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L'énergie éolienne : une énergie renouvelable en plein développement

Le cadre législatif

La Directive européenne 2001/77/CE du 27 septembre 2001 marque un premier pas vers la promotion des énergies renouvelables.  Le Programme des orientations de la politique énergétique du 13 juillet 2005 et plus récemment la Directive 2009/28/CE du 23 avril 2009 viennent renforcer les cadres législatifs en faveur du développement de ces énergies. La Directive 2009/28/CE du 23 avril 2009 vise à atteindre la part de 20% d'énergie renouvelable dans la consommation énergétique totale en 2020. Cette directive insiste sur la nécessité de produire de l'énergie à partir de ressources durables et sur le besoin d'intégrer cette énergie aux circuits classiques de consommation.
Consulter la Directive européenne de 2001, la Loi Programme de 2005 et la Directive européenne de 2009

Le marché électrique français est désormais libéralisé, c'est donc aux entrepreneurs privés d'investir dans les énergies renouvelables. Pour inviter les industriels et les entreprises privées à se lancer dans les énergies renouvelables, l'Etat français a mis en place un ensemble de mesures incitatives, avec notamment l'Obligation d'achat (loi du 10 février 2000), qui garanti un prix fixe d'achat de l'énergie ainsi produite (voir site de l'ADEME pour plus de détails).

Il existe aujourd'hui un ensemble d'associations ou  de syndicats visant à promouvoir les énergies renouvelables, et notamment l'énergie éolienne. Par exemple en 1993 est créé le Syndicat des Energies Renouvelables (SER) qui, au 1er juillet 2009, comptait 400 membres (notamment des énergéticiens et des industriels). L'association France Energie Eolienne (FEE) fondée en 1996 est la branche éolienne du SER. La FEE se fixe pour objectifs de :

- créer et pérenniser des liens entre les différents partenaires éoliens français et étrangers ;

- promouvoir l’énergie éolienne, notamment auprès du grand public ;

- encourager le financement de programmes de recherche et de développement, indispensables au développement du pôle éolien français.

Les professionnels de l'éolien ainsi que les citoyens intéressés par cette énergie peuvent obtenir des bases de données sur les parcs éoliens du monde entier sur le site Windpower. Les données proposées sont de deux types : des données kmz gratuites ainsi que des données statistiques plus complètes (au format xls, csv...) payantes.

La place de l'éolien dans l'enseignement secondaire

Au collège, l'énergie constitue un des thèmes de convergence (voir programme du collège, thème 3) mais, de fait, ce thème est traité surtout par les disciplines scientifiques.

Dans le nouveau programme d'Histoire-Géographie 5e applicable à la rentrée 2010, l'énergie constitue un sous-thème au choix et ne concerne que les énergies fossiles :

" La consommation mondiale d'énergie connaît une hausse accélérée et pour l'essentiel repose sur des énergies fossiles. L'éloignement entre les foyers de production d'énergie fossile et les principales zones de consommation suscite un trafic planétaire. Le contexte d'épuisement progressif nourrit des tensions géopolitiques et accélère la recherche de solutions (énergies de substitution, économies d'énergie...) - Une étude de cas au choix : les enjeux des hydrocarbures (de la Russie / du Moyen-Orient). L'étude de cas est mise en perspective en abordant la question des réserves, de la production et des exportations mondiales d'hydrocarbures ainsi que leur poids dans les économies " (programme de cinquième)

Le programme de SVT (classe de troisième) est davantage centré sur les énergies renouvelables. D'après le  document  "Ressources pour la classe de troisième en SVT" (voir document pdf), la question 5 porte sur "les énergies fossiles et les énergies renouvelables" en lien avec l'EDD :

 "Il ne s'agit pas d'étudier les énergies fossiles et les énergies renouvelables d'une manière exhaustive, mais de rechercher les caractéristiques essentielles de chaque type d'énergie et de les envisager sous l'angle des conséquences de leur utilisation pour le développement durable"

Au lycée, la question des énergies est également présente dans les programmes.

Le nouveau programme de Géographie de la classe de Seconde intègre les questions énergétiques dans le thème n°2 : Sociétés et développement durable - Gérer les ressources terrestres avec notamment la question de l'enjeu énergétique. 

Besoin en énergie et gestion des ressources - impacts environnementaux et tensions géopolitiques quels choix énergétiques pour l'avenir ? (voir programme de géographie Seconde)

Ce thème sera poursuivi en classe de première ES/L, à partir de la rentrée 2011

"L'exercice de la responsabilité en matière de développement durable repose sur l'analyse des besoins et des contraintes et sur la recherche de solutions nouvelles à court, moyen ou long terme. Pour cela, les sciences expérimentales apportent leur contribution en permettant en particulier de comprendre qu'aucun développement ne sera durable s'il ne recherche, entre autres :
- la disponibilité et la qualité des ressources naturelles ;
- la maîtrise des ressources énergétiques ;
- la gestion des aléas et risques naturels et/ou industriels ;
- l'optimisation de la gestion de l'énergie." (Site EDD du CRDP d'Amiens)

En Terminale, le thème de l'énergie est peu présent dans les programmes scolaires. Il est vu sous un angle géopolitique en classe de Terminale ES avec l'étude de la Russie.

