Pas de neige à Noël: éoliennes coupables ?

Nous observons depuis quelques dizaines d’années en Suisse une évolution du climat vers un réchauffement beaucoup plus important qu’en moyenne planétaire, ainsi qu’une diminution des précipitations. Concrètement, les stations de sports d’hiver suisses n’ont plus de neige à Noël et nos nappes phréatiques souffrent trop souvent d’un niveau insuffisant, sans parler des été torrides et des hivers trop doux. Economiquement très ennuyeux, il y a cependant plus grave: la menace d’incendies dans la nature, la fonte du permafrost et la stagnation de smog

Jusqu’ici je n’ai pas connaissance d’une explication convaincante sur les causes de cette évolution. Or on peut fortement soupçonner les prélèvements d’énergie sur le vent d’en être responsables en grande partie. Connaissant la complexité de la mécanique des fluides, on doit se dire que tout prélèvement massif d’énergie du vent aura des conséquences sur les déplacements d’air d’un bout à l’autre de la Terre …

Comme le vent est le transporteur rapide de l’eau des océans vers l’intérieur des continents, sous forme de vapeur et de nuages, ainsi que le transporteur de grandes quantités de chaleur (ou de froid !), on peut mettre en cause les vastes champs d’éoliennes, le plus probablement ceux situés à notre latitude et interceptant les vents venus de la mer. Il y a eu manifestement imprudence, à investir à vaste échelle dans l’énergie éolienne, sans se demander quelles en seraient les conséquences climatiques.

Notice technique.

L’exemple fourni ici est théorique, pour se faire une idée des ordres de grandeurs concernés. En une année, une éolienne de 100 m. de diamètre (7’854 m2), soumise à un vent constant de 10 m/s, sera traversée par 2’477 Km³ d’air. Au niveau de la mer, (dans les conditions de 15°C et pression 1.0132 bar, 1.23 Kg/m³), il contient une puissance (dite primaire) de 4.83 MW; selon la limite de Betz, la puissance que pourra lui prélever la meilleure des éoliennes possibles sera au plus de 2.85 MW, à savoir 59% de la puissance primaire. L’énergie obtenue sera au plus de 25’000 MWH (ou 25 GWH) par an.

La puissance résiduelle du vent derrière l’éolienne sera au moins de 1.97 MW et sa vitesse résiduelle sera de 3.33 m/s, dans un air aux conditions de pression et température inchangées (approximation du gaz parfait); la surface de l’écoulement en aval de l’éolienne est 3 fois plus grande que la surface de l’éolienne, soit 23’562 m2: un cercle de 173 m de diamètre; si l’on veut que cet écoulement ne touche pas le sol – et donc pour éviter qu’il s’étale – le moyeu de l’éolienne devra se trouver à au moins 87 m. de hauteur. La présence de vapeur d’eau saturée dans l’air complique la description de l’écoulement derrière une éolienne et les calculs de mécanique du fluide (qui n’est de loin plus un gaz parfait).

L’écoulement en aval est tracé par le brouillard loin derrière chaque éolienne – dans une ligne, elles se gênent les unes les autres, l’écoulement y devient chaotique

Source: http://www.infohightech.com/lavantage-inattendu-des-parcs-deoliennes-offshore-reduire-limpact-des-ouragans/

A 5 m/s, la puissance primaire du vent pour la même éolienne n’est plus que de 604 KW (12.5%), et à 3 m/s n’est plus que de 130 KW (2.7%) …

En Suisse, les conditions sont beaucoup moins brillantes: du fait de l’altitude, la densité de l’air est moindre; le bon vent ne souffle que moins de 20% du temps; sa vitesse est très souvent plus près de 3 m/s que de 10 m/s …

Masses en jeu. Le facteur de charge mesuré au Mont-Crosin est de l’ordre de 1’600 heures/an ±20%, ce qui donne un volume d’air traversant notre éolienne-type de 452 Km³ d’air/an ±20%; à 1.16 Kg/m³, ce sont ainsi 525 millions de tonnes d’air, qui se voient prélever chaque année plus de la moitié de leur énergie par chaque éolienne géante; à cette échelle, on comprend mieux pourquoi ce prélèvement aura un effet sur les mécanismes de fabrication de la pluie ou de la neige en aval … [ajout du calcul des masses le 17.3.2017].

Bibliographie:

§ https://fr.wikipedia.org/wiki/éolienne

§ Pr. Leroux Marcel. La dynamique du temps et du climat, Dunod, Paris, 2000.

