Bilan 2023 de l´éolien en Allemagne

05/02/202423/02/2024 Hartmut Lauer

Temps de lecture : 14 min texte complet

Le bureau d´études Deutsche WindGuard a publié le bilan 2023 de l’éolien terrestre et maritime sur le territoire allemand. Le texte ci-dessous résume les résultats essentiels.

Fin 2023, la puissance raccordée au réseau s’élève à environ 69,5 GW, soit 61 GW pour l’éolien terrestre et 8,5 GW pour l’éolien en mer. La production a augmenté d’environ 14% par rapport à 2022 (125 TWh) à environ 142 TWh dont 118,8 TWh pour l’éolien terrestre et 23,5 TWh pour l’éolien en mer. Lissée sur l’année, la part de la production éolienne à la production totale s’élève à environ 28% sans toutefois apporter une contribution durable à la sécurité d’approvisionnement car la production est variable au cours de l’année.

La Loi sur les énergies renouvelable (EEG 2023) stipule pour l’éolien terrestre une puissance installée de 115 GW à l’horizon de 2030 avec un objectif intermédiaire de 69 GW en 2024. Compte tenu des appels d’offre sous-souscrits, des délais de réalisation observés et le démantèlement attendu des anciennes installations, un ajout net de 3,6 à 4,1 GW semble réaliste en 2024 selon Deutsche Windguard. Ce volume serait largement en-dessous des 8 GW nécessaires pour atteindre l’objectif de 69 GW fixé pour 2024.

Concernant l’éolien en mer, la loi stipule une puissance installée de 30 GW d’ici 2030. Pour atteindre cet objectif il faudrait, dans les sept prochaines années, mettre en service presque 22 GW.

2023-08-30-offshore-construction-in-the-north-sea-begins-on-rwes-flagship-sofia-offshore-wind-farm — Navire câblier „Leonardo da Vinci“ pour connecter les parcs d’éoliennes en mer/source RWE

Sommaire

Parc éolien terrestre
- Déconstruction et repowering
- Configuration moyenne des éoliennes terrestres
- Répartition régionale des éoliennes terrestres
- Production en 2023
- Résultats des appels d´offres 2023 et taux de réalisation des volumes adjudiqués depuis 2017
- Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030
Parc éolien en mer
- Configuration moyenne des éoliennes en mer
- Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique sur le territoire allemand
- Production en 2023
- Résultats des appels d´offres 2023
- Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030, 2035 et 2045
Références

Parc éolien terrestre

Selon Deutsche Windguard /1/, le parc éolien terrestre en Allemagne se compose de 28.677 éoliennes d´une puissance totale de 61,01 GW au 31 décembre 2023, cf. tableau 1.

T1 Zubau 2023 Wind Land — Tableau 1 : parc éolien terrestre au 31 décembre 2023 selon /1/

Au cours de l´année, 3.567 MW ont été raccordés au réseau, soit 745 éoliennes y compris le repowering (remplacement d´anciennes machines par des turbines plus puissantes et plus productives). En tenant compte de la mise hors service définitive de 423 éoliennes (534 MW), l’ajout net s’élève à 322 éoliennes (3.033 MW). Cela signifie une augmentation de la puissance installée de 5% par rapport à 2022 (58,01 GW), cf. figure 1.

Fig 1 Zubau 2023 Wind Land — Figure 1 : puissance totale et puissance raccordée/retirée des éoliennes terrestres /1/

Déconstruction et repowering

En 2023, 423 éoliennes d’une puissance totale de 534 MW ont été mises hors service, soit 50% de plus qu’en 2022. L’âge moyen des éoliennes mises hors service en 2023 était de 22 ans dont la plupart avait déjà cessé de bénéficier du mécanisme de soutien prévu pendant 20 ans.

7.624 éoliennes (7.807 MW) sans droit au mécanisme de soutien étaient encore en service fin 2023, soit presque 13% de la puissance totale installée. A partir de 2024, une puissance totale de 2.497 MW (1.615 éoliennes) entrera en phase d’exploitation sans droit au mécanisme de soutien.

Tant que ces anciennes installations ne sont pas arrêtées définitivement pour des raisons techniques ou économiques ou remplacées par de nouvelles éoliennes dans le cadre d´un repowering elles peuvent poursuivre leur exploitation.

En 2023, dans le cadre du repowering, 225 éoliennes (1.076 MW) ont été remplacées, soit 30% de la puissance brute raccordée en 2023, cf. figure 2.

Fig 2 Repowering 2023 — Figure 2 : Repowering : puissance raccordée par an (en absolu et en pourcentage de l´ajout total brut) et puissance mise hors service par an /1/

Configuration moyenne des éoliennes terrestres

La technologie des éoliennes terrestres ne cesse d’évoluer, cf. tableau 2. En moyenne, une éolienne installée en 2023 avait une puissance nominale de 4,8 MW, soit 10% de plus qu’en 2022. La hauteur totale des éoliennes reste pratiquement inchangée par rapport à l’année précédente. Le diamètre du rotor est en moyenne 3% plus grand, en revanche la hauteur de moyeu de 1% plus basse par rapport à 2022.

T2 Characteristique 2023 Wind Land — Tableau 2 : configuration moyenne des éoliennes terrestres mises en service en 2023 et évolution par rapport à 2022 selon /1/

La configuration des éoliennes est très variable d’une région à l’autre. Des éoliennes particulièrement puissantes et hautes, d’une puissance moyenne de plus de 5 MW et d’une hauteur totale moyenne de 230 m, sont installées en Brandebourg, Thuringe et Saxe-Anhalt. À Hambourg, Brême, en Bavière et Bade-Wurtemberg, des éoliennes plus petites sont installées, d’une puissance moyenne inférieure à 4 MW. A Brême et à Hambourg, les éoliennes sont en outre très basses (178 m), de même qu’au Schleswig-Holstein où, malgré une puissance moyenne plus élevée (Ø 4,9 MW), la hauteur totale des éoliennes atteint seulement 179 m en moyenne.

Répartition régionale des éoliennes terrestres

La répartition régionale montre toujours une nette disparité nord-sud en 2023 (cf. figure 3). Les régions du nord et du centre (Basse-Saxe, Brandebourg, Schleswig-Holstein, Saxe-Anhalt et Mecklembourg-Poméranie-Occidentale) représentent presque deux tiers de la puissance totale raccordée en Allemagne. La Basse-Saxe occupe la première place avec 21%.

Le Bade-Wurtemberg et la Bavière, disposant de 30% de la surface du territoire allemand, ne contribuent qu’avec une part de 7% à la puissance totale installée.

Fig 3 Regionale Verteilung 2023 — Figure 3 : répartition régionale des capacités et gisements par km² des éoliennes terrestres selon /1/

Production en 2023

En 2023 les éoliennes terrestres ont produit 118,8 TWh lissés sur l’année /1/, /2/. Cela correspond à une hausse d’environ 19% par rapport à 2022 (99,7 TWh) du fait de conditions météorologiques favorables notamment au quatrième trimestre 2023 (cf. figure 4).

Avec une part de 23,4% à la production brute électrique totale, l’éolien terrestre est la principale source de production en Allemagne /3/. Le facteur de charge est estimé à environ 22,8% correspondant à environ 2000 heures équivalent pleine puissance (hepp) sous l´hypothèse d´une puissance moyenne de 59,5 GW au réseau en 2023.

Fig 4 Production 2022_2023 Wind Land — Figure 4 : production mensuelle et cumulée des éoliennes terrestres en 2022 et 2023

Résultats des appels d´offres 2023 et taux de réalisation des volumes adjudiqués depuis 2017

Quatre appels d´offres ont été réalisés en 2023 avec un volume total appelé de 9.830 MW /1/, /4/. Tous les appels d’offres ont été sous-souscrits. Au total un volume de 6.376 MW a finalement été attribué, soit environ 65% du volume appelé, cf. figure 5.

Fig 5 Zuschlagsmengen onshore 2023 — Figure 5 : résultats des appels d’offres 2023 de l’éolien terrestre

Le montant d’adjudication moyen pondéré en fonction du volume pour les quatre d’appels d’offres de l’année 2023 s’élève à 7,33 ct/kWh et n’est donc que légèrement inférieur au montant plafond pour 2023, cf. tableau 3.

Le régulateur a annoncé fin 2023 que le montant plafond de la rémunération de référence de 7,35 ct/kWh serait également valable pour 2024 /5/. Suite à la hausse des coûts de construction, cette valeur s’applique depuis fin 2022 dans le but de rendre plus attractive la participation aux enchères pour l´éolien terrestre.

Pour mémoire : le soutien au développement des installations d´électricité verte est, depuis le 1er juillet 2022, entièrement financé par l´État. Le « Fonds pour le climat et la transformation » (Klima- und Transformationsfonds) fournit des ressources nécessaires pour promouvoir les investissements. Le Fonds est principalement financé par les recettes tirées des systèmes d´échanges de quotas d´émission européens (ETS) et de la taxe carbone nationale /6/.

Le tableau 3 montre les limites maximales (montant plafond) de la rémunération de référence pour un « site idéal » et les montants d´adjudication moyens pondérés en fonction du volume depuis 2019 /6/.

Pour mémoire : la valeur de référence est la somme de la prime de marché et de la valeur marchande moyenne pour un « site idéal », soit 6,45 m/s à 100 m de hauteur. Le montant plafond de cette valeur est fixé par le régulateur.

La valeur de référence pour un « site idéal » est multipliée par un facteur de qualité en fonction du site réel et du rendement de l’éolienne prévue. Donc pour un site réel d´une qualité supérieure, la valeur de référence est multipliée par un facteur < 1 alors que pour un site réel de moindre qualité elle est multipliée par un facteur > 1.

Donc la rémunération payée à un soumissionnaire retenu peut en réalité être plus haute ou plus basse que le montant d’adjudication.

A titre d’exemple : en Allemagne du sud la vitesse moyenne du vent est nettement plus faible que dans le nord du pays. Pour favoriser la construction des éoliennes dans cette région, la valeur de référence est multipliée par un facteur > 1. Dans les endroits particulièrement défavorables, par exemple en Bavière, la valeur de référence est multipliée par 1,55. Un soumissionnaire ayant obtenu un montant d’adjudication de 7,35 ct/kWh en 2023 reçoit donc une rémunération réelle de 7,35 x 1,55 = 11,39 ct/kWh.

Etant donné que les soumissionnaires n’offrent pas tous le même volume, le régulateur publie également un montant d´adjudication moyen pondéré en fonction du volume. Il s’agit de la rémunération moyenne réellement payée sur 20 ans pour l’ensemble des adjudications en 2023 en tenant compte du volume offert et de la valeur de référence offerte.

T3 AO 2023 Zuschlagswert Wind Land — Tableau 3 : évolution des montants plafonds *de la valeur de référence et des montants d´adjudication moyens pondérés en fonction du volume pour les éoliennes terrestres*

Depuis la mise en place des appels d´offres en 2017, un volume total de 22,6 GW a été attribué et jusqu´à fin 2023 un volume de 8,8 GW a pu être réalisé, cf. tableau 4.

Avec 11%, le taux de réalisation des adjudications de l´année 2017 était particulièrement mauvais. A l´époque, de nombreuses sociétés détenues par des citoyens (Bürgerenergiegesellschaft), dispensées de l´autorisation préalable selon la loi fédérale allemande de protection contre les nuisances environnementales, avaient reçu des adjudications pour des projets dont la plus grande partie n´a finalement pas été réalisée /7/.

Depuis, le taux de réalisation a nettement augmenté, cf. tableau 4.

T4 Taux de realisation — Tableau 4 : taux de réalisation des volumes adjudiqués depuis 2017/1/

Le volume attribué en 2018 a été réalisé à 81% et en 2019 et 2020, les taux de réalisation ont atteint plus de 90%. En 2021, la réalisation est déjà bien avancée avec un taux de réalisation de 86%.

