Dans certains pays, les éoliennes ont déjà remplacé des sources d'énergie plus traditionnelles. Qu'est-ce qu'on attend?
Éoliennes en Russie
Les moulins à vent du monde entier produisent désormais plus d'électricité que l'ensemble du secteur de l'électricité en Russie - et à un prix leur production a déjà atteint le niveau des centrales thermiques. Et cela malgré le fait qu'il y a dix ans, les ingénieurs et les responsables de l'énergie russes considéraient que les possibilités de leur développement étaient épuisées et que les parcs éoliens eux-mêmes étaient trop chers. Désormais, tout s'est chambardé: la société d'État russe investit des dizaines de milliards de dollars pour rattraper l'Occident dans le domaine des éoliennes. Pourquoi les prévisions passées des experts russes ne se sont-elles pas réalisées, ce dont nous n'avons pas tenu compte? Et y a-t-il des perspectives pour les tentatives de Rosatom de gaspiller de l'argent?
Vent de l'histoire
Lorsque les gens ont pensé à utiliser le vent pour la première fois, la question est difficile. Il existe des preuves indirectes que l'Homo erectus ou les Néandertaliens auraient pu naviguer. Les tentatives modernes pour surmonter le détroit entre la Crète et le continent - et il y a 130000 ans, des outils en pierre sont soudainement apparus sur cette île - ont montré qu'il n'est pas réaliste de le faire à l'aviron - le courant dans ce détroit est trop fort. Les gravures rupestres, qui confirment avec précision l'utilisation des voiles, datent de plusieurs milliers d'années.
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Les premières machines mécaniques, entraînées par la force du vent, ont été inventées par Héron d'Alexandrie, au 1er siècle avant JC (il a également créé le premier échantillon d'une turbine qui tourne lors de la combustion du carburant). Certes, son moulin à vent n'a pas résolu un problème pratique, mais divertissant. C'était une sorte d'instrument de musique, agissant avec la rotation de la roue par le vent venant en sens inverse.
Vers 400 après JC, des moulins à vent à axe vertical de rotation - des machines à prières - apparaissent dans les temples bouddhistes en Inde. Il est facile de remarquer leur différence cardinale avec le plan de Heron - la version bouddhiste du moulin à vent est «posée sur le côté».
Une application pratique des éoliennes a été trouvée au IXe siècle en Iran (descriptions d'Abu Ishaq al-Istakhri). Cependant, ils n'avaient rien à voir avec ceux auxquels nous sommes habitués. C'étaient des tours, autour du périmètre desquelles se trouvaient des structures grillagées recouvertes de tissu. Le vent les faisait tourner et un mécanisme spécial convertissait la rotation de l'axe vertical en mouvement de meules ou en fonctionnement d'un appareil de levage d'eau.
Depuis l'Iran, la nouveauté a atteint l'Inde et la Chine, mais pas l'Europe, qui empruntait alors très peu d'innovations techniques.
En 1185, le premier moulin à vent a été mentionné dans le Yorkshire (Angleterre), et ce premier moulin à vent occidental était déjà du type familier - avec un axe de rotation horizontal, sur lequel sont montées des pales à rotation verticale. Comme on peut le voir, dès le XIIe siècle, les approches ouest et est des éoliennes étaient opposées.
Les avantages du schéma oriental par rapport au schéma occidental sont évidents. Un moulin à vent à axe vertical fonctionne quelle que soit la direction du vent, de sorte que les Chinois et les Iraniens pourraient le laisser sans surveillance et aller faire des choses plus importantes. De plus, dans la version orientale, à puissance égale, la dérive de la structure est beaucoup plus élevée, c'est pourquoi elle commence à fonctionner même avec un vent faible.
En revanche, l'éolienne occidentale à axe horizontal a ses propres atouts. Oui, il doit être "maintenu sous le vent", mais ses pales sont toujours affectées par le vent d'un seul côté, ce qui augmente leur rendement énergétique. Celui de l'Est, à chaque révolution, éprouve un moment où les pales tournent et le vent les «frappe» de l'autre côté. Il y a suffisamment d'inertie pour que la structure continue de tourner, mais le mât tremble violemment, et une partie de l'énergie de rotation sert à compenser "l'impact". En raison de ces charges variables, le mât ou la tour doit être rendu plus solide et plus massif. Les résultats sont évidents: l'éolienne occidentale est plus difficile à exploiter, mais plus efficace et moins chère.
