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Production d'électricité - Éolienne - 40 000 kW / Danemark
Mandat de l'étude de cas
Une société publique d'électricité vous a contacté en tant que promoteur de projets éoliens pour préparer une contre-expertise sur la viabilité financière d'implanter un parc d'éoliennes au large du port de Copenhague, au Danemark. L'électricité produite contribuera à alimenter le réseau national d'électricité et le projet sera en partie la propriété d'une société coopérative impliquant des investisseurs privés.
Données techniques
Le site proposé est le haut-fond de Middelgrunden, un endroit qui a longtemps été utilisé comme dépotoir. La profondeur de la mer y varie entre 2 et 6 m et cet endroit est interdit à la navigation. La vitesse moyenne annuelle des vents à une hauteur de 50 m a été établie à 7,2 m/s par le Laboratoire national de Risø (Risø National Laboratory). Le parc éolien comprendrait 20 éoliennes de 2 MW du manufacturier Bonus Energy A/S. Les turbines ont une hauteur de moyeu de 64 m et un diamètre de rotor de 76 m. La courbe de puissance de ce type d'éolienne est fournie par le fabricant, Bonus, sous la forme du tableau suivant :
Mandat de l'étude de cas
Une société publique d'électricité vous a contacté en tant que promoteur de projets éoliens pour préparer une contre-expertise sur la viabilité financière d'implanter un parc d'éoliennes au large du port de Copenhague, au Danemark. L'électricité produite contribuera à alimenter le réseau national d'électricité et le projet sera en partie la propriété d'une société coopérative impliquant des investisseurs privés.
Données techniques
Le site proposé est le haut-fond de Middelgrunden, un endroit qui a longtemps été utilisé comme dépotoir. La profondeur de la mer y varie entre 2 et 6 m et cet endroit est interdit à la navigation. La vitesse moyenne annuelle des vents à une hauteur de 50 m a été établie à 7,2 m/s par le Laboratoire national de Risø (Risø National Laboratory). Le parc éolien comprendrait 20 éoliennes de 2 MW du manufacturier Bonus Energy A/S. Les turbines ont une hauteur de moyeu de 64 m et un diamètre de rotor de 76 m. La courbe de puissance de ce type d'éolienne est fournie par le fabricant, Bonus, sous la forme du tableau suivant :
Pour l'analyse des émissions de gaz à effet de serre pour ce projet éolien, vous utiliserez les données suivantes sur les différentes sources d'énergie primaire assurant habituellement la production d'électricité au Danemark : 17 % de mazout #6, 28 % de gaz naturel et 55 % de charbon.
Données financières
Pour la période de 25 ans sur laquelle le projet est analysé, il faut considérer un taux d'inflation de 2,5 % et un taux d'actualisation de 9 %.
L'étude de préfaisabilité du projet a permis d'obtenir les coûts suivants :
Données financières
Pour la période de 25 ans sur laquelle le projet est analysé, il faut considérer un taux d'inflation de 2,5 % et un taux d'actualisation de 9 %.
L'étude de préfaisabilité du projet a permis d'obtenir les coûts suivants :
Pour cette contre-expertise il n'est pas nécessaire d'estimer en détails les coûts de ce projet, mais plutôt d'utiliser directement les valeurs du tableau ci-dessus.
Selon des expériences antérieures, les frais d'exploitation et d'entretien d'un tel site, incluant le remplacement de pièces fondamentales, sont estimés en moyenne à 0,009 €/kWh. Le projet pourra exploiter sans frais le site appartenant au gouvernement. L'étude de faisabilité a été entièrement subventionnée par l'Agence danoise de l'énergie. Pour la réalisation de ce projet, il n'est pas prévu d'emprunter d'argent sur les marchés financiers.
Lors des 6 premières années d'exploitation, le projet pourra vendre l'électricité produite à un prix garanti de 0,044 €/kWh auquel s'ajoute une prime pour production d'énergie verte de 0,036 €/kWh. Les années suivantes, on prévoit que le prix total de vente (incluant la prime) sera de 0,057 €/kWh, avec un taux d'indexation de l'énergie de 2,5 %.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Résultats
Le parc éolien de 40 MW de Middelgrunden est, en 2002, le plus grand parc éolien en mer. Il se trouve un peu à l'est du port de Copenhague, au Danemark. Le parc éolien a commencé à produire de l'électricité à la fin de l'an 2000 et répond maintenant à plus de 3 % des besoins en électricité de la ville de Copenhague. Ce projet appartient pour moitié à la Société d'énergie de Copenhague, l'autre moitié étant la propriété d'une coopérative de plus de 8 500 membres. Les membres de la coopérative, des particuliers pour la plupart, ont participé au financement de la moitié des coûts du projet en achetant des parts correspondant à la production de 1 MWh d'électricité au coût de 567 € chacun.