Le délai de réalisation régulier des adjudications à hauteur de 3,6 GW issues des d’appels d’offres organisées jusqu’à la mi-2021 est arrivé à échéance. Ces adjudications sont soit échues, soit font l’objet d’une prolongation du délai de réalisation. Pour mémoire : après l’appel d’offres l’adjudicataire dispose de 24 mois pour la mise en service, entre 25 et 30 mois avec pénalité et au-delà de 30 mois l’adjudication est annulée. Une prolongation du délai peut être demandée dans des cas exceptionnels, par exemple en cas de recours au tribunal contre l’autorisation.

Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030

La loi sur les énergies renouvelables (EEG 2023) fixe la trajectoire de développement visée pour l’éolien terrestre /6/. Selon la loi, la puissance installée doit atteindre 115 GW à l’horizon de 2030 avec des objectifs intermédiaires de 69 GW en 2024.

La figure 6 montre la puissance au réseau, l’ajout annuel et les prévisions à partir de 2024.

Fig 6 Zubau 2024 bis 2030 Wind Land — Figure 6 : puissance installée et ajout annuel (prévisions à partir de 2024)

Compte tenu des appels d’offres sous-souscrits, des délais de réalisation observés et du démantèlement attendu des anciennes installations, un ajout net de 3,6 à 4,1 GW semble réaliste en 2024 selon DeutscheWindguard /1/. Ce volume serait largement en-dessous des 8 GW nécessaires pour atteindre l’objectif de 69 GW fixé par la Loi pour 2024.

Parc éolien en mer

Selon Deutsche Windguard /1/, au 31 décembre 2023, une puissance de 8.465 MW était au réseau, soit 1566 éoliennes, cf. tableau 5.

T5 Zubau offshore_2023 — Tableau 5 : Parc éolien en mer au 31 décembre 2023 selon /1/

Parmi elles, 27 éoliennes d’une puissance totale de 257 MW ont été connectées au réseau courant 2023 et des modifications de puissance apportées à 222 éoliennes existantes. En outre, 74 nouvelles fondations ont été installées. Les éoliennes correspondantes n’ont pas encore été installées à la fin de l’année 2023.

Configuration moyenne des éoliennes en mer

La configuration moyenne des éoliennes en mer en Allemagne est résumée dans le tableau ci-dessous.

T6 Offshore_Characteristiques 2023 — Tableau 6 : configuration moyenne des éoliennes en mer selon /1/

Pour l’ensemble des éoliennes en mer en service à la fin de l’année 2023, la puissance moyenne s’élève à environ 5,4 MW. De nombreuses éoliennes en service ont subi des augmentations de puissance (repowering).

Avec une puissance unitaire de 9,5 MW, les éoliennes mises en service en 2023 sont les plus puissantes jamais installées en Allemagne.

A partir de 2024 il est prévu de rehausser la puissance unitaire à 11 MW puis à 15 MW à partir de 2025.

En ce qui concerne le diamètre du rotor et la hauteur du moyeu, les futurs projets à l’horizon de 2025 prévoient également des augmentations significatives par rapport aux éoliennes en service en 2023. Les diamètres des rotors devraient atteindre entre 174 et 236 mètres et la hauteur des moyeux entre 107 et 145 mètres.

Les éoliennes au large des côtes allemandes sont pour la plupart situées à au moins 40 km de la côte et à des profondeurs d’eau de 20 m et plus. Seules quelques éoliennes sont situées dans des eaux peu profondes à proximité de la côte. Les éoliennes en service sont situées en moyenne à une profondeur d´eau de 30 m et d’une distance de la côte de 75 km. Les parcs éoliens les plus éloignés se trouvent à plus de 120 km de la côte et à des profondeurs d´eau allant jusqu´à 44 m.

Les fondations dites à « monopieu » restent la technologie la plus utilisée en Allemagne. Les éoliennes mises en service en 2023 utilisent toutes ce type de fondation.

Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique sur le territoire allemand

Les éoliennes en mer sont réparties sur la Mer du Nord et la Mer Baltique. Fin 2023, la Mer du Nord dispose de 7.110 MW (1307 éoliennes) et la Mer Baltique de 1.354 MW (259 éoliennes) connectées au réseau.

Fig 7 Offshore_Uebersichtskarte 2023 — Figure 7 : Répartition des éoliennes sur la Mer du Nord et la Mer Baltique selon /1/

Alors qu’en 2023 la mise en service des nouvelles éoliennes a eu lieu exclusivement en Mer Baltique, le développement futur des éoliennes en mer se concentrera sur la Mer du Nord.

Production en 2023

Selon Deutsche WindGuard /1/, la production, lissée sur l’année, s’élève à 23,5 TWh en 2023, soit une légère baisse par rapport à 2022 (25,1 TWh), cf. figure 8.

Fig 8 production Offshore_2023 — Figure 8 : production mensuelle et cumulée des éoliennes en mer en 2022 et 2023 selon /1/

Le facteur de charge est estimé à environ 32,3% correspondant à 2830 heures équivalent pleine puissance (hepp) sous l´hypothèse d’une puissance moyenne de 8,3 GW au réseau. Cette performance assez médiocre s’explique notamment par le manque d’interconnexions et par des travaux de maintenance sur les parcs éoliens. A titre d’exemple, en 2020 environ 3520 hepp ont été atteint /16/.

Résultats des appels d´offres 2023

En 2023 deux appels d’offres ont eu lieu pour un volume total appelé de 8,8 GW.

L’amendement à la Loi sur l’éolien en mer (Windenergie-auf-See-Gesetz – WindSeeG), entré en vigueur début 2023, prévoit un changement du système d’adjudication à partir de 2023 /1/.

Outre les sites qui ont déjà été soumis à une analyse préalable par l’Office Fédéral de la Navigation Maritime et de l’Hydrographie (BSH) concernant l’environnement marin /8/, le sol de construction et les conditions atmosphériques et océanographiques, des sites non préalablement analysés sont désormais mis aux enchères /9/. La procédure d’adjudication diffère selon le site concerné.

Le premier appel d’offres d’un volume de 7 GW a concerné trois sites en Mer du Nord et un site en Mer Baltique pour une mise en service prévue en 2030. Il s’agit de sites non préalablement analysés, c’est-à-dire qu’il incombe aux soumissionnaires retenus de le faire examiner eux-mêmes.

Selon la Loi sur l’éolien en mer la valeur maximale de référence (montant plafond) a été fixée à 6,2 ct/kWh pour 2023. Mais plusieurs « offres à zéro centime » avaient été reçues pour les quatre concessions, signifiant que les soumissionnaires étaient prêts à construire les installations sans garantie de l’Etat sur un prix de vente de leur production. Pour les départager, un second tour d’enchères non plafonnées et attribuées sur la base du prix uniquement a été organisé.

Les géants britannique BP et français TotalEnergies sont sortis vainqueurs du processus d’enchères en acceptant de débourser 12,6 Mrds€ pour l’attribution des concessions maritimes /10/.

TotalEnergies a été désigné attributaire de deux concessions pour 5,82 Mrds€, une en Mer du Nord de 2 GW et une autre en Mer Baltique de 1 GW /11/. Le britannique BP a obtenu deux concessions de 4 GW au total en Mer du Nord pour 6,78 Mrds€ /12/.

L’adjudication s’accompagne du droit à un raccordement au réseau – financé via le tarif d´utilisation des réseaux – et à la possibilité d’exploiter les parcs pendant 25 ans, extensible à 35 ans.

Selon le régulateur allemand 90% des recettes des enchères seront utilisées pour réduire les coûts de l’électricité, le reste étant consacré à la conservation marine et à des mesures de pêche durable. Les deux entreprises payeront à l’Etat Allemand 10% du montant total dans un délai d’un an après l’attribution de la concession soit jusqu’à juillet 2024. Les 90% restants seront versés par tranches annuelles aux gestionnaires des réseaux de transport d’électricité en charge de la connexion des éoliennes au réseau sur une période de 20 ans à partir de la mise en service des sites.

En aout 2023, un deuxième appel d´offres a eu lieu : un volume de 1.800 MW a été appelé pour quatre sites en Mer du Nord avec une mise en service prévue en 2028. Ces sites ont déjà été soumis à une analyse préalable (voir plus haut). Outre la volonté des soumissionnaires de verser une somme pour chaque concession, des critères tels que la décarbonisation du développement de l’éolien en mer et l’utilisation de technologies de fondation respectueuses de l’environnement ont été pris en compte.

L’Agence Fédérale des Réseaux a publié en août 2023 le résultat /13/. Les quatre concessions maritimes ont été attribuées à « zéro centime » c’est-à dire sans garantie de l’Etat sur un prix de vente de production et contre le payement d’une somme totale de 784 M€ pour l’attribution des concessions maritimes.

Deux concessions (900 MW) ont été attribuées à la société Nordseecluster B GmbH une filiale de RWE. RWE avait également obtenu une troisième concession maritime de 630 MW (Nordlicht II) qui par la suite a été transférée à Vattenfall qui a fait usage de son droit de préemption /1/.

La quatrième concession de 270 MW (Waterkant) a été attribuée à la société Luxcara, un gestionnaire indépendant spécialisé dans les investissements dans les énergies renouvelables et les infrastructures, basé à Hambourg.

Comme pour le premier appel d’offres, un acompte de 10% est payé à l’État Allemand dans un délai d’un an après l’attribution de la concession. Le solde sera versé par tranches annuelles aux gestionnaires des réseaux de transport d’électricité en charge de la connexion des éoliennes au réseau sur une période de 20 ans à partir de la mise en service des parcs éoliens.

L’adjudication s’accompagne du droit à un raccordement au réseau – financé via le tarif d´utilisation des réseaux – et à la possibilité d´exploiter les parcs pendant au moins 25 ans.

Selon le régulateur, les résultats des appels d’offres illustrent l’attractivité des concessions maritimes sur le territoire allemand.

Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030, 2035 et 2045

La prévision de développement de l’éolien en mer à l’horizon de 2030 est présentée dans la figure 9.

Fig 9 Zubau offshore 2024_2023 — Figure 9 : évolution de la puissance des éoliennes en mer raccordées sur le territoire allemand et prévisions pour 2030 selon /1/

Selon l’amendement à la Loi sur l’éolien en mer (Windenergie-auf-See-Gesetz – WindSeeG), entré en vigueur début 2023, il est prévu que la puissance totale soit portée à au moins 30 GW d´ici 2030, 40 GW d´ici 2035 et 70 GW d´ici 2045. Actuellement un objectif de 50 GW est visé d’ici 2035 soit un dépassement de l’objectif fixé par Loi.

Fig 10 objectifs Offshore_2030_2035_2045 — Figure 10 : éoliennes en mer en service, prévisions à l´horizon de 2030, 2035 et 2045 selon /1/

Pour atteindre l’objectif de 2030, un volume de 8 GW doit encore être mis en adjudication et attribué en 2024, cf. figure 10.

Pour atteindre l’objectif de 2030, il faut que tous les projets attribués soient effectivement réalisés. C’est là que réside un certain risque suite à la hausse des coûts sur les différents composants de la chaîne d’approvisionnement.

Bien que l’attractivité des concessions maritimes sur le territoire allemand soit toujours élevée compte tenu des résultats d’appels d’offres, on peut toutefois observer dans d’autres pays européens des hésitations croissantes des grands développeurs à engager des projets pour lesquels ils ont été sélectionnés /14/. A titre d’exemple, on peut citer le cas au Royaume-Uni où Vattenfall avait abandonné son projet de Boreas Norfolk d’une capacité de 1,4 GW suite à la forte hausse des coûts de construction /15/.

