Les parcs éoliens offshore produisent beaucoup plus d'énergie, car en mer, le vent est plus constant et il y a moins de turbulences. Les traînées des éoliennes ont-elles pour autant moins d'impact qu’à terre ? © Tomasz Sienicki, cc by sa 3.0

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La capacité des parcs éoliens serait surestimée

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Parce que les éoliennes perturbent le vent, elles réduisent l'efficacité de celles qui se trouvent en aval. La production d'un grand parc serait de ce fait bien moindre que les prévisions. C'est ce qu'affirment deux chercheurs américains.

Parce que l'éolien produit de l'énergie à partir du vent, il est souvent considéré comme une source d'énergie inépuisable. Sur les terres, l'éolien fournirait entre 56 et 400 TW. Mais comment estime-t-on l'énergie éolienne produite dans une région ou à l'échelle mondiale ? La plupart du temps, la capacité énergétique est évaluée en additionnant les capacités locales, en supposant que les parcs éoliens sont déployés sur une densité surfacique connue.

Toutefois, une nouvelle étude menée par les chercheurs Amanda Adams et David W. Keith suggère que les calculs surestiment largement la capacité énergétique des grands parcs éoliens. En effet, dans la plupart des études précédentes, les calculs ne prennent pas en compte l'influence que les turbines peuvent avoir sur la circulation atmosphérique de grande échelle. Or, dans un grand parc éolien, des centaines de turbines sont montées sur de grandes tours. Chaque éolienne crée une « ombre » derrière elle. Et dans cette traînée, le vent est ralenti par les pales.

Ce parc éolien du Texas, Brazos Wind Farm, comprend 160 éoliennes. Comme il s’étend sur plus de 100 km2, il est donc possible que sa capacité de production d'énergie soit moins importante que calculée jusqu'à présent, selon une nouvelle étude. © Leaflet, DP

En ignorant l'effet de traînée éolienne sur les vents locaux, l'énergie est évaluée entre 2 et 4 W/m2. Mais d'après l'étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Environmental Research Letters, la capacité énergétique d'un parc éolien de plus de 100 km2 de surface est plutôt de l'ordre du watt par mètre carré. L'énergie maximale qui peut être extraite du réseau de turbines est limitée par la physique du transport atmosphérique d'énergie. L'énergie cinétique captée par les éoliennes dépend de la quantité de turbines.

Les éoliennes modifient la circulation atmosphérique

Les chercheurs, affiliés aux universités Harvard et de Caroline du Nord, ont obtenu ces résultats à partir d'un modèle atmosphérique de mésoéchelle. Ce modèle est plus approprié que des modèles couplés, car il permet d'appliquer des forçages hétérogènes mais basés sur des conditions atmosphériques réelles. « La modélisation que nous avons réalisée fournit des informations qui peuvent aider à évaluer si l'on peut compter sur les sources d'énergie renouvelables. »

Quelle est alors la quantité d'énergie éolienne produite ? D'après cette étude, il n'y a pas de méthode simple pour répondre. L'extraction de la puissance du vent modifie la production éolienne et produit des effets non linéaires et locaux. Pour avoir une estimation correcte de la production d'énergie, il faudrait trouver un emplacement plus approprié pour les éoliennes, de façon à ce qu'elles n'interagissent pas dans la circulation atmosphérique. Mais, s'agissant de parcs de plusieurs dizaines de km2, la tâche est d'une telle ampleur qu'elle paraît irréalisable.

Les deux chercheurs ont en plus examiné l'impact de la production d'énergie éolienne sur les températures et, par extension, sur le climat. Les résultats du modèle suggèrent que les parcs éoliens modifient le cisaillement du vent naturel et produisent de la turbulence à différentes échelles. Cette turbulence augmente la température et provoque un faible réchauffement. Il est toutefois difficile de quantifier à l'échelle locale l'effet de ces augmentations de température, et par conséquent son impact à l'échelle globale. 

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