Bilan 2020 de l´éolien en Allemagne

Texte mis à jour : 11.02.2021

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Le bureau d´études Deutsche WindGuard a publié le bilan 2020 des parcs éoliens terrestres et en mer sur le territoire allemand /1/. Le texte ci-dessous résume les points les plus importants.

Fin 2020, le parc éolien allemand atteint une capacité de 62,7 GW raccordée au réseau, soit 54,9 GW d´éolien terrestre (29 608 éoliennes) et 7,8 GW d´éolien en mer (1501 éoliennes). Selon les chiffres de Deutsche WindGuard, les éoliennes ont produit environ 141 TWh brut dont 112 TWh pour l´éolien terrestre et 29 TWh pour l´éolien en mer. Cela correspond, selon Deutsche WindGuard, à une augmentation d´environ 11,6 % par rapport à 2019 et à une part d´environ 22% lissée sur l´année à la production totale brute en 2020.

La nouvelle loi sur les énergies renouvelables EEG 2021, entrée en vigueur début 2021, prévoit d´ici 2030 une puissance installée de 71 GW d´éolien terrestre, soit une augmentation de la capacité de près de 30 % au cours des dix prochaines années.

L´avenant à la loi sur le développement et la promotion de l´énergie éolienne en mer, entré en vigueur en décembre 2020, entérine le nouvel objectif à l´horizon de 2030, soit une capacité installée de 20 GW au lieu des 15 GW initialement prévus. De plus l´amendement énonce un objectif ambitieux de 40 GW d´ici 2040.

Parc éolien terrestre

Au 31 décembre 2020, 29 608 éoliennes terrestres étaient installées en Allemagne. La puissance installée totale s’élève à 54,9 GW.

Tab 1 Zubau 2020 Wind Land
Tableau 1 : Evolution du parc éolien terrestre allemand au 31 décembre 2020 selon /1/

Au cours de l’année 2020 une puissance de 1431 MW brut a été raccordée au réseau soit 420 éoliennes y compris le repowering de 102 installations (339 MW). En tenant compte du démantèlement  de 203 installations d´une puissance totale de 222 MW, le développement net en 2020 s´élève à 217 éoliennes représentant une augmentation de la puissance nette de 1208 MW par rapport à 2019.

Cela signifie une légère amélioration par rapport au déploiement extrêmement bas de l’année précédente (981 MW). A titre de comparaison, entre 2009 et 2018 l´augmentation annuelle moyenne de la puissance a été de 3,1 GW (voir figure 1).

Fig 1 Zubau 2020 Wind Land
Figure 1 : Evolution de la puissance raccordée des éoliennes terrestres sur le territoire allemand selon /1/

Caractéristiques d’une éolienne terrestre en 2020

Au cours des dernières années, la taille moyenne des éoliennes installées a constamment augmenté. Toutefois, la puissance moyenne d´une éolienne installée au cours de l’année 2020 reste avec 3,4 MW pratiquement inchangée par rapport à 2019, selon /1/. Ces éoliennes nouvellement installées ont en moyenne un diamètre de rotor de 122 m, une hauteur du moyeu de 135 m et une hauteur totale de 196 m. Avec 298 W/m² en moyenne, le gisement, c´est-à-dire le rapport entre la puissance nominale et la surface balayée par le rotor, est resté constant par rapport à 2019.

Characteristique 2020
Figure 2 : Caractéristiques moyennes d´une éolienne terrestre nouvellement installée en 2020 selon /1/

Répartition régionale des capacités de production éolienne

Le développement éolien en Allemagne est assez hétérogène en fonction des régions. La répartition régionale des capacités de production éolienne montre toujours une nette disparité nord-sud en 2020 (cf. figure 3). Les régions côtières représentent environ 41 % et les régions du centre environ 44% de la puissance totale raccordée en Allemagne. En revanche, les régions du sud de l´Allemagne ne disposent que d’environ 15 % de la puissance totale raccordée.

Regionale Verteilung
Figure 3 : Répartition régionale de la puissance raccordée cumulée des éoliennes terrestres en 2020 selon /1/

La nouvelle loi sur les énergies renouvelables (Erneuerbare-Energien Gesetz, EEG 2021), entrée en vigueur début janvier 2021, contient plusieurs mesures visent à encourager la mise en service de nouvelles capacités renouvelables dans la partie sud du pays. L´objectif est d´augmenter la puissance installée dans une région où réside une partie importante de l´industrie et donc de la consommation électrique, et ainsi soulager les réseaux nord – sud du pays.

