Quel bilan environnemental pour l’énergie éolienne?
L’énergie éolienne fait partie des sources d’électricité qui ont le plus faible impact sur le changement climatique. En effet, les études estiment qu’elle émet entre 15 et 25g CO2éq/kWh. C’est un peu moins bien que le nucléaire (10g CO2éq/kWh), mais nettement mieux que le gaz (400g CO2éq/kWh) ou le charbon (1000g CO2éq/kWh). Dans cet article, nous allons expliquer comment sont réalisés ces calculs et examiner d’autres impacts environnementaux.
Un bilan environnemental, comment ça marche?
Pour calculer un bilan environnemental d’un produit comme une éolienne, on va évaluer son impact sur l’environnement tout au long de son cycle de vie. C’est-à-dire qu’on va examiner chaque étape de la vie du produit, depuis l’extraction des matières premières nécessaires à sa fabrication jusqu’à la fin de vie. Et on va calculer l’impact sur l’environnement de chacune de ces étapes.
C’est pour ça que la méthode utilisée se nomme Analyse du Cycle de Vie (ACV). Cette méthode permet d’évaluer le bilan environnemental d’un produit physique (comme une lampe de bureau), mais aussi d’un service (comme un abonnement de téléphone portable) ou même d’une entreprise (comme Romande Energie) dans son ensemble.
L’analyse du cycle de vie est intéressante pour plusieurs raisons:
Vue d’ensemble
L’ACV prend en compte l’ensemble de la vie du produit, y compris les aspects moins visibles pour les utilisateurs. Par exemple, si on réalise l’ACV d’un café en capsule, on se rend compte qu’il est équivalent à un café préparé avec une cafetière italienne. Pourquoi? parce que la production des grains de café a un fort impact. Et comme la capsule en utilise moins que la cafetière italienne, la différence compense l’utilisation d’une capsule en aluminium.
Indicateurs utilisés dans les ACV
Le résultat est indiqué selon plusieurs indicateurs. Le plus connu est l’impact sur le changement climatique, c’est-à-dire les émissions de CO2. Mais il y en a d’autres, comme la santé humaine, la qualité des écosystèmes ou l’épuisement des ressources. Prendre en compte plusieurs indicateurs est parfois nécessaire afin d’avoir un bilan environnemental global.
Comparaison objective
L’ACV repose sur des méthodologies normalisées et des données scientifiques, ce qui renforce la transparence et la crédibilité des résultats. Elle permet donc de comparer de manière objective différents produits ou scénarios en termes d’impact environnemental, plus particulièrement l’impact sur le climat.
ACV d’un parc éolien
Pour établir l’ACV d’un parc éolien, il faut identifier les différentes phases de son cycle de vie:
Extraction des matières premières
Evaluation de l’impact de l’extraction des matières premières nécessaires à la construction des:
- éoliennes: acier, cuivre et matériaux composites, entre autres
- câbles de raccordement et transformateurs électriques
- fondations en béton
Production
Evaluation de l’énergie et des ressources nécessaires à:
- la fabrication des composants de l’éolienne: par exemple les pales, la nacelle et la tour
- la construction des fondations en béton
- le raccordement électrique du parc éolien et des différents transformateurs électriques.
Transport
Evaluation de l’impact environnemental du transport de tous les composants nécessaires à la mise en service du parc éolien depuis les sites de fabrication jusqu’au site d’installation: éoliennes, câbles, béton, transformateurs, etc.
Installation et fonctionnement
Evaluation de l’impact environnemental des travaux d’installation des éoliennes, ainsi que de leur fontionnement pendant toute la durée d’exploitation.
Maintenance et réparation
Evaluation de l’impact environnemental des activités de maintenance et de réparation tout au long de la durée de vie du parc éolien. Ce seront par exemple les déplacements des équipes techniques jusqu’au site ou la production et l’installation de pièces de rechange.
Fin de vie
A la fin de son exploitation, l’éolienne est démantelée, recyclée ou éliminée. On va donc évaluer l’impact environnemental de ces activités. Le site doit être remis dans son état initial, l’impact des travaux est donc aussi comptabilisé.
L’exemple du parc éolien de Ste-Croix
L’entreprise allemande Enercon fait partie des leaders européens de la production d’éoliennes. C’est elle qui a fourni les 6 éoliennes de Sainte-Croix (VD).
Les éoliennes E-82 E2 installées à Ste-Croix (VD) ont une hauteur de moyeu de 98m et un rotor de 82m, pour une hauteur totale de 140 m. Il s’agit d’un modèle de référence dans la gamme d’Enercon, qui a beaucoup évolué depuis sa première version. Les matériaux et les équipements, notamment électroniques, ont été actualisés au fil du temps.