À la fin de sa réalisation, le projet est revenu légèrement plus cher que prévu. Cependant, les éoliennes produisent aussi plus d'électricité que prévu, avec une production moyenne de 100 GWh/an au lieu du minimum de 89 GWh/an garanti par le manufacturier.
Description du système
Les 20 éoliennes de 2 MW, produites par Bonus Energy A/S, sont situées à 3,5 km au large des côtes et sont installées à 180 m l'une de l'autre en suivant une légère courbe sur une longueur de 3,4 km. Les éoliennes à trois pales ont un diamètre de rotor de 76 m et une hauteur de moyeu de 64 m. Les fondations sont réalisées en blocs creux de béton, sur lesquels viennent se fixer la base de la tour, le transformateur et les panneaux électriques. Chaque ensemble a été transporté sur le site d'une pièce, par des barges. Ces blocs ont ensuite été remplis et immergés et leur masse, au fond de l'eau, suffit à stabiliser toute l'éolienne. Le reste de l'éolienne, c'est-à-dire le haut de la tour, la nacelle et le rotor, ont été pré-assemblés dans le port puis transporté par barge sur le site où une grue de 80 m sur plate-forme à pilotis a permis l'assemblage final. Un câble sous-marin conduit l'électricité jusqu'à la côte, à une tension de 30 kV.
Avec un investissement total d'environ 1 300 €/kW, ce projet éolien en mer est l'un des moins chers réalisés jusqu'à présent.
Leçons à tirer
L'énergie éolienne répond actuellement à plus de 15 % de la demande nationale d'énergie électrique au Danemark et on peut considérer cette situation comme un succès notable pour cette source d'énergie. Cependant, il devient de plus en plus difficile de trouver sur la terre ferme des sites propices à l'installation de nouveaux parcs d'éoliennes. Le plus compliqué est d'obtenir l'accord de la population lorsqu'il s'agit d'implanter de grands parcs dans un pays où la densité de population en zones rurales est élevée. Dans plusieurs pays européens, on considère que les sites en mer sont donc un moyen d'accroître le potentiel d'exploitation de l'énergie éolienne. En 2002, dans toute l'Europe, seulement 90 MW de capacité éolienne sont exploités en mer, alors qu'il y a plus de 26 000 MW d'installés sur la terre ferme dans le monde. Cependant, au Danemark seulement, on prévoit prochainement la construction de cinq nouveaux projets d'envergure en mer, représentant environ 770 MW de capacité additionnelle qui pourrait commencer à produire de l'électricité d'ici 2006.
Photo
Parc éolien - 40 MW - Middelgrunden, Copenhagen, Danemark
Références
Selon des expériences antérieures, les frais d'exploitation et d'entretien d'un tel site, incluant le remplacement de pièces fondamentales, sont estimés en moyenne à 0,009 €/kWh. Le projet pourra exploiter sans frais le site appartenant au gouvernement. L'étude de faisabilité a été entièrement subventionnée par l'Agence danoise de l'énergie. Pour la réalisation de ce projet, il n'est pas prévu d'emprunter d'argent sur les marchés financiers.
Lors des 6 premières années d'exploitation, le projet pourra vendre l'électricité produite à un prix garanti de 0,044 €/kWh auquel s'ajoute une prime pour production d'énergie verte de 0,036 €/kWh. Les années suivantes, on prévoit que le prix total de vente (incluant la prime) sera de 0,057 €/kWh, avec un taux d'indexation de l'énergie de 2,5 %.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Le prix total de vente de l'électricité (comprenant la prime pour énergie renouvelable) est de 0,080 €/kWh pour les années 1 à 6 et chute à 0,057 €/kWh pour le reste de la durée du projet. Pour modéliser cela dans RETScreen, il faut utiliser la section « Prix de l'électricité exportée » (c'est-à-dire le prix de vente) à une valeur de 0,057 €/kWh pour toute la durée du projet. Ensuite, à la section « Crédit pour ÉR fournie », une valeur de 0,023 €/kWh valable uniquement pour les premiers 6 ans.
- Tous les coûts des équipements comprennent les frais de transport et d'installation.
- Le coût de l'étude de faisabilité sera considéré comme une subvention dans la feuille de calcul « Analyse financière ».
- Tous ces coûts sont réels, correspondant à ceux du projet qui a été construit et qui ont été présentés par H.C. Sørensen. Seul le coût de raccordement au réseau est basé sur celui de l'étude de faisabilité.
Résultats
Le parc éolien de 40 MW de Middelgrunden est, en 2002, le plus grand parc éolien en mer. Il se trouve un peu à l'est du port de Copenhague, au Danemark. Le parc éolien a commencé à produire de l'électricité à la fin de l'an 2000 et répond maintenant à plus de 3 % des besoins en électricité de la ville de Copenhague. Ce projet appartient pour moitié à la Société d'énergie de Copenhague, l'autre moitié étant la propriété d'une coopérative de plus de 8 500 membres. Les membres de la coopérative, des particuliers pour la plupart, ont participé au financement de la moitié des coûts du projet en achetant des parts correspondant à la production de 1 MWh d'électricité au coût de 567 € chacun.