Apport de la cartographie pour étudier l'énergie éolienne

La cartographie et notamment les SIG permettent de représenter et traiter les données disponibles sur l'énergie éolienne.  Il est possible par exemple de représenter les champs éoliens et d'en comprendre les logiques d'implantation. On peut également envisager des études pour de nouvelles implantations, prenant en compte notamment :

- les vents (force, direction, fréquence...)

- le relief et l'occupation du sol (type de terrain pour l'implantation...)

- les habitations (lieux de consommation, risques de nuisance...)

- le réseau électrique (transport de l'énergie...)

La plupart de ces données sont libres d'accès. C'est  le cas par exemple du relief (voir programme ASTER de la NASA), l'occupation du sol avec Corine Land Cover (possibilité de visualiser et de télécharger les données), des cartes de vents pour l'ensemble des continents (voir Evaluation of global wind power) :

Source : http://oooxygene.alwaysdata.net/eolienne.html (d'après l'ADEME)

Le site Wind Power met à disposition des citoyens et des professionnels du vent des données permettant la réalisation de cartes sur  les parcs éoliens (téléchargement des données au format kmz). A partir de ces données, il est possible de visualiser  les champs éoliens dans Google Earth ou d'importer les données dans un logiciel SIG, afin de les croiser avec d'autres sources de données (découpages administratifs...) :

Source : http://www.thewindpower.net/

Etude de cas avec l'outil géomatique

L'étude de cas peut être menée à différentes échelles (nationale, régionale, départementale, communale).

Pour commencer, une étude générale sur les logiques de répartition des éoliennes peut être menée à l'échelle nationale. Pour cela, ion peut télécharger le fichier kmz localisant les champs éoliens en France ( téléchargement des données sur le site Wind Power). Deux choix sont alors possibles : soit une visualisation du fichier dans Google Earth, soit l'importation du fichier dans un SIG. L'importation du fichier dans un SIG va permettre par la suite de réaliser des analyses statistiques, concernant par exemple le nombre de parcs éoliens par département ou par région. La visualisation dans Google Earth ne permettra pas de réaliser des analyses statistiques, mais donnera la possibilité à l'utilisateur d'obtenir des informations complémentaires (production énergique, date de mise en fonctionnement, type de machine...), en cliquant sur la balise choisie :

Source : http://www.thewindpower.net/

L'étude peut ensuite être approfondie en ciblant un territoire particulier. On aura intérêt à utiliser les données issues de  Corine Land Cover. Celles-ci sont disponibles sous forme de fichier kmz sur le site de l’Observatoire de l’Environnement. Ce fichier est d'abord destiné à être consulté dans Google Earth, mais il peut aussi être importé dans un SIG.

L'élève pourra alors, en choisissant un ensemble de parcs éoliens, repérer les liens existants entre les sites d'implantation des parcs éoliens et  le type d'occupation du sol.

Il devra rechercher les critères qui peuvent influencer la localisation des éoliennes (par exemple distance aux habitations, relief…) et tenter de les hiérarchiser selon leur ordre d’importance (exemple : le relief est déterminant, tandis que le type de sol n’est que secondaire)

Une autre activité envisageable peut être de mettre l’élève dans le rôle d’un aménageur ou d’un professionnel chargé d’implanter des éoliennes. En fonction des données présentées ci-dessus (Parcs éoliens et Corine Land Cover), il devra choisir un site optimal pour implanter  un parc éolien.

Pour cela il faut au préalable définir la zone d'étude et lister les éléments influençant le choix de l'installation d'un champ éolien. La loi impose aujourd'hui quelques règles qui peuvent être un point de départ pour la détermination des critères de localisation du parc (à confronter avec les critères retenus par les élèves lors de l’exercice précédent) :

Selon le Guide pratique de l'éolienne (source ADEME) :

- être à 500 m minimum d'une zone d'habitation

- implanter au minimum 5 éoliennes de grande taille par parc  

- respecter une distance d'au moins 400 m entre  éoliennes

- garantir un accès aisé pour l’entretien des éoliennes

-  respecter les espaces  naturels préservés

A titre indicatif, un parc éolien de 5 machines couvre environ 5 ha.

• Pour télécharger les périmètres  des espaces naturels préservés sur le site de l'IFEN

• Pour télécharger le tutoriel décrivant l'ensemble des activités (format pdf)
• Pour consulter un scénario pédagogique similaire concernant l'implantation de fermes éoliennes en Ontario
  

Auteur : Floriane Adouard