Entre autres, l´introduction de quotas (Südbonus) est prévue dans les appels d´offres d’éolien terrestre /3/. De 2022 à 2023, 15 % du volume soumis lors des appels d´offres sont attribués en priorité à des projets situés au sud de l´Allemagne, 20 % à partir de 2024.

Production en 2020

Selon les chiffres de Deutsche WindGuard /1/, les éoliennes terrestres ont produit environ 112 TWh au cours de l´année 2020 (cf. figure 4). Cela correspond à une augmentation de plus de 10 % par rapport à 2019 et à une part de presque 20% à la production totale brute en 2020.

Le facteur de charge est estimé à plus de 22 % en 2020 sous l´hypothèse qu´une puissance moyenne de 54,5 GW était au réseau, donc pratiquement inchangé par rapport à 2019.

Selon l´estimation d´AG Energiebilanzen /2/, les éoliennes terrestres ont produit autour de 107 TWh en 2020.

Production Onshore 2020
Figure 4 Production mensuelle et cumulée des éoliennes terrestres en 2018 et 2019 selon /1/

Résultats des appels d´offres 2020 et prévisions

Sept appels d´offres ont été réalisés en 2020 /4/ . Le volume total appelé a été de 3860 MW et le volume finalement retenu de 2672 MW. Excepté l´appel d´offres de décembre 2020, les périodes de l´appel d´offres ont été sous-souscrites. Environ 30% du volume appelé sont donc restés sans attribution. Par rapport à l´année précédente, où seulement la moitié du volume appelé a pu être attribuée, cela représente toutefois une nette amélioration.

Le montant d´adjudication moyen pondéré en fonction du volume s´est élevé à 61,1 €/MWh donc proche du prix plafond fixé 62 €/MWh. Pour la première fois depuis début 2018, dans l´appel d´offres de décembre 2020 un montant moyen pondéré inférieur à 60 €/MWh a été atteint / 4/.

Selon la loi EEG 2021 des volumes annuels appelés entre 2 900 et 5 800 MW sont programmés entre 2021 et 2028 /3/. En 2021 des appels d’offres d´un volume appelé de 4,5 GW sont prévus. Le prix plafond sera réduit à 60 €/MWh.

En outre, les éoliennes terrestres peuvent participer aux appels d´offres d’innovation dans lesquels un volume de 500 MW sera attribué en 2021 /3/. L´idée de ces appels d´offres est d´encourager des projets combinant plusieurs technologies d’énergie renouvelable capables d´apporter une amélioration à la stabilité du système électrique : par exemple combinaison d´une éolienne terrestre avec un système de stockage d´énergie /3/.

Objectif de l´éolien terrestre à l´horizon de 2030

La nouvelle loi sur les énergies renouvelables EEG 2021 prévoit d´ici 2030 une puissance installée de 71 GW d´éolien terrestre, soit une augmentation de la capacité de près de 30 % au cours des dix prochaines années (cf. figure 5).

Wind_an_Land_Ziele_2030
Figure 5 : Trajectoire de développement de la capacité installée jusqu’en 2030 de 71 GW pour l’éolien terrestre selon la loi EEG 2021

Les tarifs d’achat étant valables vingt ans, les premiers contrats d´éolien terrestre sont arrivés à échéance fin 2020. Selon une information du bureau d´études Fachagentur Wind  /7/ environ 15 GW (~ 12440 éoliennes) sortent du mécanisme de soutien entre 2020 et 2025 (cf. figure 6) et 9 à 10 GW entre 2026 et 2030 selon une estimation du gouvernement allemand /5/. Donc au total une capacité de presque 25 GW d´éolien terrestre sortira du mécanisme de soutien d´ici fin 2030.

Auslauf onshore EEG
Figure 6 : capacité et nombre d´éoliennes terrestres sortant du mécanisme de soutien d´ici fin 2025 selon /7/

Bien que la loi EEG 2021 ait défini un cadre pour la poursuite d´exploitation des éoliennes en fin de période de soutien de 20 ans /3/,  il est toutefois difficile de prévoir combien de temps la poursuite de l´exploitation sera rentable d´un point de vue économique et technique.

