Prévisions de production d'un parc éolien

Le croisement de données statistiques permet de prévoir la production électrique d'éoliennes. Ici, le transport d'une nacelle d'éolienne au Danemark. (©Vestas)

La production d'une éolienne dépend de nombreux facteurs : sa puissance installée mais aussi son emplacement, sa hauteur et la surface balayée par les pales, les conditions de vent (force et direction), la densité de l'air, etc.

Avant l'installation d'un parc éolien, des mesures de direction et de vitesse du vent permettent d'estimer le potentiel de production futur des installations. Ces prévisions sont essentielles tout au long de la durée de vie d'un parc pour assurer la stabilité du réseau électrique, compte tenu de la variabilité de la production éolienne.

Comment évaluer le potentiel d'une zone d'implantation ?

Avant l’implantation d’un parc éolien, il est nécessaire d’en évaluer le potentiel de production afin de vérifier que le « gisement éolien » est suffisant pour assurer la rentabilité dudit parc.

Des mesures de vent sont ainsi effectuées sur le site identifié pour le futur parc éolien. Un mât, muni d’anémomètres et de girouettes placées à différentes hauteurs est installé pendant au moins un an pour évaluer la direction et la vitesse moyenne du vent qui change selon les saisons.

Il est également possible d’utiliser un LIDAR (Light Detection and Ranging), appareil utilisant un laser pour mesurer la force et la direction du vent à différentes altitudes. Cette technique s’avère plus chère mais plus aisée à installer que le mât.

Ces mesures permettent également de déterminer les types d’éoliennes à installer et leur emplacement exact afin que leur rotation soit parallèle à la direction du vent. Les éoliennes de classe I (« High Wind ») sont par exemple capables de résister à des rafales de 250 km/h tandis que les éoliennes de classe IV (« Very Low Wind ») ne sont pas adaptés pour résister à des rafales de plus de 150 km/h⁽¹⁾. Quelle que soit leur résistance, les éoliennes ne produisent généralement pas d’électricité au-delà de 90 km/h.

En France, un projet est considéré comme « intéressant économiquement si la vitesse moyenne annuelle du site est aux alentours de 21 à 25 km/h » selon France Énergie Éolienne, porte-parole de la filière⁽²⁾.

Quel facteur de charge, et in fine quelle production ?

Une fois les mesures effectuées sur un parc en projet, elles sont analysées afin de d'estimer le facteur de charge potentiel du parc (ratio entre l'électricité produite par un parc et l'électricité qu'il aurait produite s'il avait constamment fonctionné à sa puissance maximale) et in fine sa production future.

En France métropolitaine, le facteur de charge moyen du parc éolien terrestre était de 26,2% en 2023 (avec de fortes variations au cours de la décennie : entre 21,8% en 2017 et 26,6% en 2020), selon RTE⁽³⁾.

Les éoliennes les plus récentes peuvent bénéficier d'améliorations technologiques et présenter des facteurs de charges moyens bien plus élevés : entre 32% et 34% pour les projets éoliens mis en service entre 2020 et 2022 selon l'Irena.

Précisons que le facteur de charge moyen des éoliennes en mer (qui captent des vents plus forts et plus réguliers) est bien plus élevé que celui des installations terrestres.

Production moyenne d'une éolienne en France

Sur la base du facteur de charge moyen en 2023, une éolienne terrestre de 3 MW produit de l'ordre de 6,9 GWh par an.
Une éolienne domestique dont la puissance est de l'ordre de quelques kilowatts, a un facteur de charge plus faible que les grandes turbines industrielles. Une éolienne de 5 kW peut ainsi raisonnablement produire autour de 6 000 kWh (en retenant un facteur de charge de près de 14%), soit approximativement l’équivalent de la consommation électrique annuelle d’un ménage français, d’où son appellation commune d’« éolienne domestique ».

Des prévisions la veille pour le lendemain

Les prévisions de production d'une éolienne sont réalisées par les exploitants et transmises 24 heures à l’avance aux gestionnaires du réseau électrique (RTE pour le réseau de transport d'électricité en France métropolitaine), qui ont la charge de l’équilibre entre production et consommation d’électricité.

Les prévisions de production d’un parc éolien sont réalisées à partir des prévisions météorologiques, notamment de vent (vitesse et direction), effectuées sur des zones de 20 km par 20 km. Des outils statistiques sont ensuite appliqués pour calculer la vitesse et la direction du vent à l’endroit précis où est installé le parc éolien. La topographie du terrain a une influence sur la force et la direction du vent (par exemple, le vent souffle généralement plus fort sur une colline que sur une plaine).

Les données recueillies sont rapportées à la courbe de puissance des éoliennes installées⁽⁴⁾, qui indique la puissance d’une éolienne en fonction de la vitesse du vent. Par exemple, une éolienne E70/2300 d’Enercon d’une hauteur de 57 m dispose, selon le constructeur, d'une puissance de 127 kW avec un vent de 5 m/s, de 1 223 kW avec un vent de 10 m/s et de 2 300 kW avec une vitesse de 15 m/s.

Courbe de puissance de l'éolienne E70/2300 d'Enercon selon la puissance et la vitesse du vent

Enfin, ces données sont croisées avec l’historique de production du parc éolien et permettent d’obtenir une prévision heure par heure en kWh de la production d’électricité d’un parc éolien.

Les prévisions de production éolienne vont être de plus en plus précises à l’avenir grâce à l’amélioration des modèles météorologiques et des outils statistiques utilisés.

RTE donne accès sur son site aux informations suivantes⁽⁵⁾ :

les prévisions de la production éolienne pour la journée à venir (informations disponibles et mises en ligne à 18h, qualifiées de « Prévision de Référence » pour l'intégralité de la journée du lendemain) ;
es prévisions infra-journalières (recalculées au cours de la journée, Première prévision = « Prévision du jour », ces informations sont actualisées toutes les heures « Dernière prévision »).