Références

/1/ Deutsche WindGuard (2024) Windenergie-Statistik: Jahr 2023, en ligne : https://www.windguard.de/jahr-2023.html

/2/ UBA (2024) Monatsbericht zur Entwicklung der erneuerbaren Stromerzeugung und Leistung in Deutschland, Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien Statistik (AGEE Stat), Stand 12.01.2024, en ligne :01-2024_agee-stat_monatsbericht_final

/3/ Allemagne Energies (2024) Allemagne : les chiffres clés de l´énergie en 2023, en ligne : https://allemagne-energies.com/2024/01/11/allemagne-les-chiffres-cles-de-lenergie-en-2023/

/4/ BNetzA (2024) Ausschreibungen 2023, Bundesnetzagentur, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/Ausschreibungen/start.html

/5/ BNetzA (2023) Festlegung der Höchstwerte für EE-Ausschreibungen, Communiqué de presse du 14.12.2023, Bundesnetzagentur, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2023/20231214_HoechstwerteEE.html?nn=659670

/6/ Allemagne Energies Énergies renouvelables : de nombreux défis, en ligne : https://allemagne-energies.com/energies-renouvelables/

/7/ FA Wind (2023), Ausschreibungen für Windenergieanlagen, Fachagentur Windenergie an Land, en ligne : https://www.fachagentur-windenergie.de/themen/ausschreibungen/

/8/ BNetzA (2023) Ausschreibungen nach § 50 WindSeeG für die zentral voruntersuchten Flächen N-3.5, N-3.6, N-6.6 und N-6.7, Ausschreibungen im Jahr 2023, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Beschlusskammern/BK06/BK6_72_Offshore/Ausschr_vorunters_Flaechen/uebersicht_ausschreibungen_2023.html?nn=863118

/9/ BNetzA (2023) Ausschreibungen nach § 16 WindSeeG für die nicht zentral voruntersuchten Flächen N-11.1, N-12.1, N-12.2 und O-2.2, Ausschreibungen im Jahr 2023, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Beschlusskammern/BK06/BK6_72_Offshore/Ausschr_nicht_zentral_vorunters_Flaechen/ausschreibungen%20_2023.html?nn=863118

/10/ BNetzA (2023) Ergebnisse der Offshore-Ausschreibungen aus dem dynamischen Gebotsverfahren, Communiqué de presse du 12.07.2023, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2023/20230712_OffshoreErgebnisse.html?nn=659670

/11/ TotalEnergies (2023) TotalEnergies remporte deux concessions maritimes pour développer deux fermes éoliennes géantes en Allemagne, Communiqué de presse du 12.07.2023, en ligne : https://totalenergies.com/fr/medias/actualite/communiques-presse/totalenergies-remporte-deux-concessions-maritimes-developper

/12/ BP (2023), bp erhält Zuschlag für 4 GW in Auktion zum Einstieg in den deutschen Offshore-Windmarkt, Communiqué de presse du 12.07.2023, BP Europa SE, en ligne : https://www.bp.com/de_de/germany/home/presse/pressemeldungen/pm-2023-07-12-bp-einstieg-in-den-deutschen-offshore-windmarkt.html

/13/ BNetzA (2023) Ergebnisse der Offshore-Ausschreibungen für zentral voruntersuchte Flächen, Communiqué de presse du 10.08.2023, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2023/20230810_OffshoreErgebnisse.html?nn=659670

/14/ Beeker, Étienne ; Finon, Dominique (2023) L’éolien offshore européen dans un trou d’air, telos, en ligne : https://www.telos-eu.com/fr/economie/leolien-offshore-europeen-dans-un-trou-dair.html

/15/ Power Technology (2023) Vattenfall halts 1.4GW North Sea wind project amid rising costs, en ligne : https://www.power-technology.com/news/vattenfall-halts-offshore-wind-project/?cf-view&cf-closed

/16/ BDEW (2022) Jahresvolllaststunden. Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. En ligne : https://www.bdew.de/service/daten-und-grafiken/jahresvolllaststunden/.

Bilan 2022 de l´éolien en Allemagne

07/02/202306/02/2024 Hartmut Lauer

La version 2023 est disponible ici

Temps de lecture : 12 min

Le bureau d´études Deutsche WindGuard a publié le bilan 2022 de l´éolien terrestre et maritime sur le territoire allemand /1/. Le texte ci-dessous résume les résultats essentiels.

Fin 2022, la puissance nette éolienne raccordée au réseau s´élève à 66,2 GW, soit 58,1 GW sur terre et 8,1 GW en mer. La production augmente de 11% par rapport à 2021 à environ 126 TWh nets dont 101 TWh produits par l´éolien terrestre et 25 TWh par l´éolien en mer. Lissée sur l´année, la production d´électricité a été fournie à environ 23% par l´énergie éolienne /2/.

La nouvelle coalition gouvernementale au pouvoir outre-Rhin a fortement rehaussé les objectifs par rapport au gouvernement sortant en matière d´énergie éolienne à l´horizon de 2030, soit 115 GW pour l´éolien terrestre et au moins 30 GW pour l´éolien en mer /3/.

Pour arriver à 115 GW, il faudrait à partir de 2023, selon l´institut EWI, mettre en service 6 éoliennes terrestres par jour d´une puissance nominale de 4,2 MW chacune /4/.

La puissance totale éolienne maritime pourrait atteindre près de 14 GW fin 2027, à condition que tous les projets ayant reçu une adjudication soient réalisés. D´ici 2030, 16 GW supplémentaires devraient être mis en service.

Interviews und Construction Wind Farm Kaskasi — Parc éolien « Kaskasi » en Mer du Nord (puissance électrique 342 MW), mis en service 2022/source : RWE Renewables

Parc éolien terrestre

Au 31 décembre 2022, le parc éolien terrestre se compose de 28.443 éoliennes d´une puissance nette totale de 58,1 GW (cf. tableau 1).

Tab 1 Zubau 2022 Wind Land — Tableau 1 : chiffres du parc éolien terrestre allemand au 31 décembre 2022 selon /1/

Au cours de l´année, 2.403 MW ont été raccordés au réseau, soit 551 éoliennes y compris le repowering (remplacement d´anciennes machines par des turbines plus puissantes et plus productives). En tenant compte de la mise hors service définitive de 246 éoliennes (266 MW), l´ ajout net s´élève à 305 éoliennes (2.137 MW). Cela signifie une légère amélioration par rapport aux ajouts nets des années 2019 à 2021, cf. figure 1.

Fig 1 Zubau 2022 Wind Land — Figure 1 : puissance nette totale et puissance raccordée/retirée des éoliennes terrestres /1/

Déconstruction et repowering

L´âge moyen des 246 éoliennes mises hors service en 2022 était de 21 ans dont la moitié avait déjà cessé de bénéficier du mécanisme de soutien prévu pendant 20 ans. Encore 5999 éoliennes (5.447 MW) sans droit au mécanisme de soutien sont en service fin 2022, soit environ 9% de la puissance totale installée.

En 2022, dans le cadre du repowering, 103 éoliennes (423 MW) ont été remplacées, soit 18% de la puissance brute totale raccordée en 2022, cf. figure 2.

Fig 2 Repowering 2022 — Figure 2 : Repowering : puissance raccordée par an (en absolu et en pourcentage de l´ajout total brut) et puissance mise hors service par an

Caractéristiques d´une éolienne terrestre en 2022

La technologie des éoliennes terrestres ne cesse d´évoluer, cf. tableau 2. En moyenne, une éolienne installée en 2022 avait une puissance nominale de 4,4 MW, soit 10% de plus qu´en 2021. La hauteur totale des éoliennes reste pratiquement inchangée par rapport à l´année précédente. Le diamètre du rotor, en moyenne 3% plus grand, est compensé par la hauteur de moyeu de 2% plus basse.

T2 Characteristique 2022 Wind Land — Tableau 2 : caractéristiques moyennes par rapport à 2021 d´une éolienne terrestre installée en 2022 selon /1/

En 2022, les éoliennes les plus hautes ont été construites en Sarre, en Hesse et en Thuringe. Leur diamètre moyen du rotor y est supérieur à 140 m et leur hauteur du moyeu d´environ 160 m.

Répartition régionale des éoliennes terrestres

La répartition régionale montre toujours une nette disparité nord-sud en 2022 (cf. figure 3). Les régions du nord et du centre (Basse-Saxe, Brandebourg, Schleswig-Holstein, Saxe-Anhalt et Mecklembourg-Poméranie-Occidentale) représentent presque deux tiers de la puissance totale raccordée en Allemagne. La Basse-Saxe occupe la première place avec 21%.

Le Bade-Wurtemberg et la Bavière, disposant de 30% de la surface du territoire allemand, ne contribuent qu´avec une part de 7% à la puissance totale installée (gisement inferieur à 50 kW/km²).

Fig 3 Regionale Verteilung 2022 — Figure 3 : 2022 : répartition régionale des capacités et gisements par km² des éoliennes terrestres selon /1/

Production en 2022

Selon les chiffres de Deutsche WindGuard /1/, les éoliennes terrestres ont produit presque 101 TWh nets en 2022. Cela correspond à une hausse de 12 % par rapport à 2021 du fait de conditions météorologiques favorables. En particulier, les mois de janvier et février 2022 ont connu des périodes très venteuses (cf. figure 4).

Leur contribution à la production nette d´électricité du pays s´élève à 18,5%. Le facteur de charge est estimé à environ 20,6% sous l´hypothèse d´une puissance moyenne de 57 GW au réseau.

Fig 4 Production 2021_2022 Wind Land — Figure 4 : production mensuelle et cumulée des éoliennes terrestres en 2021 et 2022

Résultats des appels d´offres 2022 et taux de réalisation des volumes adjudiqués

Quatre appels d´offres ont été organisés en 2022 avec un volume appelé de 4.572 MW /1/. Au total, un volume de 3.225 MW a finalement été attribué, soit environ 70% du volume appelé.

Lors du premier appel d´offres en février, une légère sursouscription a encore été observée, les trois appels d´offres suivants ont été sous-souscrits. La limite maximale de la rémunération de référence pour des appels d´offres était de 58,80 €/MWh. Le montant d´adjudication moyen pondéré en fonction du volume de 58,10 €/MWh n´était que légèrement inférieur. Dans le but de rendre plus attractive la participation aux enchères pour l´éolien terrestre, la rémunération de référence sera à partir de 2023, pour la première fois depuis la mise en place des appels d´ offres, augmentée à 73,50 €/MWh /5/.

Depuis la mise en place des appels d´offres en 2017, un volume total de 16,2 GW a été attribué et jusqu´à fin 2022 un volume de 6,8 GW a pu être réalisé, cf. tableau 3. Avec 11%, le taux de réalisation des adjudications de l´année 2017 est particulièrement mauvais. A l´époque, de nombreuses sociétés détenues par des citoyens (Bürgerenergiegesellschaft), dispensées de l´autorisation préalable selon la loi fédérale allemande de protection contre les nuisances environnementales, avaient reçu des adjudications pour des projets dont la plus grande partie n´a finalement pas été réalisée / 6/.

T 3 Taux de realisation — Tableau 3 : taux de réalisation des volumes adjudiqués depuis 2017 /1/

Le volume attribué en 2018 a été réalisé à 80%, et même à 92% pour le volume attribué en 2019. La réalisation pour les attributions à partir de 2020 est encore en cours. En 2020, la réalisation est déjà bien avancée avec un taux de réalisation de 83%. La réalisation du volume attribué en 2021 ne fait que commencer et pratiquement aucune installation n´a encore été mise en service.

Le délai entre l´adjudication et la mise en service de l´éolienne s´élève à 22 mois en moyenne. Pour mémoire : après l´appel d´offres l´adjudicataire dispose de 24 mois pour la mise en service, entre 25 et 30 mois avec pénalité et au-delà de 30 mois l´adjudication est annulée. Une prolongation du délai peut être demandée dans des cas exceptionnels, par exemple en cas de recours au tribunal contre l´autorisation.

Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030

Le gouvernement a fixé une puissance installée de 115 GW à l´horizon de 2030 dans la loi sur les énergies renouvelables EEG 2023, entrée en vigueur début 2023 /3/. Cette Loi indique les volumes appelés pour les années 2023 à 2028 et permet ainsi de déduire la trajectoire de construction visée au niveau politique. En 2023, un volume appelé de 12,84 GW est prévu, puis entre 2024 et 2028 de 10 GW par an. Le volume appelé sera augmenté à partir de 2024 au cas où le volume attribué au cours de l´année précédente ne serait pas atteint. Les volumes appelés tiennent compte du fait que les anciennes installations qui ont cessé de bénéficier du mécanisme de soutien après 20 ans, seront déclassées au fur et à mesure dans les prochaines années /7/.