Les moulins à vent étaient extrêmement répandus en Europe jusqu'aux machines à vapeur et à l'électricité. Ils n'avaient presque pas besoin de personnel, de lignes électriques (ce qui est important dans les zones rurales) et étaient moins bruyants. Eh bien, la version d'un moulin à vent qui élève l'eau d'un puits est toujours extrêmement populaire dans le tiers monde, où l'électrification n'a toujours pas touché plus d'un milliard de personnes.
Des tentatives d'amitié avec le vent et l'électricité ont été faites très tôt. La première éolienne à produire de l'électricité a été construite au Danemark en 1890. En Occident, leurs dimensions au début du XXe siècle atteignaient 25 mètres de hauteur, et l'envergure des pales était de 23 mètres. Hélas, tout a été ruiné par le problème du vent variable. L'électricité était nécessaire même lorsqu'elle ne soufflait pas, et les générateurs diesel et les lignes électriques étaient assez bon marché. Les moulins à vent ont donc été poussés dans des champs éloignés, où ils travaillaient pour l'irrigation. Mais seulement pendant un certain temps!
Le vent du changement en URSS
Lorsque le monde occidental a commencé à se débarrasser des éoliennes en raison de l'électrification, notre pays a pris une voie complètement différente - «sous le vent». Pour compenser la pénurie de centrales thermiques, l'Institut central d'aérohydrodynamique dans les années 1920 a créé une série de petites éoliennes d'une capacité allant jusqu'à 30 kilowatts, les alimentant avec un accumulateur hydraulique. Avec un excès de production, l'éolienne élevait l'eau à la hauteur du mât, et quand il n'y avait pas de vent, elle vidait l'eau, elle faisait tourner la turbine à eau, ce qui donnait du courant. Ils ont été utilisés en Bouriatie et dans d'autres endroits sans lignes électriques. Le schéma, en passant, est extrêmement raisonnable - cette année, une centrale électrique entière a été construite en Allemagne selon le même concept, mais beaucoup plus puissant.
En URSS, avant la découverte des gisements de pétrole et de gaz de Sibérie, des sources d'énergie alternatives étaient activement développées pour des raisons stratégiques. 90% du pétrole soviétique était produit dans le Caucase et il était évident que dans toute guerre, l'ennemi tenterait de frapper là-bas. C'est ce que l'aviation française prévoyait de faire en 1940. Seule la destruction de la Troisième République par Hitler a empêché que cela se produise. Hitler lui-même a voulu le faire, mais il n'a pas non plus réussi. Pour se protéger, le gouvernement soviétique a encouragé une variété d'alternatives - d'une et demie sur les générateurs à gaz à bois aux … éoliennes avec stockage de volants.
Oui, un tel miracle a été lancé à Koursk en 1931. D'une capacité de seulement 35 kilowatts, il était équipé d'un «disque de stockage» (un tiers de tonne) tournant dans un conteneur d'où l'air était évacué pour réduire les frottements. La centrale éolienne de l'inventeur Ufimtsev éclairait sa maison et alimentait l'atelier même lorsqu'il n'y avait pas de vent. Cependant, en 1936, il est mort, et depuis lors, la station (elle existe toujours) n'a jamais été lancée.
Cependant, même sans dispositifs de stockage, les éoliennes soviétiques figuraient parmi les leaders. En 1931, près de Balaklava, la plus puissante éolienne du monde avec 100 kilowatts (portée des pales - 30 mètres) a été construite. Il est intéressant de noter que les Allemands, qui sont aujourd'hui à la pointe du développement de l'énergie éolienne, ont alors traité les parcs éoliens de manière assez grossière. En 1941, leurs bombardements ont mis hors service le plus grand moulin à vent de la planète. C'était peut-être une question d'envie - leurs propres éoliennes ne donnaient alors pas plus de 70 kilowatts et étaient beaucoup moins. En 1950-1955, l'URSS a produit 9 000 éoliennes par an - d'une capacité pouvant atteindre des centaines de kilowatts. Eh bien, comment les terres vierges et le nord pourraient-ils être approvisionnés en énergie avant les générateurs diesel?