L´option du « repowering » est confrontée à de nombreuses difficultés administratives pour les installations les plus anciennes qui sortent du mécanisme de soutien d´ici 2025. Notamment certaines dispositions nouvelles, telles que la clause d’ouverture du code de l’urbanisme allemand permettant aux Länder de fixer des distances minimales entre les éoliennes et les habitations, peuvent potentiellement entraver le repowering.

Quoi qu’il en soit, le déclassement des installations est à prendre en compte dans les prévisions de développement du parc éolien terrestre. Selon /8/ il faut partir du principe que cela représente un déclassement entre 16 GW en supposant une durée de vie de 25 ans et 25 GW sous l´hypothèse d´une durée de vie de 20 ans. Il faudrait donc au moins une augmentation annuelle moyenne de la capacité de 3,5 à 4 GW pour atteindre l´objectif de 2030.  

Parc éolien en mer

Au 31 décembre 2020, 7 770 MW de puissance éolienne en mer étaient en exploitation, soit 1501 éoliennes. Dans une comparaison européenne, l´Allemagne est à la deuxième place derrière le Royaume-Uni.

Tableau 2 Offshore_2020
Tableau 2 : Chiffres du parc éolien en mer au 31 décembre 2020 selon /1/

Au cours de l´année 2020, 32 éoliennes d’une capacité totale de 219 MW injectaient pour la première fois de l´électricité sur le réseau.  Il se rajoute 26 MW suite à l´augmentation de la capacité de 79 éoliennes existantes.

Aucun nouveau projet maritime n´est en cours de construction, donc aucune augmentation de la capacité n’est prévue en 2021. À partir de 2022, il est prévu de mettre en service les installations attribuées lors des appels d´offres de 2017/2018. Cela permettra d´augmenter progressivement la capacité jusqu´à 10,8 GW d´ici 2025.

L´avenant à la loi sur le développement et la promotion de l´énergie éolienne maritime, entré en vigueur en décembre 2020 / 6 /, entérine le nouvel objectif d´une capacité installée de 20 GW à l´horizon de 2030.

Les appels d´offres pour les projets d´éolien en mer visant à atteindre le nouvel objectif de 20 GW sont lancés à partir de 2021, la connexion au réseau est prévue à partir de 2026 (cf. figure 7).

Fig 6 Zubau 2030 offshore
Figure 7 : Evolution de la puissance des éoliennes en mer raccordées sur le territoire allemand et objectif 2030 selon /1/

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

Le développement de l’éolien en mer se répartit sur deux zones en Allemagne : la Mer du Nord et la Mer Baltique. Les projets développés et réalisés en Mer du Nord sont bien plus nombreux que ceux développés et réalisés en Mer Baltique. Fin 2020 la Mer du Nord dispose d´une capacité installée de 6698 MW (1269 éoliennes) et la Mer Baltique de 1072 MW (232 éoliennes).

Dans le cadre des appels d’offres en 2017 et en 2018, sept projets éoliens ont été retenus en Mer du Nord avec un volume total d’environ 2384 MW et trois projets en Mer Baltique avec un volume total de 733 MW. La mise en service de ces projets est prévue entre 2022 et 2025.

Fig 7 Offshore repartition mer
Figure 8 : Répartition des éoliennes en Mer du Nord et Mer Baltique selon /1/

Caractéristiques des éoliennes en mer installées

Les caractéristiques d´une éolienne en mer mise en service en 2020 ont peu changé par rapport à 2019, soit une puissance nominale moyenne de 6,84 MW, un diamètre de rotor de 153 m et une hauteur du moyeu de 105 m. Le gisement s´élève en moyenne à 372 W/m². Les éoliennes sont situées à une profondeur moyenne de 34 m et se trouvent en moyenne à 89 km de la côte. Le tableau donne les caractéristiques des installations depuis 2018.

Tab 3 Characteristiques
Tableau 3 : Caractéristiques des éoliennes en mer en Allemagne 2018 à 2020 selon /1/

Les fondations dites à « monopieu » restent la technologie la plus utilisée en Allemagne. Les éoliennes qui seront mises en service jusqu´à 2025 utiliseront ce type de fondation.  Des installations pilotes avec de nouveaux types de fondations (la technique de pose « Mono-Bucket » ne nécessitant pas de creusement ou de dragage ou la technique des structures flottantes) n´ont pas encore été réalisées avec succès en Allemagne.