La figure 5 montre la puissance au réseau, l´ajout annuel et les prévisions à partir de 2023. L´ajout en 2023 et 2024 est estimé sur la base des appels d´offres des années précédentes et les délais de réalisation observés. Compte tenu des appels d´offre sous-souscrits dans le passé, Deutsche Windguard /1/ estime l´ajout net à 2,7 GW – 3,2 GW en 2023. Sous l´hypothèse que les volumes appelés à partir de 2023 seraient attribués à 100% et que le délai de réalisation des éoliennes serait de 24 mois maximal, l´ajout s’élèverait à 12,8 GW en 2025 et à 10 GW les années suivantes.

La Loi EEG 2023 a fixé pour 2024 un objectif intermédiaire d´une puissance nette installée de 69 GW. Pour l´atteindre, il faudrait ajouter 11 GW au cours des deux prochaines années, soit 5,5GW/an.

Fig 5 Zubau 2023 bis 2030 Wind Land — Figure 5 : puissance installée et ajout annuel (prévisions à partir de 2023)

Selon une évaluation d´EWI – Institut d´économie de l´énergie de l´Université de Cologne – pour le compte du journal Handelsblatt, publiée fin décembre 2022 /4/, il est de moins en moins probable que l´Allemagne atteigne ses objectifs en matière de développement éolien terrestre à l´horizon de 2030. En tenant compte d´un déclassement d´anciennes installations, il faudrait ajouter 5,8 éoliennes par jour entre début 2023 et fin 2029 d´une puissance nominale moyenne de 4,2 MW. Une comparaison historique montre l´ampleur de la tâche : entre 2010 et 2021, environ 3,5 éoliennes ont été construites par jour en moyenne, avec une puissance nominale moyenne de 2,8 MW.

Parc éolien en mer

Au 31 décembre 2022, une puissance de 8.136 MW était au réseau, soit 1539 éoliennes. Parmi elles, 38 éoliennes d´une puissance totale de 342 MW ont été connectées au réseau courant 2022, cf. tableau 4.

Tableau 4 Zubai offshore_2022 — Tableau 4 : Parc éolien en mer au 31 décembre 2022 selon /1/

Tous les projets ayant obtenu une adjudication en 2017 et 2018 pourront être mis en service d´ici 2025. Des projets adjudiqués en 2021 et 2022 sont censés être réalisés d´ici 2027. La puissance installée pourra atteindre près de 14 GW fin 2027, cf. figure 6.

Fig 6 Zubau offshore bis 2030 — Figure 6 : évolution de la puissance des éoliennes en mer raccordées sur le territoire allemand et prévisions pour 2027 selon /1/

Caractéristiques des éoliennes en mer

Les caractéristiques des éoliennes en mer sont résumées dans le tableau 5. Les éoliennes installées jusqu´à fin 2022 ont une puissance unitaire de près de 5,3 MW en moyenne.

Avec une puissance unitaire de 9 MW, les éoliennes mises en service en 2022 sont les plus puissantes jamais installées en Allemagne. A partir de 2023 il est prévu de rehausser la puissance unitaire jusqu´à 15 MW. Les éoliennes en service à l´horizon de 2025 auront donc une puissance unitaire de plus de 11 MW en moyenne.

Fin 2022, les éoliennes en service ont en moyenne une profondeur d´eau de 30 m et une distance de la côte de 75 km. Les installations prévues jusqu´en 2025/2027 ne diffèrent guère de celles existantes, mais se trouvent un peu plus proches de la côte, cf. tableau 5. Les parcs éoliens les plus éloignés se trouvent à plus de 120 km de la côte et à des profondeurs d´eau allant jusqu´à 44 m.

Les fondations dites à « monopieu » restent la technologie la plus utilisée en Allemagne. Les éoliennes qui seront mises en service jusqu`en 2025 utiliseront majoritairement ce type de fondation.

Tab 5 Characteristiques offshore — Tableau 5 : caractéristiques des éoliennes en mer en Allemagne selon /1/

Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique sur le territoire allemand

Les éoliennes en mer sont réparties sur la Mer du Nord et la Mer Baltique. Fin 2022, la Mer du Nord dispose de 7.040 MW (1307 éoliennes) et la Mer Baltique de 1.096 MW (232 éoliennes) connectées au réseau.

Dans le cadre des appels d´offres réalisés, un volume de 3.680 MW a été retenu en Mer du Nord et de 1.950 MW en Mer Baltique. La mise en service de ces projets est prévue entre 2023 et 2027.

Fig 7 Offshore_Uebersichtskarte 2022 — Figure 7 : Répartition des éoliennes sur la Mer du Nord et la Mer Baltique selon /1/

Production en 2022

Selon les chiffres de Deutsche WindGuard /1/, la production nette en 2022 a, avec 25 TWh, légèrement augmenté par rapport à 2021 (24 TWh). Les mois de janvier, février et novembre ont vu la production la plus élevée en 2022, cf. figure 8.

Sous l´hypothèse d´une puissance de 8 GW en moyenne au réseau, le facteur de charge s´élève à environ à 37%.

Fig 8 production Offshore_2022 — Figure 8 : production mensuelle et cumulée des éoliennes en mer en 2021 et 2022 selon /1/

Résultat de l´appel d´offres 2022

En 2022, un appel d´offres a eu lieu. L´Agence Fédérale des Réseaux a publié en septembre 2022 le résultat /8/. Un volume de 980 MW a été appelé en Mer du Nord pour une rémunération de référence maximale de 64 €/MWh. Ce projet, attribué initialement à une filiale de RWE pour une rémunération de 0 €/MWh, a finalement été transféré à Vattenfall qui a fait usage de son droit de préemption.

L´adjudication s´accompagne du droit à un raccordement au réseau – financé via le tarif d´utilisation des réseaux – et à la possibilité d´exploiter le parc pendant au moins 25 ans.

Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030, 2035 et 2045

A l´été 2022, la hausse des objectifs de développement de l´éolien en mer visée par la nouvelle coalition gouvernementale a fait l´objet d´un amendement à la Loi pour le Développement et la Promotion de l´Énergie éolienne en Mer (Windenergie-auf-See-Gesetz – WindSeeG). Après le feu vert de la Commission européenne en décembre 2022, la modification de la Loi est entrée en vigueur au 1er janvier 2023. Les objectifs rehaussés prévoient que la puissance totale des éoliennes en mer soit portée à au moins 30 GW d´ici 2030, 40 GW d´ici 2035 et 70 GW d´ici 2045.

En plus des 8,1 GW en service fin 2022 et 0,2 GW en construction, un volume total de 5,4 GW a été adjudiqué par voie d´appels d´offres pour une réalisation entre 2023 et 2027 dont 1,6 GW sont en stade de planification avancée (la décision finale d´investissement a été prise). L´Office fédéral de la navigation maritime et de l´hydrographie, responsable de l´attribution des surfaces en mer du territoire allemand, a publié en octobre 2022 une mise à jour du plan de développement. Ce plan contient les dates des appels d´offres pour des parcs éoliens dont la mise en service est prévue d´ici 2032, cf. tableau 6. La mise en service de 16,8 GW est prévue d´ici 2023 et de 6 GW supplémentaires d´ici 2031/2032.

Tableau 6 appels offres bis 2027 — Tableau 6 : Appels d´offres prévus à l´horizon de 2027

Des mesures supplémentaires sont encore nécessaires pour l´atteinte des objectifs de développement pour 2035 et 2045, cf. figure 9.

Fig 9 objectifs Offshore_2030_2035_2045 — Figure 9 : éoliennes en mer en service, volumes attribués/appelés et prévisions à l´horizon de 2035 et 2045 selon /1/

Compte tenu du fait que l´éolien maritime constitue le meilleur moyen pour la production d´hydrogène directement en mer, le régulateur prévoit un appel d´offres supplémentaire pour une surface de l´ordre de 95 km² permettant de recourir à l´électrolyse offshore et de l´expérimenter. La date n´est pas encore connue.

Références

/1/ Deutsche WindGuard (2023) Windenergie-Statistik: Jahr 2022, en ligne : https://www.windguard.de/jahr-2022.html

/2/ Allemagne Energies (2023) Allemagne : les chiffres clés de l´énergie en 2022, en ligne : https://allemagne-energies.com/2023/01/07/allemagne-les-chiffres-cles-de-lenergie-en-2022/

/3/ Allemagne Energies (2022) L´Allemagne vise un approvisionnement en électricité presque 100% renouvelable d´ici 2035, en ligne : https://allemagne-energies.com/2022/03/07/lallemagne-vise-un-approvisionnement-en-electricite-presque-100-renouvelable-dici-2035/

/ 4/ EWI (2022) EWI-Analyse: Implikationen des geplanten Zubaus erneuerbarer Energien gemäß Osterpaket und EEG 2023. Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln (EWI) gGmbH. En ligne : https://www.ewi.uni-koeln.de/de/publikationen/osterpaket-und-eeg-2023/.

/ 5/ Allemagne Energies (2022) Le développement de l´éolien terrestre ne décolle pas, en ligne : https://allemagne-energies.com/2022/11/03/le-developpement-de-leolien-terrestre-ne-decolle-pas/

/6/ FA Wind (2023), Analyse der 27. Ausschreibung für Windenergieanlagen an Land (Dezember 2022), Fachagentur Windenergie an Land, en ligne : https://www.fachagentur-windenergie.de/themen/ausschreibungen/

/7/ Allemagne Energies Énergies renouvelables : de nombreux défis, en ligne : https://allemagne-energies.com/energies-renouvelables/

/8/ BNetzA (2022) Ergebnis der Ausschreibung für Offshore-Windenergie, Communiqué de presse du 07.09.2022, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2022/20220907_OffshoreErgebnisse.html

L´Allemagne vise un approvisionnement en électricité presque 100% renouvelable d´ici 2035

07/03/202223/03/2023 Hartmut Lauer

Texte mis à jour le 11.04.2022

Temps de lecture : 10 minutes

Jusqu´à présent, la priorité de la transition énergétique a été la protection du climat. Avec l´invasion de l´Ukraine par la Russie, le développement massif des énergies renouvelables devient une question stratégique aussi pour réduire la dépendance aux importations d´énergies fossiles.

Lors du bilan d´ouverture sur la protection du climat présenté en janvier 2022, le Ministre Fédéral de l´Économie et de la Protection du Climat a annoncé un programme d´urgence comportant différentes réformes /1/ avec pour mesure phare l´amendement à la loi sur les énergies renouvelables (EEG 2023).

Le paquet législatif de plus de 500 pages appelé « paquet de Pâques » (Osterpaket), adopté par le cabinet des ministres le 6 avril 2022, veut poser la base d´un approvisionnement en électricité quasi climatiquement neutre en 2035 /2/. Un deuxième paquet de mesures dit « paquet d´été » (Sommerpaket) est prévu courant 2022 et sera focalisé sur la réduction de la lourdeur administrative des projets.

Il est prévu que les énergies renouvelables couvrent 80% de l´électricité consommée en 2030. Suite à l´électrification accrue des autres secteurs de l´économie, le gouvernement prévoit une forte hausse de la demande annuelle d´électricité à 750 TWh à l´horizon de 2030 soit environ 180 TWh de plus par rapport à 2021. L´objectif de 80% implique en moins de 10 ans une augmentation de la part des énergies renouvelables dans la consommation brute d´électricité à environ 600 TWh contre 234 TWh en 2021.

Pour limiter la hausse des prix de l´électricité, la charge de soutien aux énergies renouvelables sera supprimée au 1^er juillet 2022.

La guerre en Ukraine a souligné une fois de plus l´importance des stocks stratégiques, notamment pour le gaz. C´est pour cela que le gouvernement fédéral prévoit d´imposer à l´avenir des stocks suffisants de gaz avant l´hiver.

La stratégie actuelle du gouvernement allemand prévoit l´abandon définitif du nucléaire fin 2022 et des centrales à charbon en 2030, dans l´idéal. Pour pallier les fortes variations de production des énergies renouvelables intermittentes, des centrales à gaz/hydrogène ont été prévues en backup. La flambée du prix du gaz et les efforts pour s´émanciper de la forte dépendance au gaz russe ébranlent la stratégie actuelle.