À la fin de sa réalisation, le projet est revenu légèrement plus cher que prévu. Cependant, les éoliennes produisent aussi plus d'électricité que prévu, avec une production moyenne de 100 GWh/an au lieu du minimum de 89 GWh/an garanti par le manufacturier.
Description du système
Les 20 éoliennes de 2 MW, produites par Bonus Energy A/S, sont situées à 3,5 km au large des côtes et sont installées à 180 m l'une de l'autre en suivant une légère courbe sur une longueur de 3,4 km. Les éoliennes à trois pales ont un diamètre de rotor de 76 m et une hauteur de moyeu de 64 m. Les fondations sont réalisées en blocs creux de béton, sur lesquels viennent se fixer la base de la tour, le transformateur et les panneaux électriques. Chaque ensemble a été transporté sur le site d'une pièce, par des barges. Ces blocs ont ensuite été remplis et immergés et leur masse, au fond de l'eau, suffit à stabiliser toute l'éolienne. Le reste de l'éolienne, c'est-à-dire le haut de la tour, la nacelle et le rotor, ont été pré-assemblés dans le port puis transporté par barge sur le site où une grue de 80 m sur plate-forme à pilotis a permis l'assemblage final. Un câble sous-marin conduit l'électricité jusqu'à la côte, à une tension de 30 kV.
Avec un investissement total d'environ 1 300 €/kW, ce projet éolien en mer est l'un des moins chers réalisés jusqu'à présent.
Leçons à tirer
- Les parcs d'éoliennes en mer sont généralement plus chers à construire et à exploiter que les projets sur terre. Cependant, avec le nombre croissant de projets de ce type ces coûts tendent à baisser. Le projet de Middelgrunden prouve que de tels projets d'envergure sont rentables au plan financier.
- La rentabilité de ce projet est largement due aux politiques du Danemark en matière d'énergie éolienne, ce qui permet un contrat de vente d'électricité bénéficiant de prix garantis et de primes pour production d'énergie renouvelable.
- Certaines tâches d'exploitation qui relèvent de la routine sur terre, deviennent plus compliquées lorsqu'il s'agit d'un site en mer et demandent toute une logistique de la planification à la coordination des travaux.
- Le financement de projets éoliens par une coopérative de petits investisseurs s'avère un grand succès dans le contexte du Danemark. L'implication d'une coopérative ayant de si nombreux membres a aussi permis de s'assurer du soutien de la population pour faire accepter un projet d'une telle envergure aussi proche d'une zone urbaine.
L'énergie éolienne répond actuellement à plus de 15 % de la demande nationale d'énergie électrique au Danemark et on peut considérer cette situation comme un succès notable pour cette source d'énergie. Cependant, il devient de plus en plus difficile de trouver sur la terre ferme des sites propices à l'installation de nouveaux parcs d'éoliennes. Le plus compliqué est d'obtenir l'accord de la population lorsqu'il s'agit d'implanter de grands parcs dans un pays où la densité de population en zones rurales est élevée. Dans plusieurs pays européens, on considère que les sites en mer sont donc un moyen d'accroître le potentiel d'exploitation de l'énergie éolienne. En 2002, dans toute l'Europe, seulement 90 MW de capacité éolienne sont exploités en mer, alors qu'il y a plus de 26 000 MW d'installés sur la terre ferme dans le monde. Cependant, au Danemark seulement, on prévoit prochainement la construction de cinq nouveaux projets d'envergure en mer, représentant environ 770 MW de capacité additionnelle qui pourrait commencer à produire de l'électricité d'ici 2006.
Photo
Parc éolien - 40 MW - Middelgrunden, Copenhagen, Danemark
Références
- Belotserkovsky, Vadim., « Communications personnelles », GPCo Inc., 2002.
- Coopérative Middelgrundens Vindmøllelaug, http:// www.middelgrunden.dk.
- Sørensen, H.C. et al., Prestudy for the Danish Offshore 750 MW Wind Program, International Society of Offshore and Polar Engineers, ISOPE 2000 Conference Seattle 2000.
- Sørensen, Hans Christian.C., « Communications personnelles », SPOK ApS, 2002.
- Sørensen, H.C., Hansen, J., Experience from the Establishment of Middelgrunden 40 MW Offshore Wind Farm, SPOK ApS & SEAS Wind Energy Centre.
- Université de Delft (Coordinateur du rapport), Offshore Wind Energy - Ready to Power a Sustainable Europe, décembre 2001.