On y trouve la démonstration complète sur le rôle en météo des anti-cyclones mobiles polaires (AMP). Un AMP est une lentille d’air dense, d’environ 2’000 Km de diamètre, 1’500 m. d’épaisseur, (donc de 4.712 millions de Km3), qui quitte les pôles environ 329 fois par an, en bloc et tournant selon la rotation du Globe.

§ Fausses pistes (au point 5, un avertissement de mai 2013, ignoré par la Confédération et par mon Canton, dans leur stratégie énergétique).

André Bovay-Rohr, Colombier (VD), le 24 décembre 2015, rév. 28, 30.12.2015 et 31.12.2015, rév. 17 mars 2017

Commentaire

L’effet global du prélèvement d’énergie éolienne sur le climat est assez bien connu ! Voir https://fr.wikipedia.org/wiki/énergie éolienne#Impact_sur_la_dynamique_terrestre_naturelle

dans laquelle on trouve dans la bibliographie l’article de L.M. Miller et al de 2010 du Max Planck Institut :    http://www.earth-syst-dynam.net/2/1/2011/esd-2-1-2011.pdf

Ce qui est à éclaircir et à quantifier: les raisons pour lesquelles l’effet de l’industrie éolienne internationale est, sur le centre du continent où se trouve la Suisse, manifestement plus important qu’ailleurs. L’enjeu n’est pas seulement le fait qu’on doive aller de plus en plus haut pour skier – il y a bien plus grave:

§ Jusqu’à quel point les précipitations vont-elles diminuer – et ainsi compromettre le ravitaillement en eau et menacer l’électricité de type hydraulique ? Surgit alors aussi la menace d’incendies de forêts.

§ A quel rythme le permafrost va-t-il être fondu, au point de ne plus pouvoir retenir les glaciers rocheux de s’effondrer ? Une partie importante du territoire habité, au bas des montagnes, est ainsi physiquement menacée par leur éboulement ! 

§ L’absence de vent devient catastrophique dans les régions et dans les villes – et pas seulement en Suisse – où des industries, la circulation de véhicules à moteur et autres producteurs de particules fines génèrent du smog. La santé de la population y est sérieusement menacée … Voir Ville d’Engis, La_catastrophe de 1930.

Conclusion: en voulant exploiter toutes les sources d’énergie renouvelables, l’homme a bien l’air d’avoir fait, dans le cas de l’énergie éolienne, un très mauvais choix.

André Bovay-Rohr, Colombier (VD), le 28 décembre 2015, rév. 30.12.2015

Commentaire

Notice scientifique

L’objectif de cette note est de tracer une première piste, pour ceux qui auront la lourde tâche de recommander, par leurs calculs et par leurs simulations, l’arrêt de l’énergie éolienne, qu’on peut à juste titre soupçonner de nocivité pour notre climat. En utilisant la conception du climat du Pr. Marcel Leroux, et en tenant compte de l’expérience courante, on peut dire qu’on a affaire à une machine de Carnot, en ce qui concerne les vents. De plus, de par la géométrie du Globe et de sa rotation face au rayonnement du Soleil, il s’installe un fonctionnement par oscillations, par bouffées se manifestant sous forme d’AMP et de ce qui les accompagne, de manière aléatoire: la météo utilise la science des tourbillons, la mécanique des fluides, aussi bien que la thermodynamique.

Or on sait depuis maintenant longtemps simuler un tel système, qu’on pourrait par exemple représenter par un circuit électrique de Kirchhoff  RLC (sans éléments du genre diodes ou transistors, mais avec présence de générateurs); depuis la mise au point de la radio, des radars, de la TV et des ordinateurs analogiques, ce genre de circuits n’a plus de secrets; dans le cas de la météo, l’intervention d’éoliennes est à comparer avec l’introduction de résistances R et d’inductances L dans un tel circuit. L’intervention d’inductance est dûe à la modification de la masse en mouvement, par mélange turbulent avec de l’air ambiant. Or l’effet d’une telle introduction est bien connu: on change ainsi l’intensité du courant, aussi bien localement que sur la sortie – et en présence de résonances, l’effet est à la fois un amortissement des oscillations et une transformation des fréquences.