Vent d'indépendance
L'énergie éolienne soviétique a été tuée par le boom d'après-guerre des combustibles liquides bon marché, tandis que celle de l'Ouest a été relancée par la crise pétrolière des années 1970. Ensuite, l'idée d'une indépendance énergétique vis-à-vis des personnes nerveuses et sujettes à une collusion monopolistique des approvisionneurs de l'Est aux dépens de l'énergie éolienne y a mûri.
À première vue, nous sommes confrontés à une nette régression. Pourquoi passer de sources d'énergie stables à celles qui dépendent littéralement de la brise? De plus, il y a quelques années, des responsables russes nous ont dit que les éoliennes en Europe produisent une énergie coûteuse. Essayons de le comprendre.
L'éolienne à axe horizontal d'aujourd'hui, en effet, ne dépend pas tellement des moindres fluctuations de la vitesse du vent. Le Vestas V164 mesure 220 mètres de haut (une pyramide et demie de Khéops) et des pales avec une balançoire de 164 mètres (bâtiment de plus de 50 étages). Le poids total de ses lames en fibre de verre est de 100 tonnes. En fait, une telle conception possède son propre disque de stockage, seule sa masse est 300 fois supérieure à celle d'Ufimtsev.
Dans le même temps, une nouvelle augmentation de la hauteur des éoliennes et de l'envergure de leurs pales est attendue, ce qui signifie qu'elles sont encore moins menacées par les petits arrêts. On pense qu'il est logique d'augmenter les dimensions au moins à des hauteurs de 300 à 400 mètres et une portée de lame allant jusqu'à 300 mètres.
À partir de Enercon E-126 de Siemens, il existe déjà une méthode pour créer de telles lames colossales - elles sont composées de deux sections insérées l'une dans l'autre. Un certain nombre de fabricants prévoient d'augmenter leur nombre jusqu'à trois.
La puissance du même Vestas V164 a déjà dépassé les 9 mégawatts, et un doublement de la portée de ses pales portera une augmentation de la puissance de l'éolienne à 40 mégawatts. Plus important encore, avec tous les cent mètres d'altitude, la vitesse moyenne annuelle du vent augmente considérablement. Avec de très grandes structures, il est logique de construire des parcs éoliens même dans les zones boisées où la vitesse du vent est généralement assez faible près du sol.
En raison de la croissance continue de la taille des éoliennes, le coût de leur énergie est en baisse constante. Jugez par vous-même: les gens savent construire à peu de frais même des bâtiments de 828 mètres, et avec l'augmentation de leur hauteur, les coûts augmentent de manière linéaire. Mais le rendement du moulin à vent à chaque doublement de la hauteur augmente déjà au carré. Les économies d'échelle sont très visibles dans l'énergie éolienne.
En effet, il y a à peine cinq ans, en 2012, les éoliennes de l'Ouest produisaient de l'électricité à plus de 10 cents le kilowattheure. Cependant, aujourd'hui, ce chiffre, comme l'a noté le département américain de l'énergie, est tombé à 4-5 cents le kilowattheure. Même les nouvelles éoliennes offshore, qui sont généralement plus chères que les éoliennes terrestres, fournissent de l'énergie pour 6-7 cents le kilowattheure, et ce prix baisse encore plus rapidement que sur terre. La raison en est qu'en mer, vous pouvez transporter des lames d'au moins 200 mètres de long, car il y a beaucoup d'espace sur les "routes" maritimes et il n'y a pas de foule.
D'accord, dites-vous. Mais qu'en est-il des périodes de calme, lorsqu'il n'y a pas de vent fort pendant des semaines? Eh bien, c'est pourquoi ils construisent des éoliennes offshore en Europe. Il y a des «passages» sur la mer, où il n'y a pratiquement pas de calme. Heureusement pour les Européens, ils sont proches d'eux et souvent dans des eaux peu profondes. Par exemple, toute la mer du Nord est assez peu profonde, tout comme la plupart des eaux au large de la côte est des États-Unis. En outre, la première centrale éolienne flottante au monde avec des dizaines de mégawatts a été mise en service cette année. Ses moulins à vent sont ancrés et leur profondeur de travail peut atteindre 800 mètres. La superficie totale des mers d'une telle profondeur est telle qu'à partir d'elles, il est possible de fournir de l'énergie au monde entier plusieurs fois. Les pertes dans les lignes de transmission à courant continu à haute tension sont maintenant tombées en dessous de 3% par mille kilomètres - c'est-à-dire que l'énergie éolienne «marine» atteindra même l'intérieur des terres.