Le Ministère Fédéral de l´Économie et de la Protection du Climat analyse actuellement avec l´Agence Fédérale des Réseaux et les Gestionnaires de Réseaux de Transport l´impact d´une disponibilité limitée du gaz sur la sécurité de l´approvisionnement en électricité l´hiver prochain et les mesures à prendre.

rwe_helgoland_offshore_wind_farms_amrumbank — Parc éolien « Amrumbank West », 35 km au nord-ouest de l´île d´Heligoland en Mer du Nord, puissance électrique 302 MW, mis en service 2015, source RWE

Mesures phares de l´amendement à la Loi sur les Énergies Renouvelables du secteur électrique (EEG 2023)

L´avenant à la Loi sur les Énergies Renouvelables du secteur électrique 2023 vise une production nationale d´électricité quasiment neutre en carbone dès 2035, c´est-à-dire qu´elle doit être presque entièrement assurée par des énergies renouvelables /2/. Pour y arriver, l´objectif de la part des énergies renouvelables a été relevé à 80% de la consommation brute d´électricité d´ici 2030.

Des efforts massifs sont nécessaires pour atteindre cet objectif. Suite à l´électrification accrue des autres secteurs de l´économie, le gouvernement prévoit une forte hausse de la demande d´électricité à 750 TWh en 2030 contre environ 570 TWh en 2021. En moins d´une décennie il faudra plus que doubler la part des énergies renouvelables dans la consommation brute.

Leur part devra donc passer de 234 TWh en 2021 à environ 600 TWh pour atteindre l´objectif de 2030 /2/. La figure 1 montre à titre indicatif la répartition entre la consommation d´énergies renouvelables et d´énergies conventionnelles en 2021 et 2030.

Fig 1 Part ENR production brute — Figure 1 : part des énergies renouvelables dans la consommation brute d´électricité en 2021 et prévisions en 2030

Le tableau 1 montre l´accroissement des capacités d´éolien terrestre et en mer ainsi que du photovoltaïque à l´horizon de 2045 fixé dans les projets de loi /2/.

En matière de biomasse une capacité de 8,4 GW est visée en 2030 contre environ 9 GW actuellement. La biomasse sera davantage axée sur des centrales de pointe très flexibles, afin que la bioénergie puisse jouer son rôle au service du système et contribuer davantage à la sécurité de l´approvisionnement en électricité.

Tableau 1 Kapazitaet — Tableau 1 : accroissement des capacités d´éolien terrestre et maritime ainsi que du photovoltaïque

L´objectif de 2045 du projet de loi EEG 2023 ressemble au scénario B/C 2045 du projet du plan de développement du réseau de transport /3/. Ce scénario décrit une transformation du système énergétique dans laquelle l´électricité est utilisée bien au-delà de ses applications actuelles et joue un rôle central, par exemple, dans les transports lourds et la production de la chaleur industrielle. La demande d´électricité est supposée en forte hausse, dépassant les 1100 TWh, tirée par l´usage des nouveaux consommateurs d´électricité et notamment d´une production nationale d´hydrogène importante. Les capacités présumées par les gestionnaires de réseaux de transport sont 150 GW pour l´éolien terrestre, 71 GW pour l´éolien en mer et 395 GW pour le photovoltaïque.

La part de 80% d´énergies renouvelables à la consommation brute en 2030 nécessite une forte augmentation des ajouts bruts annuels /2/. En plus il faut tenir compte du fait que les anciennes installations qui ont cessé de bénéficier du mécanisme de soutien après 20 ans, seront déclassées dans les prochaines années. Dans ce contexte, le projet de loi précise également l´augmentation conséquente des volumes des futurs appels d´offres éolien et photovoltaïque et renforce la participation des communes dans ces projets

La figure 2 montre les ajouts annuels pour l´éolien terrestre, maritime et le photovoltaïque réalisés entre 2010 et 2021 et prévus à partir de 2022.

Le nouvel objectif d´un approvisionnement en électricité presque 100% renouvelable d´ici 2035 nécessiterait donc un quadruplement des ajouts annuels moyens par rapport à la période de 2010 à 2021, un défi gigantesque.

Le gouvernement a l´intention de créer un environnement favorable sur le marché et supprimer les obstacles administratifs. Actuellement les procédures d´approbation d´ éolien terrestre sont beaucoup trop longues. Le gouvernement s´est engagé à supprimer une partie des obstacles qui pèsent sur les procédures d´autorisation et faciliter la planification des projets.

Il est temporairement prévu de classer leur développement comme « intérêt public majeur », afin d´être réévalué par rapport à d´autres enjeux, même celui de la protection de la nature ou des espèces.

En ce qui concerne le photovoltaïque, il est prévu d´améliorer les conditions de développement par un ensemble de mesures pour les différents types d´installations (installations en toiture, installations au sol). De nouvelles surfaces seront mises à disposition pour son développement. Outre les volumes appelés, les seuils de minimis pour les appels d´offres seront augmentés. Les nouvelles installations en toiture qui injectent entièrement leur électricité dans le réseau bénéficieront d´une rémunération plus élevée.

Dans l´intérêt de la diversité des acteurs, de l´acceptation sur place et de la réduction de la bureaucratie, les sociétés de citoyens (Société ≥ 10 personnes privées, majorité des voix détenue par des personnes présentes localement) seront exemptées d´appels d´offres dans la limite de 18 MW pour les projets d´éolien et de 6 MW pour les projets de photovoltaïque (règle de minimis pour les aides d´État de l´UE).

L´État souhaite en outre s´engager progressivement dans ce que l´on appelle les contrats pour la différence (Contracts for Difference – CfDs) : l´électricité produite sera vendue sur le marché de gros. Si le prix du marché est inférieur à la rémunération garantie, la différence est remboursée à l´exploitant (complément de rémunération). Si le prix de gros est supérieur, l´exploitant reversera l´excédent dépassant la rémunération garantie par kWh.

Suppression de la charge de soutien aux énergies renouvelable (EEG – Umlage) au 1er juillet 2022

Pour limiter la hausse des prix de l´électricité, le gouvernement a adopté le 9 mars 2022 un projet de loi visant à anticiper la suppression de la charge de soutien au 1^er juillet 2022 /4/. Les fournisseurs d´électricité seront tenus de répercuter l´intégralité des économies réalisées au consommateur final.

Le soutien aux énergies renouvelables sera dans l´avenir financé par l´État grâce aux recettes de la taxe carbone sur les émissions des produits combustibles non couverts par le système européen d´échange de quotas d´émissions. Selon une première estimation, l´État devrait financer de l´ordre de 46 Md€ pour la période 2023-2026 et entre 72 et 81 Md€ pour la période de 2026 à 2030. Les estimations dépendent fortement de l´hypothèse du prix de l´électricité au marché de gros.

Développement du réseau de transport

Suite à l´accélération du développement des énergies renouvelables, il faut s´attendre à une nouvelle hausse des besoins en réseaux. C´est pour cela que le « paquet de Pâques » comprend également une actualisation du plan fédéral des besoins qui détermine l´extension du réseau de transport.

Règlement sur les stocks suffisants de gaz avant l´hiver.

Le code de l´énergie sera amendé par un règlement qui imposera des stocks suffisants de gaz avant l´hiver afin de détendre la situation d´approvisionnement sur le marché du gaz.

Le ministère fédéral de l’Économie prévoit que les niveaux de remplissage des stocks de gaz atteignent au moins 65% début août, 80% début octobre et 90% début décembre. Début février, les stocks devraient encore être remplis à 40%.

Suite de la procédure

Suite à la décision du gouvernement du 9 mars 2022 de supprimer la charge de soutien aux énergies renouvelable, la procédure législative a été lancée en vue d´une entrée en vigueur de la loi avant le 1er juillet 2022.

Concernant le paquet législatif adopté par le cabinet des ministres le 6 avril 2022, l´achèvement de la procédure législative est visé avant les vacances d´été, afin que les négociations avec la Commission Européenne puissent avoir lieu au second semestre en vertu des règles de l´UE en matière d´aides d´État. L´approbation est attendue fin 2022 et une entrée en vigueur des lois au 1^er janvier 2023.

Références

/1/ OFATE (2022) Bilan d´ouverture du ministre fédéral de l’Économie et du climat. Office franco-allemand pour la transition énergétique. En ligne : https://energie-fr-de.eu/fr/societe-environnement-economie/actualites/lecteur/bilan-douverture-du-ministre-federal-de-leconomie-et-du-climat.html.

/2/ BMWi (2022) Habeck: „Das Osterpaket ist der Beschleuniger für die erneuerbaren Energien “, Communiqué de presse du 6 avril 2022, en ligne : https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Pressemitteilungen/2022/04/20220406-habeck-das-osterpaket-ist-der-beschleuniger-fur-die-erneuerbaren-energien.html

/3/ Allemagne-Energies (2022), Le tournant énergétique allemand, en ligne : https://allemagne-energies.com/tournant-energetique/

/4/ BMWi (2022) Kabinett bringt Abschaffung der EEG-Umlage auf den Weg Communiqué de presse du 9 mars 2022, en ligne : https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Pressemitteilungen/2022/03/20220309-kabinett-bringt-abschaffung-der-eeg-umlage-auf-den-weg.html

Bilan 2021 de l´éolien en Allemagne

03/02/202210/02/2023 Hartmut Lauer

L’édition 2022 est disponible ici

Temps de lecture : 14 min

enformer_Arkona-wind-farm_1340x590 — Parc Arkona en Mer Baltique (puissance électrique 385 MW), mis en service 2019/source : RWE Renewables

Le bureau d´études Deutsche WindGuard a publié le bilan 2021 de l´éolien terrestre et en mer sur le territoire allemand /1/. Le texte ci-dessous résume les résultats les plus importants.

Fin 2021, la capacité raccordée au réseau atteint presque 64 GW, soit 56,1 GW sur terre (28230 éoliennes) et 7,8 GW en mer (1501 éoliennes). Selon les chiffres de Deutsche WindGuard, la production baisse de 13% par rapport à 2020 à environ 122 dont 96 TWh pour l´éolien terrestre et 26 TWh pour l´éolien en mer. Cela correspond, lissé sur l´année, à environ un cinquième de la production d´électricité totale /2/.

La nouvelle coalition au pouvoir outre-Rhin a l´intention de rehausser les objectifs en matière de l´énergie éolienne. D´ici 2030, il est prévu d´augmenter leur capacité à 30 GW en mer et à 100 – 130 GW sur terre en visant 2% de la surface totale de l´Allemagne requis pour cette technologie. Pour mémoire : le gouvernement sortant avait fixé les objectifs de 20 GW en mer et 71 GW sur terre à l´horizon de 2030 /3/.

Parc éolien terrestre

Au 31 décembre 2021, 28 230 éoliennes terrestres étaient installées en Allemagne. La capacité totale s´élève à 56,1 GW (cf. tableau 1).

Tab 1 Zubau 2021 Wind Land — Tableau 1 : chiffres du parc éolien terrestre allemand au 31 décembre 2021 selon /1/

Au cours de l´année 1925 MW ont été raccordés au réseau, soit 484 éoliennes y compris le repowering (remplacement d´anciennes machines par des turbines plus puissantes et plus productives) de 64 éoliennes (244 MW). En tenant compte du démantèlement de 230 éoliennes (233 MW), l´ augmentation nette s´élève à 254 éoliennes (1692 MW). Cela signifie une légère amélioration par rapport au déploiement en 2020 (environ 1200 MW), cf. figure 1.

Fig 1 Zubau 2021 Wind Land — Figure 1 : évolution de la puissance raccordée des éoliennes terrestres sur le territoire allemand selon /1/

Déconstruction et Repowering

Parmi les 230 éoliennes mises hors service en 2021, 155 éoliennes étaient en fonctionnement depuis plus de 20 ans.

