Éoliennes en mer : « une énergie verte et bon marché à fort potentiel »

Cet article fait par­tie de notre maga­zine Le 3,14 dédié aux éner­gies du futur. Décou­vrez-le ici.

Depuis l’adoption des Accords de Paris en 2015, les objec­tifs inter­na­tio­naux de lutte contre le chan­ge­ment cli­ma­tique sont clairs : viser la neu­tra­li­té car­bone au milieu du siècle. Impos­sible d’atteindre cet objec­tif sans un déve­lop­pe­ment mas­sif des éner­gies renou­ve­lables. L’éolien en mer est en pre­mière ligne : toutes les pro­jec­tions s’accordent sur une explo­sion de la filière — qui ne repré­sente aujourd’hui que 0,3 % de la pro­duc­tion élec­trique mon­diale. En France, le ges­tion­naire du Réseau de Trans­port d’Électricité (RTE) désigne la filière comme l’une « des plus pro­met­teuses pour la pro­duc­tion d’électricité bas-car­bone à long terme »¹. Le Royaume-Uni est le cham­pion à ce jour : la capa­ci­té éolienne en mer ins­tal­lée est de 10,4 GW (contre 14 GW à terre), et le pays vise 40 GW d’ici 2030². Alors qu’aucun parc n’est aujourd’hui opé­ra­tion­nel dans l’hexagone, RTE pré­voit une capa­ci­té d’éoliennes en mer de 22 à 62 GW à l’horizon 2050. D’ici là, le parc nucléaire his­to­rique (infra­struc­tures déjà pré­sentes) ver­ra sa capa­ci­té dimi­nuer, en rai­son de la fer­me­ture des cen­trales vieillis­santes – c’est-à-dire les réac­teurs de deuxième géné­ra­tion, construits au cours des années 80. Pas­sant d’environ 60 GW de pro­duc­tion à 24 GW, voir 16 GW, selon les scé­na­rios rete­nus dans les­quels le nucléaire aura tou­jours une place dans le mix énergétique.

Les éoliennes peuvent être fixées sur les fonds marins jusqu’à 50 mètres de pro­fon­deur, ou au-delà repo­ser sur une base flot­tante amar­rée. « Pour des rai­sons éco­no­miques, les éoliennes en mer sont pré­fé­ren­tiel­le­ment ins­tal­lées dans des zones où le vent a une vitesse moyenne annuelle d’au moins 8 mètres par seconde, détaille Daniel Aver­buch. Cette contrainte, croi­sée à celle de la pro­fon­deur mini­male, abou­tit à un poten­tiel tech­nique énorme. » Plus pré­ci­sé­ment, l’Agence Inter­na­tio­nale de l’Énergie (AIE) estime³ le poten­tiel de l’éolien en mer à 420 000 TWh d’électricité par an, soit 11 fois la demande mon­diale d’électricité en 2040.

Pour­quoi un tel gise­ment ? « La puis­sance uni­taire des éoliennes en mer est aujourd’hui de 10 MW, et l’industrie vise 15 MW et plus d’ici la fin de la décen­nie, explique Daniel Aver­buch. C’est bien plus que les éoliennes à terre, plus petites pour limi­ter l’impact visuel, qui atteignent une puis­sance uni­taire d’environ 3 MW. » Autre atout de l’éolien en mer : le fac­teur de charge. Cette mesure repré­sente le rap­port entre la pro­duc­tion réelle et la puis­sance théo­rique de l’engin. Elle pèche sou­vent pour les éner­gies renou­ve­lables qui reposent sur des sources inter­mit­tentes comme l’ensoleillement ou le vent.

Mais les éoliennes en mer sur­passent tous les autres modes de pro­duc­tion d’électricité, excep­té le nucléaire qui peut fonc­tion­ner qua­si­ment en per­ma­nence : les parcs éoliens récents affichent un fac­teur de charge moyen de 40 à 50 %, contre 25 % pour les éoliennes ter­restres en France et 14 % pour les pan­neaux solaires pho­to­vol­taïques⁴. Le parc d’éoliennes Hywind Scot­land a même atteint un nou­veau record avec une moyenne annuelle de 57 % !⁵ « Cela s’explique par la nature des vents, qui sont plus forts et plus régu­liers en mer, mais éga­le­ment par les choix de concep­tion réa­li­sés pour les éoliennes en mer », expose Daniel Aver­buch. L’Europe béné­fi­cie d’ailleurs d’un empla­ce­ment de choix : en mer du Nord, mer Bal­tique, Golfe de Gas­cogne, mer d’Irlande et mer de Nor­vège, les vents atteignent des fac­teurs de charge de 45 à 65 %, contre 35 à 45 % pour la Chine ou le Japon ou 40 à 55 % pour les États-Unis.

