Énergie grise d'une éolienne
L’énergie grise correspond à la somme de toutes les énergies nécessaires à la production, à la fabrication, à l'utilisation et enfin au recyclage des matériaux ou des produits industriels. En théorie, un bilan d'énergie grise additionne l'énergie dépensée lors :
- de la conception du produit ou du service
- de l'extraction et le transport des matières premières
- de la transformation des matières premières et la fabrication du produit ou lors de la préparation du service
- de la commercialisation du produit ou du service
- de l'usage ou la mise en œuvre du produit ou lors de la fourniture du service
- de l'entretien, des réparations, des démontages du produit dans son cycle de vie
- du recyclage du produit
Étapes du cycle de vie d’une éolienne
- Extraction des matières premières
- Transport des matières premières
- Conditionnement du matériau
- Fabrication des composants
- Transport des composants
- Construction des éoliennes
- Exploitation des éoliennes
- Démantèlement des éoliennes
- Mise en rebut des matériaux
Consommation des ressources naturelles et des matières premières
Etude réalisée avec une eolienne Vestas V-90 1)
| Matériaux pour une installation offshore | Matériaux pour une installation onshore | |||
|---|---|---|---|---|
| Matériaux | Éolienne offshore (kg/turbine) | système de transmission (kg/ferme) | Éolienne onshore (kg/turbine) | système de transmission (kg/ferme) |
| Eau | 1.13×107 | 1.88×108 | 7.46×106 | 1.11×105 |
| Houille | 1.86×105 | 1.65×106 | 9.67×104 | 0.00×100 |
| Fer | 1.17×105 | 4.84×104 | 6.23×103 | 3.17×101 |
| Pétrole brut | 9.96×104 | 6.56×106 | 7.94×104 | 1.07×104 |
| Sable de quartz | 9.33×104 | 5.45×104 | 9.27×104 | 1.80×100 |
| Lignite | 7.63×104 | 1.16×106 | 5.15×104 | 4.30×102 |
| Gaz naturel | 8.75×104 | 1.35×106 | 6.22×104 | 3.39×103 |
| Calcaire | 3.40×104 | 1.14×105 | 1.48×104 | 3.02×102 |
| Chlorure de sodium | 1.32×104 | 7.38×104 | 1.28×104 | 2.60×102 |
| Zinc | 1.12×104 | 2.44×104 | 2.08×103 | 0.00×100 |
| Argile | 8.37×103 | 2.11×104 | 8.37×104 | 1.52×10-1 |
| Pierre | 2.80×103 | 1.25×106 | 5.57×105 | 0.00×100 |
| Manganèse | 2.52×103 | 1.33×104 | 1.89×103 | 1.90×10-1 |
| Aluminium | 1.95×103 | 1.22×105 | 7.81×102 | 1.29×102 |
| Cuivre | 5.51×102 | 2.03×105 | 5.25×102 | 5.32×102 |
| Plomb | 4.33×100 | 8.60×104 | 4.17×100 | 0.00×100 |
Bilan matière
Le tableau présente l’inventaire des matériaux qui ont servi à la construction des deux éoliennes estimés à partir des données relatives à deux parcs à éoliennes installés au Danemark, l’un offshore composé de 10 centrales à 500kW, l’autre onshore composé de 18 centrales de 500kW (Schleisner, 2000) 2).
| Matériaux | Éolienne offshore (1,5 MW; mât 85m; 3 Pales) en Kg | Éolienne onshore (1,5 MW; mât 85m; 3 pales) en Kg |
|
|---|---|---|---|
| Mât | Acier | 89 590 | 89 590 |
| Aluminium | 2 380 | 2 380 | |
| Cuivre | 595 | 595 | |
| Sable | 3 570 | 3 570 | |
| Verre | 1 870 | 1 870 | |
| Plastiques (polyester et résine) | 3 400 | 3 400 | |
| Produits pétroliers | 170 | 170 | |
| Autre | 1 190 | 1 190 | |
| Fondation | Acier | 40 800 | 2 040 |
| Béton | 960 500 | 480 250 | |
| Câbles marins | Cuivre | 4 386 | |
| Plomb | 5 712 | ||
| Acier | 6 630 | ||
| PEX | 918 | ||
Bilan énergie
Quantité d’énergie consommée pour la construction et le démantèlement des matériaux qui ont servi à construire les éoliennes 3).
| Valeurs en GJp | Éolienne offshore (1,5 MW; mât 85m; 3 Pales) | Éolienne onshore (1,5 MW; mât 85m; 3 pales) |
|---|---|---|
| Acier | 2298 | 2298 |
| Acier (fondation) | 1179 | 59 |
| Aluminium | 93 | 93 |
| Cuivre | 390 | 47 |
| Plomb | 203 | 0 |
| Plastiques | 155 | 155 |
| Verre | 17 | 17 |
| Béton et sable | 3548 | 1780 |
| Total | 7884 | 4450 |
Les matériaux et la conception de pointe permettent une fabrication optimale des pales qui exploitent davantage les vents sans toutefois subir une augmentation proportionnelle de leur masse, la puissance d'une éolienne n'est donc pas proportionnelle à la masse des matériaux la constituant. Le même schéma s'applique également à la tour et à la nacelle. Une éolienne plus puissante ne demande pas forcement d'augmenter la quantité de matériaux nécessaires à la construction ou de carburants pour le transport.
A la fin de la durée de vie de la turbine (offshore, respectivement onshore), on considère que 4% de l’énergie totale consommée, respectivement 2,5% sont nécessaires pour la mise en rebut des matériaux. Il vient alors comme énergie primaire consommée 8200 GJ (offshore) et 4561 GJ (onshore).
Quantité d’énergie consommée pour le fonctionnement des éoliennes
L'éolienne ne consomme quasiment pas d'énergie en elle-même. Elle bénéficie, par contre, de l'énergie consommée dans les activités cachées derrière les subventions reçues (lorsqu'elles existent), puisque ces activités contribuent directement au fonctionnement de l'éolienne et la rendent possible. En France, la production d'un euro de valeur coute en moyenne 5MJ d'énergie primaire, et la subvention de 82 € par MWh onshore représente donc une énergie grise de 410 MJp par MWh. Celle de 130 € le MWh offshore, 650 MJp par MWh.
En supposant pour chacun des parcs une durée annuelle de fonctionnement de 2500h pour l’offshore et 1550h pour l’onshore, on obtient une production annuelle d’électricité de 3750 MWh en offshore et 2325 MWh en onshore, dont la subvention représente une énergie grise de respectivement 2437 GJp par an (24375 GJp en 10 ans) et 953 GJp par an (9530 GJp en 10 ans).
On voit que la subvention a une part déterminante dans l'énergie grise, qu'elle multiplie par trois (onshore) ou quatre (offshore).
Bilan global
Au total, sur 10 ans, on arrive à une énergie grise de respectivement 32 575 GJ et 14 091 GJ. Les quantités d’énergie primaire qui aurait été consommée par un parc de centrales avec un rendement équivalent de 40% sont respectivement 33 750 GJp et 20925 GJp.
Temps de retour énergétique
Le temps de retour énergétique est de 3 mois (offshore) et 2,6 mois pour l’éolienne onshore. Si on prend pour référence une centrale TGV à 55% de rendement, le temps de retour énergétique est respectivement d’environ 4 mois et 3,6 mois.
jean