Toutes les éoliennes mises en service en 2000 ou avant ont cessé de bénéficier à partir de 2021 du mécanisme de soutien prévu pendant 20 ans selon la Loi sur les Énergies Renouvelables (EEG), soit environ 4730 éoliennes (~ 3600 MW) selon /3/. Fin 2021, 4339 éoliennes (3.286 MW) concernées étaient encore en service /1/. En raison de la flambée du prix de l´électricité sur le marché de gros en 2021, la sortie du mécanisme de soutien n´a pas encore provoqué une grande vague de déconstruction. Un grand nombre de ces anciennes installations a pu continuer à être exploité de façon rentable jusqu´à présent, hormis celles mises hors service en raison de défauts techniques, de l´expiration du permis d´exploitation ou dans le cadre d´un remplacement (repowering)

A partir de 2022, le mécanisme de soutien prend fin pour 1826 éoliennes (2341 MW) supplémentaires, mises en service en 2001 /1/. Les exploitants sont donc confrontés à la question de la rentabilité de l´exploitation d´un point de vue économique et technique. La situation en matière d´autorisation joue également un rôle, car les autorisations étaient initialement conçues pour une période d´exploitation de 20 ans.

Notamment le remplacement (repowering) des éoliennes les plus anciennes rencontre de nombreux obstacles administratifs. En 2021, seulement 64 éoliennes (244 MW) ont été remplacées dans le cadre du repowering, soit 13% de la capacité totale installée en 2021. La nouvelle coalition au pouvoir a l´intention de simplifier les procédures pour le remplacement (repowering) des anciens parcs éoliens.

Fig 2 Repowering 2021 — Figure 2 : évolution de la puissance raccordée par an (en absolu et en pourcentage de la puissance brute totale installée par an) dans le cadre du repowering ainsi que de la puissance déclassée par an

Caractéristiques d´une éolienne terrestre en 2021

La technologie des éoliennes ne cesse d´évoluer, cf. tableau 2. En moyenne, une éolienne installée en 2021 a une puissance nominale de 3 978 kW, soit 17 % de plus qu´en 2020. La taille des installations (diamètre du rotor, hauteur du moyeu et hauteur totale) a également augmenté.

T2 Characteristique 2021 Wind Land — Tableau 2 : caractéristiques moyennes d´une éolienne terrestre nouvellement installée en 2021 selon /1/

Répartition régionale des éoliennes terrestres

Le développement des éoliennes terrestres est assez hétérogène en fonction des régions. La répartition régionale montre toujours une nette disparité nord-sud en 2021 (cf. figure 3). Les régions du nord et du centre (Basse-Saxe, Brandebourg, Schleswig-Holstein, Rhénanie-du-Nord-Westphalie, Saxe-Anhalt et Mecklembourg-Poméranie-Occidentale) représentent environ 73 % de la capacité totale raccordée en Allemagne. La Basse-Saxe abrite avec 21% la plus grande capacité installée. Le gisement (puissance installée par km² de la superficie du Land) le plus élevé se trouve en Schleswig-Holstein.

La Saxe, le Bade-Wurtemberg, la Bavière et Berlin contribuent le moins (gisement inférieur à 100 kW/km²). Ces régions disposant de 35% de la surface du territoire allemand ne contribuent qu´avec 10% à la capacité totale d´éoliennes installées.

Fig 3 Regionale Verteilung — Figure 3 : répartition régionale des capacités et gisement par km² des éoliennes terrestres en 2021 selon /1/

Production en 2021

Selon les chiffres de Deutsche WindGuard /1/, les éoliennes terrestres ont produit environ 96 TWh en 2021 (cf. figure 4). Cela correspond à une baisse de 14 % par rapport à 2020 du fait de conditions météorologiques défavorables. En particulier le premier trimestre 2021 a connu une période assez peu venteuse /2/.

Leur contribution à la production brute d´électricité du pays s´élève à un peu plus de 16%. Le facteur de charge est estimé à environ 20 %, soit environ 1745 heures équivalent pleine puissance (hepp) sous l´hypothèse d´une puissance moyenne de 55 GW au réseau. Il s´agit du plus mauvais résultat depuis 2016, cf. /4/.

Fig 4 Production Onshore 2020_2021 — Figure 4 : production mensuelle et cumulée des éoliennes terrestres en 2020 et 2021

Résultats des appels d´offres 2021 et taux de réalisation des volumes adjudiqués

Trois appels d´offres ont été réalisés en 2021 /1/. Le volume total appelé a été de 4235 MW et le volume finalement retenu de 3296 MW. Seul l´appel d´offres de septembre 2021 a été intégralement souscrit. La limite maximale de la rémunération de référence pour des appels d´offres était de 6,0 ct/kWh. Le montant d´adjudication moyen pondéré en fonction du volume de 5,88 ct/kWh, n´est que légèrement inférieur.

Après l´appel d´offres l´adjudicataire dispose de 24 mois pour la mise en service, entre 25 et 30 mois avec pénalité : au-delà l´adjudication est annulée. Une prolongation du délai peut être demandée dans des cas exceptionnels, par exemple en cas de recours au tribunal contre l´autorisation.

L´association « Fachagentur Wind an Land » publie régulièrement un rapport sur la situation de réalisation des projets /7/. Le tableau 3 montre le taux de réalisation des volumes adjudiqués depuis 2017. Pour les éoliennes terrestres réalisées jusqu´en 2021, le délai entre l´adjudication et la mise en service s´élève à environ 2 ans en moyenne. Environ 20% de projets adjudiqués font l´objet d´une plainte ce qui retarde considérablement la réalisation ou conduit à l´abandon /8/.

La situation d´appels d´offres en 2017 est particulière. Plus de 90% du volume appelé ont été accordés à des sociétés détenues par des citoyens (Bürgerenergiegesellschaft), à l´époque dispensées d´autorisation préalable selon la loi fédérale allemande de protection contre les nuisances environnementales /9/. Ce fait a finalement conduit à un retard considérable du déploiement ainsi qu´à l´abandon des projets adjudiqués.

Le nouveau gouvernement veut accélérer les procédures d´approbation des éoliennes terrestres, actuellement beaucoup trop longues /5/. Il est temporairement prévu de classer leur développement comme « intérêt public majeur », afin d´être réévalué par rapport à d´autres enjeux, même celui de la protection de la forêt ou des espèces.

Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030

Le gouvernement sortant avait fixé une capacité de 71 GW à l´horizon de 2030 dans la loi sur les énergies renouvelables, entrée en vigueur début 2021. Aucune valeur cible n´est fixée dans le contrat de coalition du nouveau gouvernement. En revanche, il est prévu de requérir 2% de la surface totale de l´Allemagne pour cette énergie /5/.

Selon un rapport de l´Agence Fédérale de l´Environnement (Umweltbundesamt – UBA) une surface de 0,9 % (~ 3100 km²) a été requise fin 2017, dont 58% (~ 1800 km²) ont été occupés par les 28700 éoliennes (~ 50 GW) installées à l´époque (/10/, /11/), soit ~ 15 éoliennes par km². Sur cette base, il est possible d´estimer un corridor entre 100 et 130 GW qui pourrait potentiellement être installé sur une surface de 2% requise d´ici 2030 suivant le contrat de coalition.

Aucune indication n´est faite sur les distances d´éloignement entre un mat éolien et une habitation. Ce paramètre essentiel pourrait limiter le déploiement d´éoliennes ou conduire à l´augmentation de la surface réellement nécessaire pour le doublement de la capacité actuelle à l´horizon de 2030.

A titre d´exemple, la distance de 10H (distance d´une habitation au moins égale à 10 fois la hauteur totale d´une éolienne) imposée en Bavière réduit considérablement le nombre d´éoliennes par km². Même sous l´hypothèse de moins de 28000 éoliennes installées à l´horizon de 2030 en raison de l´augmentation de la puissance unitaire (cf. tableau 2), l´emprise au sol ne diminuera pas beaucoup. Cela est dû au fait que l´espace nécessaire pour échapper aux turbulences entre les machines augmentera avec la puissance.

Pour atteindre l´objectif de 2030 il faudrait un ajout annuel moyen de 8 GW entre 2022 et 2030. En revanche, sur la base du rythme de réalisation actuel et du nombre d´installations déjà adjudiquées mais pas encore réalisées, l´ajout de capacité supplémentaire en 2022 ne devrait pas dépasser les 3 GW au mieux /1/. Les mesures annoncées par le nouveau gouvernement facilitant le développement des éoliennes terrestres ne produiront leurs effets qu´avec un certain retard. De ce fait un ajout proche de 10 GW/an sera vraisemblablement nécessaire à partir du milieu des années vingt, cf. figure 5.

Fig 5 Wind_an_Land_Ziele_2030 — Figure 5 : capacité installée et ajout annuel (prévisions à partir de 2022 selon l´objectif politique à l´horizon de 2030)

En outre, une capacité de presque 25 GW d´éolien terrestre sortira du mécanisme de soutien jusqu´à fin 2030, selon une information du gouvernement au parlement allemand /12/. Il est certes difficile de prévoir combien de temps la poursuite de l´exploitation de ces éoliennes sera rentable d´un point de vue économique et technique. En tenant compte du démantèlement des anciennes éoliennes au cours des prochaines années, l´atteinte de l´objectif de 2030 nécessite un effort supplémentaire au niveau du rythme de réalisation des nouveaux projets.

Parc éolien en mer

Au 31 décembre 2021, une capacité de 7 794 MW était en exploitation, soit 1501 éoliennes. Aucune nouvelle éolienne n´a été raccordée au réseau en 2021. Une capacité de 24 MW a été rajoutée par suite de la mise à niveau de 132 éoliennes existantes (cf. tableau 4).

Tableau 4 Offshore_2021 — Tableau 4 : Chiffres du parc éolien en mer au 31 décembre 2021 selon /1/

Par voie d´appels d´offres, 4,1 GW ont été déjà adjudiqués pour une réalisation entre 2022 et 2026, de sorte que la capacité pourra être portée à près de 12 GW d´ici fin 2026 (cf. figure 6).

Fig 6 Zubau 2030 offshore — Figure 6 : évolution de la puissance des éoliennes en mer raccordées sur le territoire allemand et prévisions pour 2026 selon /1/

Caractéristiques des éoliennes en mer installées

Les éoliennes en mer installées en Allemagne jusqu´à fin 2021 ont une puissance unitaire de près de 5,2 MW en moyenne. Dans la prochaine phase de développement (jusqu´en 2025), une augmentation de la puissance unitaire jusqu´à 15 MW est prévue.

En moyenne, les éoliennes installées d´ici fin 2021 ont une profondeur d´eau de 30 m et une distance de la côte de 74 km. Les installations prévues jusqu’en 2025 ne diffèrent guère de celles existantes, cf. tableau 5. Les parcs éoliens les plus éloignés de la côte se trouvent à plus de 120 km et des profondeurs d´eau allant jusqu´à 44 mètres.

Les fondations dites à « monopieu » restent la technologie la plus utilisée en Allemagne. Les éoliennes qui seront mises en service jusqu`en 2025 utiliseront aussi ce type de fondation.

Les caractéristiques des éoliennes en mer sont résumées dans le tableau 5.

Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique sur le territoire allemand

Les éoliennes en mer sont réparties sur la Mer du Nord et la Mer Baltique. Fin 2021, la Mer du Nord dispose de 6698 MW (1269 éoliennes) et la Mer Baltique de 1096 MW (232 éoliennes).

Dans le cadre des appels d´offres réalisés, un volume de 3042 MW a été retenu en Mer du Nord et de 1033 MW en Mer Baltique. La mise en service de ces projets est prévue entre 2022 et 2026.

Fig 7 Offshore repartition mer — Figure 7 : Répartition des éoliennes sur la Mer du Nord et la Mer Baltique selon /1/

Production en 2021

Selon les chiffres de Deutsche WindGuard /1/, la production s´élève à 26,1 TWh en 2021. Cela correspond à une baisse de 10% par rapport à 2020 en raison de conditions météorologiques moins favorables et notamment l´absence de tempêtes hivernales (cf. figure 8).