Cette plus grande sta­bi­li­té de pro­duc­tion fait de l’éolien en mer un choix inté­res­sant pour l’équilibre du mix éner­gé­tique. De plus, la pro­duc­tion est com­plé­men­taire à celle d’autres éner­gies renou­ve­lables : en Europe, en Chine ou aux États-Unis, elle est plus impor­tante en hiver, à l’inverse de la pro­duc­tion photovoltaïque.

Grâce à ces atouts, l’éolien en mer se déve­loppe for­te­ment. La capa­ci­té mon­diale ins­tal­lée est pas­sée de 3 GW en 2010 à 23 GW en 2018, une crois­sance dépas­sant toutes les autres sources d’électricité, à l’exception des pan­neaux pho­to­vol­taïques. L’Europe — Royaume-Uni en tête — domine le mar­ché en cumu­lant à elle seule 80 % des capa­ci­tés ins­tal­lées en 2018. La Chine pour­rait cepen­dant prendre la tête d’ici 2030 en pas­sant de 5 à 36 GW de capa­ci­té ins­tal­lée. En France, l’Ademe estime le poten­tiel éco­no­mique de l’éolien en mer à 924 mil­lions d’euros par an de valeur ajou­tée d’ici 2030, avec 11 300 emplois directs par an.

Pen­dant des années le coût de l’éolien en mer était un frein : les coûts moyens de pro­duc­tion de l’éolien posé en France sont éva­lués à envi­ron 100 €/MWh, contre 79–149 €/MWh pour l’hydraulique, 50–70 €/MWh pour l’éolien ter­restre, 45–81 €/MWh pour le solaire pho­to­vol­taïque au sol ou 43,8–64,8 €/MWh pour le nucléaire (selon la méthode de cal­cul rete­nue). Mais l’appel d’offre pour le parc de Dun­kerque en 2019 maté­ria­lise une baisse des coûts plus rapide qu’espérée⁶ : le prix du MWh s’élève à 44 € pour cet appel d’offre⁷. Les coûts de pro­duc­tion pour­raient même chu­ter à 25–30 € par MWh d’ici 2030. Pour Daniel Aver­buch, cette baisse impor­tante s’explique par « la plus grande matu­ri­té de l’industrie, qui réduit le coût des emprunts ban­caires. L’augmentation de la taille des éoliennes en mer per­met aus­si de pro­duire plus avec moins de machines, pour­suit le spé­cia­liste, et donc de réduire les coûts d’investissement et d’entretien. »

Mais atten­tion : la réus­site du déve­lop­pe­ment mas­sif de l’éolien en mer repose sur la levée de cer­taines dif­fi­cul­tés. « L’augmentation de la pro­duc­tion élec­trique va néces­si­ter un ren­for­ce­ment des réseaux de trans­port d’électricité, expose Daniel Aver­buch. L’éolien en mer concentre géo­gra­phi­que­ment la pro­duc­tion élec­trique : il impose l’évacuation d’une grande quan­ti­té d’énergie, contrai­re­ment à l’éolien ter­restre ou au pho­to­vol­taïque qui sont plus dis­tri­bués. » Autre point d’attention : les maté­riaux néces­saires à la construc­tion d’éoliennes. « Les res­sources en métaux cri­tiques et terres rares pour la tran­si­tion éner­gé­tique font l’objet de tra­vaux de pros­pec­tive, notam­ment au sein d’IFPEN⁸, ajoute Daniel Aver­buch. L’éolien, qui néces­site des terres rares pour les aimants per­ma­nents, ne repré­sente cepen­dant qu’une petite part du mar­ché glo­bal. »

Enfin, l’éolien en mer flot­tant — ins­tal­lé dans les zones dépas­sant 50 mètres de pro­fon­deur — fait l’objet d’une plus grande incer­ti­tude. Envi­ron 70 % du poten­tiel mon­dial de pro­duc­tion repose sur ce type d’éoliennes. Or la tech­no­lo­gie est moins mature, et aucune ferme flot­tante n’a aujourd’hui atteint le stade com­mer­cial. Mais même si aucun parc éolien flot­tant ne voyait le jour, l’éolien en mer ne signe­rait pas son arrêt de mort. Le poten­tiel des seules éoliennes posées dépasse la demande mon­diale pré­vue en élec­tri­ci­té d’ici 2040.