Les performances environnementales de ce modèle d’éolienne (mais hauteur de moyeu différente: 107m) ont été évaluées. Voici quelques chiffres fournis par le constructeur:
Délai de rentabilité énergétique d’une éolienne: 6.6 mois
Après un peu plus de 6 mois et demi, l’éolienne aura produit autant d’énergie que ce que l’entier de son cycle de vie aura consommé (y compris sa fabrication et sa livraison sur le lieu de montage). Son bilan énergétique sera donc positif dès ce moment. En anglais, cette notion se nomme «Energy Payback Time» ou EPBT. (Source: Enercon)
Retour sur investissement énergétique d’une éolienne: 36
Pendant les 30 ans de sa durée de vie, l’éolienne aura produit 36 fois plus d’énergie que ce que l’entier de son cycle de vie aura consommé (y compris sa fabrication et sa livraison sur le lieu de montage). En anglais, cette notion se nomme «Energy Return on Investment» ou EROI. (Source: Enercon)
Une récente étude a permis d’établir le bilan environnemental du parc éolien de Ste-Croix sur toute sa durée de vie.
Bilan carbone du parc éolien après 30 ans d’exploitation: 14g CO2éq/kWh
Pour chaque kWh produit, le parc éolien de Ste-Croix (VD) émet environ 14g CO2. C’est vraiment dans le bas de la fourchette annoncée par l’OFEN (15-25g CO2éq/kWh). Cette valeur a été calculée de façon spécifique pour le site de Ste-Croix. (Source: Romande Energie)
CO2: l’éolien face aux autre sources d’énergie
L’électricité produite à base d’agents énergétiques fossiles comme le charbon ou le gaz émet beaucoup de gaz à effet de serre. Ces émissions se produisent essentiellement lors de la phase d’utilisation, lorsque ces matières sont brûlées afin de produire de l’électricité à l’aide de moteurs ou de turbines.
Les énergies renouvelables émettent également des gaz à effet de serre, mais principalement lors de la fabrication, du transport, de l’installation et du démantèlement des équipements nécessaires (éoliennes, panneaux solaires, etc.). C’est pourquoi leur bilan environnemental est nettement inférieur.
Voici le bilan carbone de différentes sources d’énergie, c’est-à-dire leur impact sur le changement climatique. Il est mesuré en grammes de CO2-équivalent, ce qui permet de prendre en compte l’ensemble des gaz à effet de serre émis: le dioxyde de carbone évidemment, mais aussi d’autres gaz à effet de serre, par exemple le protoxyde d’azote et le méthane.
Pour permettre la comparaison entre les différentes sources d’énergie, on rapporte donc ces émissions à la production d’un kilowattheure.
- hydroélectricité: moins de 10g CO2éq/kWh
- électricité nucléaire: 10g CO2éq/kWh
- électricité éolienne: 15-25g CO2éq/kWh, selon les modèles d’éolienne
- électricité photovoltaïque: 40-90g CO2éq/kWh, selon la technologie utilisée
- électricité à base de gaz: 400g CO2éq/kWh
- électricité à base de charbon: 1000g CO2éq/kWh
Source: Swiss Energyscope, une plateforme d’information mise en place par l’EPFL.
Réaliser un bilan environnemental au-delà du CO2
L’impact sur le changement climatique n’est que l’un des indicateurs utilisés dans le calcul d’un bilan environnemental global. Aujourd’hui, cet indicateur est important pour traiter la problématique du changement climatique.
Pour avoir une vue d’ensemble et éviter de déplacer les problèmes, il est intéressant d’observer aussi d’autres indicateurs. L’OFEV (Office fédéral de l’environnement) utilise les unités de charge écologique (UCE).
Sur le graphique ci-dessous, on voit par exemple la comparaison de différentes sources d’énergie selon deux indicateurs: le changement climatique (CO2) et l’impact total sur l’environnement (UCE). On observe que l’électricité nucléaire qui a un très bon bilan carbone a par contre un impact global extrêmement élevé.
On entend parfois que le nucléaire est plus propre ou «plus vert» que l’éolien. Ce graphique nous montre qu’il faut tenir compte de l’ensemble des impacts et non pas uniquement des émissions de CO2. En termes d’impact global sur l’environnement, l’éolien, l’hydroélectrique et l’incinération des déchets sont les sources d’énergie les plus respectueuses, et de loin.