Production en 2020

Selon les chiffres de Deutsche WindGuard /1/, les éoliennes en mer ont produit 29,1 TWh au de l´année 2020.  Cela correspond à une augmentation de 13% par rapport à 2019. En particulier au cours des mois de janvier, février, octobre et novembre, la production a été sensiblement plus élevée que l´année précédente en raison d´une météo favorable (cf. figure 9).

Sous l´hypothèse d´une puissance moyenne de 7,65 GW au réseau, le facteur de charge est estimé à plus de 43 % en 2020.

Selon l´estimation d´AG Energiebilanzen /2/, les éoliennes en mer ont produit de l´ordre de 27,5 TWh au cours de l´année 2020, ce qui donnerait un facteur de charge d´environ 40%.

Fig 8 production Offshore_2020
Figure 9 Production mensuelle et cumulée des éoliennes en mer en 2019 et 2020 selon /1/

Objectifs de développement éolien en mer sur le territoire allemand à l´horizon de 2040

Comme déjà évoqué plus haut, l´avenant à la loi sur le développement et la promotion de l’énergie éolienne maritime, entré en vigueur en décembre 2020, entérine de nouveaux objectifs à l´horizon de 2030, soit une capacité installée de 20 GW au lieu des 15 GW initialement prévus.  De plus l´amendement énonce un objectif ambitieux de 40 GW d´ici 2040.

Fin 2020, les éoliennes en mer d´une capacité totale de 7,8 GW injectaient au réseau. Les projets d´éoliennes qui devraient être réalisés d´ici fin 2025 ont déjà reçu l´adjudication en 2017 et 2018. Au total un volume de 3,1 GW a été attribué. Au cours de l´année 2020, une décision finale d’investissement a été prise pour le parc éolien « Kaskasi », qui, y compris certaines installations pilotes, a une capacité de 342 MW. Pour les 2,8 GW restants, retenus lors des appels d’offres, aucune décision finale d’investissement n´a été prise. Quoi qu´il en soit, on peut supposer que cela portera la capacité cumulée progressivement à 10,8 GW d’ici 2025.

Pour le nouvel objectif de 20 GW installés d´ici 2030, un volume de 9,2 GW doit être soumis à des appels d´offres entre 2021 et 2025.

Pour atteindre l´objectif ambitieux de 40 GW d´ici 2040, il faut encore réaliser 20 GW supplémentaires à partir de 2030 (cf. figure 10).

Fig 9 objectif Offshore_2040
Figure 10 : État de développement de la capacité éolienne maritime avec des prévisions à l´horizon de 2025, 2030 et 2040 selon /1/

Références

/1/ Deutsche WindGuard (2021) Windenergie-Statistik: Jahr 2020, en ligne : https://www.windguard.de/jahr-2020.html

/2/ AGEB (2020) Stromerzeugung nach Energieträgern 1990 – 2020 (Stand Dezember 2020), en ligne : https://www.ag-energiebilanzen.de/

/3/ OFATE (2021) Mémo sur la loi allemande sur les énergies renouvelables 2021. 22 Janvier 2021. Office franco-allemand pour la transition énergétique. En ligne : https://energie-fr-de.eu/fr/systemes-marches/actualites/lecteur/memo-sur-la-loi-allemande-sur-les-energies-renouvelables-2021.html

/4/ Allemagne-Energies (2020) Résultats des appels d´offres pour les énergies renouvelables en 2020, en ligne : https://allemagne-energies.com/2020/12/22/resultats-des-appels-doffres-pour-les-energies-renouvelables-en-2020/

/5/ 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

/6/ BMWi (2020) Gesetz zur Änderung des Windenergie-auf-See-Gesetzes und anderer Vorschriften. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. En ligne : https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Service/Gesetzesvorhaben/gesetz-zur-aenderung-des-windenergie-auf-see-gesetzes-und-anderer-vorschriften.html

/7/ FA Wind (2021), Weiterbetrieb von Windenergieanlagen – Was gilt es zu beachten? Fachagentur Windenergie an Land. En ligne : https://www.fachagentur-windenergie.de/aktuelles/detail/weiterbetrieb-von-windenergieanlagen/

/8/ BMWi (2021), Stellungnahme zum achten Monitoring-Bericht der Bundesregierung für die Berichtsjahre 2018 und 2019, Expertenkommission zum Monitoring-Prozess „Energie der Zukunft“,  en ligne : https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/S-T/stellungnahme-der-expertenkommission-zum-achten-monitoring-bericht.html