Sous l´hypothèse d´une puissance moyenne de 7,79 GW au réseau, le facteur de charge est estimé à 38% soit environ 3350 heures équivalent pleine puissance (hepp).

Fig 8 production Offshore_2021 — Figure 8 : production mensuelle et cumulée des éoliennes en mer en 2020 et 2021 selon /1/

Résultat de l´appel d´offres 2021

L´Agence Fédérale des Réseaux a publié le 9 septembre 2021 le résultat de l´appel d´offres 2021 /13/. Un volume de 958 MW a été appelé, réparti sur trois zones. Un volume de 658 MW a été attribué en Mer du Nord sur 2 zones et un volume de 300 MW en Mer Baltique sur une zone. Les énergéticiens retenus se passeront totalement du soutien. Deux zones ont même fait l´objet de plusieurs offres à 0 ct/kWh, c´est pour cela qu´un tirage au sort, prévu par la Loi dans ce cas, a été appliqué.

L´adjudication s´accompagne du droit à un raccordement au réseau – financé par le consommateur d´électricité via le tarif d´utilisation des réseaux – et à la possibilité d´exploiter le parc pendant au moins 25 ans.

Prévisions de développement et objectif politique à l´horizon de 2030, 2035 et 2045

Selon la nouvelle coalition au pouvoir /5/, /6/, il est prévu de rehausser d´ici 2030 la capacité à 30 GW contre 20 GW auparavant. Une capacité de 40 GW est visée d´ici 2035 et au moins 70 GW d´ici 2045.

En plus des 7,8 GW en service, un volume total de 4,1 GW a été adjudiqué par voie d´appels d´offres pour une réalisation entre 2022 et 2026 (pour 2,2 GW en stade de planification avancée, la décision finale d´investissement a été prise). La réalisation de 18,1 GW supplémentaires sera nécessaire pour atteindre l´objectif de 2030. Les appels d´offres actuellement prévus comportent un volume appelé de 8,7 GW. Le volume appelé doit donc être rehaussé de 9,4 GW, cf. figure 9.

L´objectif de 70 GW d´ici 2045 requiert le développement de nouvelles zones d´exploitation en mer. Cependant la superficie à disposition en Mer du Nord et en Mer Baltique pour la mise en place des éoliennes est limitée, en tenant compte des réserves naturelles et des routes maritimes. Selon les études actuelles, une capacité éolienne en mer supérieure à 40 GW serait possible mais une densité de puissance éolienne trop élevée pourrait baisser sensiblement le facteur de charge à cause de l´effet de sillage (turbulences entre les machines) /14/. La capacité installée n´est donc pas le seul facteur déterminant, mais aussi la productivité obtenue.

Références

/1/ Deutsche WindGuard (2022) Windenergie-Statistik: Jahr 2021, en ligne : https://www.windguard.de/jahr-2021.html

/2/ Allemagne-Energies (2022) Allemagne : les chiffres clés de l´énergie en 2021, en ligne : https://allemagne-energies.com/2022/01/16/allemagne-les-chiffres-cles-de-lenergie-en-2021/

/3/ FA Wind (2021) Weiterbetrieb von Windenergieanlagen – Was gilt es zu beachten ? En ligne : https://www.fachagentur-windenergie.de/fileadmin/files/Veroeffentlichungen/Planung/FA_Wind_Kurzinformation_Weiterbetrieb_01-2021.pdf

/4/ Deutsche Windguard (2020) Volllaststunden von Windenergieanlagen an Land, en ligne : https://www.windguard.de/veroeffentlichungen.html?file=files/cto_layout/img/unternehmen/veroeffentlichungen/2020/Volllaststunden%20von%20Windenergieanlagen%20an%20Land%202020.pdf

/5/ Allemagne-Energies (2021) Le nouveau gouvernement allemand veut accélérer la transition énergétique, en ligne : https://allemagne-energies.com/2021/12/08/le-nouveau-gouvernement-allemand-veut-accelerer-la-transition-energetique/

/6/ BMWK (2022) Habeck legt Eröffnungsbilanz Klimaschutz vor „Müssen Geschwindigkeit der Emissionsminderung verdreifachen.“ Communiqué de presse du 11 janvier 2022, en ligne : https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Pressemitteilungen/2022/01/20220111-habeck-legt-eroffnungsbilanz-klimaschutz-vor.html

/7/ FA Wind (2021) Ausbausituation der Windenergie an Land im Herbst 2021, en ligne : https://www.fachagentur-windenergie.de/fileadmin/files/Veroeffentlichungen/Analysen/FA_Wind_Zubauanalyse_Wind-an-Land_Herbst_2021.pdf

/8/ FA Wind (2019) Hemmnisse beim Ausbau der Windenergie in Deutschland, en ligne : https://www.fachagentur-windenergie.de/fileadmin/files/Veroeffentlichungen/Analysen/FA_Wind_Branchenumfrage_beklagte_WEA_Hemmnisse_DVOR_und_Militaer_07-2019.pdf

/9/ Allemagne-Energie (2018) Retour d´expérience des appels d´offres de l´éolien terrestre en 2017 (Mise à jour du 8 juin 2018), en ligne : https://allemagne-energies.com/2018/02/22/retour-dexperience-des-appels-doffres-de-leolien-terrestre-en-2017/

/10/ Umweltbundesamt (2019) Flächenanalyse Windenergie an Land, en ligne : https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/analyse-der-kurz-mittelfristigen-verfuegbarkeit-von

/11/ Deutsche WindGuard (2018) Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland 2017, en ligne : https://www.windguard.de/windenergie-statistik-jahr-2017.html

/12/ Deutscher Bundestag (2020) Rückbau und Entsorgung von Windrädern. Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Fraktion der AfD. Bundestags-Drucksache 19/17209 vom 14.02.2020. Deutscher Bundestag. En ligne : http://dip21.bundestag.de/dip21/btd/19/172/1917209.pdf.

/13/ Bundesnetzagentur (2021) Ergebnisse der Ausschreibungen für Offshore-Windenergie, Communiqué de presse du 9 septembre 2021, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2021/20210909_Offshore.html

/14/ Allemagne-Energies (2020) Le développement de l´éolien maritime dans la partie allemande de la Mer du Nord tributaire de l’effet de sillage, en ligne : https://allemagne-energies.com/2020/04/17/le-developpement-de-leolien-maritime-dans-la-partie-allemande-de-la-mer-du-nord-tributaire-de-leffet-de-sillage/

Le développement de l´éolien maritime dans la partie allemande de la Mer du Nord tributaire de l´effet de sillage

17/04/202027/01/2022 Hartmut Lauer

Temps de lecture : 7 min

Le développement des parcs éoliens maritimes constitue l’une des priorités en Allemagne pour promouvoir les énergies renouvelables. Fin 2019, la puissance installée s´élève à environ 7,5 GW (Mer du Nord et Mer Baltique) selon /1/. L’objectif de développement des éoliennes maritimes a été porté de 15 à 20 GW en 2030 avec l´adoption du programme de protection du climat 2030 (Klimaschutzprogramm 2030) en octobre 2019.

Les différents scénarios prévoient une puissance nominale de 45 à 70 GW dans la partie allemande (Baie Allemande) de la Mer du Nord d’ici 2050. Avec une production d’électricité de 180 à 280 TWh, cela devrait permettre de couvrir entre un tiers et la moitié de la consommation actuelle d’électricité.

Une étude publiée par le think tank Agora Energiewende en mars 2020 /2/ conclut que les parcs éoliens allemands devraient être construits non seulement dans la Baie Allemande mais aussi dans des zones plus éloignées, autrement le facteur de charge pourrait baisser de 15 % à 20 % à cause de l’effet de sillage.

Fig 1 Wake effect_1 — Figure 1 : Effets de sillages sur un parc éolien en Mer du Nord /3/

A l’arrière d’une éolienne, un sillage se développe (voir figure 1) et la vitesse moyenne du vent est diminuée entrainant notamment une baisse de production des éoliennes environnantes.

L’effet de sillage est plus important pour les éoliennes maritimes que sur terre suite à la densité de puissance nominale prospectée beaucoup plus élevée (la densité de puissance prospectée est de l’ordre de 10 MW par km² en mer contre moins de 0,5 MW par km2 en moyenne en 2018 sur terre) et des turbulences atmosphériques plus fortes sur terre entraînent une meilleure récupération de l’énergie qu´en mer /2/.

Le développement des parcs éoliens terrestres et maritimes constitue l’une des priorités

Les objectifs de l´Allemagne de réduction de gaz à effet de serre nécessitent un développement massif des énergies renouvelables dont le développement des parcs éoliens terrestres et maritimes constitue l’une des priorités.

Selon les différentes hypothèses /2/, notamment en tenant compte des besoins futurs en hydrogène, la production annuelle totale d’électricité à partir de l’énergie éolienne en 2050 pourrait se situer entre 470 et 750 TWh. Cela signifie une multiplication d´un facteur 4 à 6 par rapport à la production en 2019. Sur cette quantité, 220 à 520 TWh pourraient être produits par l’éolien terrestre, et 180 à 280 TWh par l’éolien maritime (voir figure 2). Fig 2 Potential

Figure 2 : Besoins futurs de la production annuelle d’électricité à partir de l’énergie éolienne

Analyse de l´effet de sillage sur le développement de l’éolien maritime dans la Baie Allemande de la Mer du Nord

Dans une récente étude « Making the Most of Offshore Wind – Re-Evaluating the Potential of Offshore Wind in the German North Sea » /2/, commandée par le think tank Agora Energiewende et réalisée par l’Université technique du Danemark et l’Institut Max Planck de biogéochimie, une analyse de l’effet de sillage sur le développement de l´éolien maritime dans la Baie Allemande (Deutsche Bucht), a été effectuée sur la base de modèles de simulation.

La figure 3 montre la Baie Allemande (zone bleue) avec des parcs d´éoliennes maritimes dans la zone 1 (2767 km²) proche du rivage (vert) et des parcs prospectés dans la zone 2 (4473 km²) plus lointaine (rose). La surface et le périmètre sont indiqués pour chaque parc.

Fig 3 Deutsche Bucht_1 — Figure 3 : Baie Allemande en Mer du Nord – surface et périmètre de chaque parc d´éoliennes construit ou envisagé /2/

Les études menées par différentes organisations /2/ prévoient une puissance nominale d´éoliennes maritimes de 45 à 70 GW dans la Baie Allemande à l´horizon de 2050.

L´effet de sillage a été évalué pour différents scénarios de puissances nominales dans la Baie Allemande. Sous l´hypothèse de caractéristiques d’une éolienne de 12 MW et différentes densités de puissance nominale installée, allant de 5 MW/km²à 20 MW/km², on obtient une fourchette de puissance totale possible entre 14 GW et 145 GW, ce qui correspond à un total d’environ 1 200 à 12 000 éoliennes de 12 MW chacune.

L´effet de sillage a été obtenu à partir de deux modèles de simulation : l´une « KEBA » (Kinetic Energy Budget of the Atmosphere) est simple et rapide, et l´autre « WRF » (Weather Research and Forecast model) est très complexe et nécessite une grande puissance de calcul pour effectuer les simulations. Néanmoins, les deux modèles montrent un niveau de concordance remarquable dans le degré global de réduction des rendements suite au sillage.

La figure 4 montre à titre d´exemple les résultats pour la zone 1 (2767 km2) et la zone 1 + 2 (7240 km²) obtenus par le modèle de simulation « KEBA ».

Fig 4 Ausbeute — Figure 4 Résultats de simulation de l´effet de sillage obtenus par le modèle « KEBA » (Kinetic Energy Budget of the Atmosphere)

Actuellement 6,5 GW sont installés dans la Baie Allemande de la Mer du Nord et environ 1 GW en Mer Baltique /1/. Le nombre d´heures équivalent pleine puissance des éoliennes maritimes se situait autour de 3600 h en 2019.

