérogénérateur qui se couche pour la maintenance afin de répondre aux demandes croissantes des DOM-TOM, régions sur le passage des cyclones. Certains installateurs proposent en option un service de télémaintenance. Quant à l’éolienne Skystream, elle est fournie avec le logiciel Sky view, qui garde en mémoire les incidents. Enfin, toutes les éoliennes peuvent se connecter à un ordinateur afin que le propriétaire suive sa production d’électricité.

Isabelle Coune


Outils pratiques :

Mots-clés :

ELECTRICITE , ENERGIE RENOUVELABLE , EOLIENNE



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