Dans le même temps, la durabilité des parcs éoliens ne doit pas être idéalisée. Oui, ils peuvent fournir de l'énergie toute l'année, et en hiver, les mêmes éoliennes en mer donneront plus d'énergie qu'en été - les tempêtes hivernales y contribueront. Cependant, ils ne peuvent pas non plus faire face aux pics de consommation du matin et du soir - le vent souffle à peu près de la même manière à 19h00 et à 03h00. Par conséquent, dans l'Ouest, on estime que plusieurs pour cent de la production annuelle totale continueront d'être fournis par des centrales thermiques à gaz «de pointe». Dans le même temps, ils consommeront beaucoup moins de carburant qu'aujourd'hui, alors que les réseaux d'éoliennes offshore ne sont pas encore construits. Mais il convient de rappeler que cela ne devra guère attendre longtemps.
Aujourd'hui, l'énergie éolienne produit plus d'un billion de kilowattheures par an - plus que l'ensemble du secteur énergétique en Russie. Et si la production d'électricité dans notre pays n'a pas augmenté depuis 1990 (en raison à peu près du même volume de production industrielle), on ne peut pas en dire autant des éoliennes. Il y a à peine 10 ans, ils ne donnaient même pas un dixième de la puissance actuelle. Nous pouvons affirmer avec certitude que dans dix ans, les WEC de la planète donneront beaucoup plus qu’ils ne le font actuellement. De plus, la plupart de toutes les éoliennes sont actuellement construites par la Chine, et là-bas, ils savent déployer une production vraiment de masse.
emporté par le vent
La Russie peut se vanter de la pirouette la plus inattendue sur le chemin de l'humanité vers l'énergie éolienne. Lorsque les WPP étaient impopulaires en Occident, ils étaient à la hausse dans notre pays. Lorsqu'elles ont commencé à être activement développées dans le monde, des foules d'experts de l'industrie de l'énergie sont apparues dans le pays, qui ont souligné: «La place des éoliennes en Europe est terminée». Certes, depuis que nous avons commencé à dire cela, la capacité des centrales éoliennes chez les Européens a décuplé et continue de croître. Apparemment, l'opinion de nos experts ne leur a pas été transmise.
Eh bien, en 2016, nous avons soudainement changé d'avis à nouveau, pour ainsi dire, nous sommes retournés en URSS Dorezhnev. Rosatom a été le premier à prononcer son mot de poids au niveau de l'État. Son directeur général adjoint Vyacheslav Pershukov a honnêtement noté: après avoir exécuté les commandes existantes pour la construction de nouvelles centrales nucléaires à l'étranger, Rosatom pourrait se retrouver sans projets de construction étrangers, car ce marché se rétrécit rapidement. La production nucléaire en dehors de la Russie est en effet en déclin, et aucune issue pour s'en sortir n'est en vue.
La raison principale est simple: l'énergie nucléaire construite en Occident est chère. L'énergie des centrales nucléaires construites en Russie est moins chère, mais pas autant que celle des nouvelles éoliennes occidentales. Oui, pour compenser leur incohérence, vous avez besoin de quelques centrales thermiques au gaz, mais les centrales nucléaires en ont également besoin. Après tout, le réacteur donne toujours le même rendement et les gens consomment beaucoup plus pendant la journée que la nuit. A prix égal et problèmes égaux, l'acheteur occidental, toujours sous la pression des «verts», ne choisira jamais la production nucléaire.
Voici Pershukov et déclare: les possibilités de construire de nouvelles grandes centrales nucléaires à l'étranger sont pratiquement épuisées. «Nous ne devons pas gagner d’argent sur le marché de la technologie nucléaire. Tout. Cela ne fonctionne pas autrement », note-t-il correctement.