Pour une densité de puissance prospectée de l’ordre de 10 MW par km² ce qui correspond à 28 GW d´éoliennes installées sur la zone 1 (~ 2 800 km²), le rendement tomberait à environ 3 450 heures équivalentes pleine puissance soit une production annuelle d’électricité à près de 100 TWh de. La puissance prospectée de 72 GW sur les zones 1 et 2 (~7 200 km²), correspondant également à une densité de 10 MW par km², réduirait le nombre d´heures équivalentes pleine puissance à environ 3 000 heures par an, soit une production annuelle d’électricité à près de 220 TWh.

La capacité supplémentaire de 44 GW n´ajouterait que 120 TWh aux 100 TWh produits par les 28 GW. On est donc loin des quelque 260 TWh par an que l´on pourrait espérer d´une puissance nominale de 72 GW et en admettant le nombre d´heures équivalent pleine puissance actuellement observé dans la Baie Allemande.

Conclusion

En tenant compte des besoins de la production d’électricité à partir des éoliennes maritimes allant de 180 à 280 TWh à l´horizon de 2050, l´étude conclut que l’effet de sillage pourrait avoir un impact significatif sur le nombre d’heures équivalent pleine puissance et doit donc être pris en compte pour la planification future.

Les auteurs de l´étude proposent d´étendre l’installation des parcs supplémentaires d´éoliennes maritimes sur une plus grande surface en coopération avec les pays voisins de l’Allemagne. Ils préconisent en outre d’étudier plus en détail des effets locaux de sillage qui pourraient être non-négligeables sur les facteurs de charge des parcs d’éoliennes terrestres et maritimes.

Références

/ 1 / Deutsche Windguard (2020) Status des Offshore Windenergieausbaus in Deutschland, Jahr 2019, en ligne : https://www.windguard.de/jahr-2019.html

/2/ Agora Energiewende, Agora Verkehrswende, Technical University of Denmark and Max-Planck-Institute for Biogeochemistry (2020): Making the Most of Offshore Wind: Re-Evaluating the Potential of Offshore Wind in the German North Sea, en ligne : https://www.agora-energiewende.de/fileadmin2/Projekte/2019/Offshore_Potentials/176_A-EW_A-VW_Offshore-Potentials_Publication_WEB.pdf

/3/ BSH (2018) Anhörungstermin zum Vorentwurf des Flächenentwicklungsplans, den Entwürfen der Untersuchungsrahmen und der Stellungnahme der Übertragungsnetzbetreiber, Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, en ligne : https://www.bsh.de/DE/THEMEN/Offshore/Meeresfachplanung/Flaechenentwicklungsplan/_Anlagen/Downloads/Erste_KR/Flaechenentwicklungsplan_2019_Praesentation_Anhoerungstermin.pdf?__blob=publicationFile&v=5

Bilan 2019 de l´éolien en Allemagne

11/02/202008/02/2021 Hartmut Lauer

Le bilan 2020 de l´éolien en Allemagne est disponible ici

Temps de lecture : 7 min

20190218-enbw-innovation-3 — Navire d’installation « Innovation », Source : Photo Rolf Otzipka, Siemens Gamesa et EnBW

Le bureau d´étude Deutsche WindGuard a publié récemment le bilan 2019 de l’éolien terrestre /1/ et de l’éolien en mer /2/ sur le territoire allemand. Le texte ci-dessous résume les points les plus importants.

Fin 2019, le parc éolien atteint en Allemagne une puissance de 61,4 GW raccordée au réseau, soit 53,9 GW d´éolien terrestre (29 456 éoliennes) et 7,5 GW d´éolien en mer (1469 éoliennes). La production brute totale s´élève à 128 TWh dont 103,7 TWh pour les éoliennes terrestres et 24,3 TWh pour les éoliennes en mer /3/.

Éolien terrestre

Au 31 décembre 2019, le parc éolien terrestre atteint en Allemagne une puissance raccordée de 53 912 MW, soit 29 456 éoliennes.

Au cours de l’année 2019, 325 installations éoliennes y compris le repowering de 50 installations représentant une puissance de 1078 MW ont été raccordées au réseau. En tenant compte du déclassement de 82 installations d’une puissance de 97 MW, le cumul net en 2019 s´élève à 243 installations éoliennes représentant au total 981 MW.

Il s´agit d´une des plus faibles augmentations annuelles de l’histoire du développement de l’énergie éolienne terrestre (voir figure 1). A titre de comparaison, entre 2009 et 2018 l’augmentation annuelle moyenne de la puissance a été de 3,1 GW.

Fig 1 Zubau 2019 Wind Land — Figure 1 Evolution de la puissance des éoliennes terrestres raccordées sur le territoire allemand selon /1/

Depuis 2018 on observe une baisse concernant les volumes offerts et attribués à l´éolien terrestre qui s´est intensifiée en 2019 /4 /. Malgré un volume des appels d’offres de 3 675 MW en 2019, seulement 50% soit 1846 MW ont reçu l´adjudication. Les volumes des appels d’offres non attribués en 2019 seront ajoutés au volume des appels d’offres dans les années suivantes. A moins que la situation ne s´améliore, l´objectif du gouvernement d´un doublement de la capacité de l´éolien terrestre à l´horizon 2030 pourrait être en danger.

Caractéristiques d’une éolienne terrestre en 2019

Des éoliennes terrestres d’une puissance moyenne de 3,3 MW ont été installées en Allemagne au cours de l’année 2019. Cela représente une augmentation de 3 % par rapport à l’année précédente. Le diamètre du rotor et la hauteur du moyeu ont également augmenté par rapport à l’année précédente. En moyenne, ces éoliennes ont un diamètre de rotor de 119 m, une hauteur du moyeu de 133 m et une hauteur totale de 193 m (voir figure 2). Le rapport entre la puissance nominale et la surface balayée par le rotor est avec 302 W/m² resté constant par rapport à 2018.

Fig 2 Anlagenkonfiguration — Figure 2 : Caractéristiques moyennes d’une éolienne terrestre en 2019

Répartition régionale des capacités de production éolienne

Dans le passé, le développement de l’énergie éolienne terrestre a eu lieu dans tous les Länder et régions d’Allemagne avec une intensité différente. Fin 2019, les régions côtières représentent environ 41 % de la puissance installée. Les régions du centre de l’Allemagne disposent des puissances installées les plus élevées, représentant environ 44% de la puissance totale raccordée en Allemagne. Les régions du sud de l´Allemagne disposent environ 15 % de la puissance totale raccordée.

Fig 3 Rapartition regions — Figure 3 : Répartition régionale de la puissance raccordée cumulée des éoliennes terrestres en 2019

Production en 2019

Selon les données préliminaires /3/, l’électricité produite par les éoliennes terrestres atteindra 104 TWh en 2019 (voir figure 4). Malgré le faible nombre des nouvelles installations en 2019, la production de l’année précédente a été dépassée de plus de 14 % (2018 : 91 TWh)

Le facteur de charge (nombre d’heures de fonctionnement par an) de l’éolien terrestre est estimé à 22% en 2019 sous l´hypothèse qu´une puissance moyenne de 53,4 GW était au réseau.

Fig 4 Production Wind Land 2019 — Figure 4 Production mensuelle et cumulée des éoliennes terrestres en 2018 et 2019

Éolien en mer

Au 31 décembre 2019, le parc éolien en mer atteint une puissance raccordée de 7 516 MW, soit 1 469 éoliennes.

Au cours de l´année 2019, 160 éoliennes en mer d’une puissance totale de 1 111 MW ont été raccordées pour la première fois au réseau, dont environ les trois quarts au cours du second semestre. En plus des installations déjà raccordées au réseau, 16 installations d’une puissance totale de 112 MW ont été achevées au cours de l’année mais pas encore raccordées au réseau en 2019. De plus 118 MW sont en construction.

Fig 5 Zubau offshore — Figure 5 : Evolution de la puissance des éoliennes en mer raccordées sur le territoire allemand selon /2/

Caractéristiques d’une éolienne en mer en 2019

La puissance nominale des éoliennes mises en service en 2019 varie de 6 MW à 8,4 MW, ce qui donne une puissance nominale moyenne de 6,9 MW. En moyenne, ces éoliennes ont un diamètre de rotor de 155 m et une hauteur de moyeu de 104 m. Par rapport à l’année précédente, l´éolienne moyenne de 2019 est donc inférieure d’environ 2% en termes de puissance, de diamètre du rotor et de hauteur du moyeu. Le rapport entre la puissance nominale et la surface balayée par le rotor s´élève en moyenne à 367 W/m² en 2019.

Toutes les fondations installées en 2019 sont des fondations dites à « monopieu ». Ces fondations restent donc le type dominant dans des zones où les fonds marins ne dépassent pas plus de 50 m de profondeur et constituent la base d’environ trois quarts de toutes les éoliennes en mer érigées sur le territoire allemand. En 2018 des fondations de type jacket à caisson de succion (suction bucket jackets) ont également été posées, par exemple sur le fond marin du parc éolien de Borkum Riffgrund 2. La structure de ce type de fondation s’intègre fermement au fond marin par succion, le besoin de recourir au battage est ainsi éliminé et le bruit lors de l’installation réduit /5/.

Les éoliennes entrées en service en 2019 sont situées à une profondeur moyenne de 36 m et se trouvent en moyenne à 88 km de la côte. Cela signifie qu’elles sont environ 1,8 fois plus éloignées de la côte que les éoliennes réalisées l’année précédente et qu’elles sont également situées dans des eaux qui sont un tiers plus profondes.

Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique

Fin 2019 la Mer du Nord dispose avec 6440 MW (1237 éoliennes) des puissances installées les plus élevées, représentant environ 86 % de la puissance totale raccordée en Allemagne. Le chiffre ne tient pas compte des 16 éoliennes (112 MW) qui sont achevées mais n´ont pas été raccordées au réseau en 2019 et des 118 MW en construction. La Mer Baltique dispose fin 2019 d´une puissance totale raccordée au réseau de 1076 MW (232 éoliennes).

Les projets d´éoliennes qui devraient être réalisés sur le territoire allemand de la Mer du Nord et de la Mer Baltique d’ici fin 2025 ont été déjà déterminés par des appels d’offres en 2017 et 2018. Un total de 3100 MW a reçu l´adjudication dont 733 MW sont attribués à la Mer Baltique et 2367 MW à la Mer du Nord.

Fig 6 Verteilung Nordse Ostsee — Figure 6 : Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique

Production en 2019

Selon les données préliminaires /3/, l’électricité produite par les éoliennes en mer atteindra 24,3 TWh en 2019 (voir figure 7). Cela correspond à une augmentation d’environ 25% par rapport à l’année précédente (2018 :19,5 TWh).

En tenant compte du fait que trois quarts des nouvelles installations ont été raccordés au réseau au cours du second semestre 2019, le facteur de charge (nombre d’heures de fonctionnement par an) de l’éolien en mer est estimé à plus de 40 % en 2019 sous l´hypothèse qu´une puissance moyenne de 6,9 GW était au réseau.

Fig 7 Production offshore 2019 — Figure 7 Production mensuelle et cumulée des éoliennes en mer en 2018 et 2019

Références

/1/ Deutsche WindGuard (2020), Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland, Jahr 2019, En ligne : https://www.windguard.de/jahr-2019.html

/2/ Deutsche WindGuard (2020), Status des Offshore Windenergieausbaus in Deutschland, Jahr 2019, En ligne : https://www.windguard.de/jahr-2019.html

/3/ BDEW (2019) Stromerzeugung und – verbrauch in Deutschland, En ligne : https://www.bdew.de/media/documents/20191212-BRD_Stromerzeugung1991-2019.pdf

/4/ Allemagne-Energies (2020), Retour d´expérience des appels d´offres de 2017 à 2019 selon la loi sur les énergies renouvelables de 2017 (EEG 2017), En ligne : https://allemagne-energies.com/2020/01/11/retour-dexperience-des-appels-doffres-de-2017-a-2019-selon-la-loi-sur-les-energies-renouvelables-de-2017-eeg-2017/

/5/ GeoSea (2018), Communiqué de presse du 2.8.2018, Le navire d’installation « Innovation » de GeoSea termine avec succès l’installation de 20 « suction bucket jackets » à Borkum Riffgrund 2, En ligne : https://www.cfe.be/sites/default/files/cp_20180802.pdf