Bien sûr, si vous abandonnez d'abord une entreprise pendant une décennie, puis que vous la reprenez alors que les concurrents ont déjà des technologies qui ont été élaborées depuis des années, vous ne devriez pas compter sur des positions de leadership tout de suite. Par conséquent, Rosatom a suivi le chemin déjà battu par Peter I et a commencé à en apprendre un nouveau (ou plutôt un ancien, bien oublié dans notre pays) des Néerlandais. A travers une filiale, il a noué un partenariat avec Lagerwey. D'ici 2020, la société d'État prévoit de construire 26 petits parcs éoliens de 610 mégawatts - à partir de la région d'Oulianovsk en 2018. Oui, cela représente moins d'un centième de l'apport mondial annuel, mais Rosatom apprend de ces miettes. De plus, en 2020, il est prévu de localiser de 65% la production d'éoliennes en Russie.
Ce sera plus difficile plus tard, quand il faudra aller à grande échelle. Il est impossible de produire des éoliennes d'une capacité totale de quelques centaines de mégawatts par an avec un profit. C'est une grosse affaire, il n'y aura pas de prix bas sans production de masse. Par conséquent, il est nécessaire d'étendre à la fois la construction d'éoliennes dans notre pays et d'entrer sur le marché mondial. Cependant, il sera très difficile de rivaliser ici.
Des géants comme Vestas ont passé des décennies à perfectionner leurs technologies et à construire des installations totalement uniques. Par exemple, une usine de production de pales titanesques de dizaines de tonnes, située sur l'île précisément pour faciliter l'exportation d'une cargaison aussi difficile pour les routes terrestres. Où Rosatom va construire cela et s'il sera en mesure de suivre le marché des éoliennes en constante amélioration est une question, et non une question facile.
Dans un commentaire adressé à KP, le représentant de Rosatom, Andrei Ivanov, a noté que NovaWind, la division Rosatom responsable des projets dans la "nouvelle énergie", avait accepté de créer une joint-venture avec Lagerwey - Red Wind BV. Elle traitera de la localisation de la production d'éoliennes en Russie, et plus précisément - à Volgodonsk, près des installations existantes de Rosatom. Des éoliennes de 2,5 et 4,5 mégawatts seront construites dans notre pays. Au total, Red Wind fournira 388 éoliennes de ce type d'ici 2022, dont les 60 premières ne seront assemblées qu'en Russie - à partir de composants Lagerwey - et alors seulement il y aura des éoliennes «locales» de dimensions aussi impressionnantes.
C'était beaucoup plus facile pour lui avec la centrale nucléaire. Après tout, ils n'ont pas seulement été créés en URSS, mais ils n'ont pas cessé de se construire et de s'améliorer dans notre pays. Être le premier dans ce dans quoi vous êtes un pionnier est beaucoup plus facile que là où vous devez apprendre des autres. Espérons que le géant de l'Etat réussira, d'autant plus qu'il dispose d'un bon personnel d'ingénierie.
Vent du futur
Avouons-le: il est peu probable que les éoliennes deviennent la principale source d'énergie pour l'humanité dans les décennies à venir. Oui, au Danemark, ils fournissent déjà l'essentiel de l'électricité et aux États-Unis, ils fournissent plus que des centrales hydroélectriques. Mais dans les pays où il y a encore de nombreux jours clairs, l'énergie solaire se développe désormais beaucoup plus vite que l'éolien. Les prix de l'électricité obtenue avec son aide baissent encore plus vite que ceux des parcs éoliens. Déjà au début des années 2020, il dépassera les éoliennes en production et deviendra le principal bélier qui détruit l'énergie du charbon et des hydrocarbures.
Mais pour les pays avec des territoires nordiques, le vent peut jouer un rôle différent - le générateur principal. Il est peu probable que cela se produise en Russie, et pas seulement parce que nous avons beaucoup de soleil au sud de Samara. Plus important encore, nous ne pouvons pas abandonner l’énergie nucléaire ou gazière en raison de l’énorme infrastructure qui a été construite pour eux. Et pourtant, d'ici 2030, les éoliennes deviendront des éléments fréquents dans les paysages russes - comme c'est le cas aujourd'hui en Allemagne ou en Grande-Bretagne.