Pour prendre une comparaison plus simple, imaginons une balançoire, qu’il suffit de freiner un tout petit peu à chaque allée et venue pour finalement l’arrêter; le système a passé lentement du stade d’oscillateur à celui de système de plus en plus stable: le climat semble aller vers ce genre de comportement, entrecoupé de violentes réactions à l’augmentation très progressive de la source de chaleur (par accumulation de chaleur dans l’océan, probablement à cause de l’effet de serre).

Malgré le fait que les études de 2010 de L.M.Miller et al du Max Planck Institut montraient la relative modestie des prélèvements potentiels d’énergie sur le vent, on doit maintenant constater qu’on a affaire à un système oscillant, dont on a perturbé le fonctionnement par des freinages permanents, aux mauvais endroits et aux mauvais moments; du fait que l’air froid venu par un AMP est généralement plus dense que l’air qu’il rencontre, c’est cet air froid et dense qui rencontre les champs d’éoliennes et qui donc se fait systématiquement freiner: c’est l’explication la plus probable que je voie, pour justifier dans nos régions d’un réchauffement plus grand qu’ailleurs. Nous avons ralenti des oscillateurs météorologiques instables et en résonances, sans trop en calculer les effets à long terme, alors que nous utilisions leur bienfaisante instabilité; ce sont ces simulations détaillées et ces calculs, qui semblent avoir été laissés de côté: dans ce cas, il y a urgence …

Conclusion: Comme nous avons besoin de pluie et de nettoyage de l’air, il ne sera pas possible de continuer à prélever imprudemment de l’énergie, sur le phénomène qui nous les garantissait.

André Bovay-Rohr, Colombier (VD), le 30 décembre 2015, rév.31.12.2015

Commentaire

La théorie de la météo fait l’objet de publications par Meteosuisse et par la NOAA; voir

   La fragmentation du vortex polaire

Affinements et confirmations à propos du comportement de l’air polaire, en particulier le fait qu’il s’agit de systèmes oscillants.

André Bovay-Rohr, Colombier (VD), le 27 avril 2016

Commentaire

Eole en Suisse

L’objectif de la présente note est d’estimer un ordre de grandeur de la quantité d’énergie potentiellement disponible pour une industrie éolienne suisse ; il m’a paru nécessaire, suite à la lecture de rapports officiels, de vérifier les chiffres présentés dès 2004. En effet, les quantités astronomiques d’énergie attribuées au vent en Suisse et sur Terre ont servi de prétexte à négliger l’influence des parcs éoliens existants sur le réchauffement climatique : c’est malheureusement un faux raisonnement, car l’air en contact avec le sol contribue d’importance au comportement thermique local. Mais ce dernier est très difficile à estimer, dépendant de l’efficacité des dites éoliennes ; simplement, on se souviendra du volume énorme d’air traversant chaque année une éolienne industrielle.

Avertissement

Le prélèvement massif d’énergie éolienne a été découvert dès 2010 au Max Planck Institut comme une des causes du réchauffement climatique : en effet, c’est l’air froid, plus lourd et connu en météo pour se glisser sous l’air ambiant, qui va être freiné surtout – et donc cela revient à ralentir massivement la ventilation raffraîchissante en aval des éoliennes.

La Suisse sera donc bien inspirée de ne plus investir dans cette industrie – de ne plus compter sur cette source d’énergie polluante thermiquement pour sa stratégie à long terme – et de prier la communauté internationale de cesser à terme ses prélèvements .

Données

Surface de la Suisse 41’285 Km2, traversée par un vent très variable, de température et d’humidité aussi très variables, mais où l’énergie électrique produite à Mont-Crosin est connue avec précision ; or à ma connaissance 10 m/s (36 km/h) est la vitesse du vent correspondant à la puissance nominale des éoliennes industrielles. On convient donc ici d’utiliser les données du Mont-Crosin (2013 à 2015) pour estimer l’énergie primaire du vent là-bas : l’équivalent d’un vent à 10 m/s et de durée 1’600 heures/an300 ou ±20%) ; ce facteur de charge est de 18% ±3.6% (des 8’760 heures de l’année). Les éoliennes du Mont-Crosin sont donc devenues pour nous les instruments de mesure de l’énergie primaire annuelle du vent capricieux qu’elles ont exploité.

Aux altitudes de la Suisse, on prendra arbitrairement (en négligeant variations de température et de pression) pour densité de l’air ≈ 1.16 kg/m3 . Dans ce modèle schématique, on néglige les courants thermiques locaux (par exemple les vents journaliers de Martigny).

Modèle de générateur d’énergie

Le générateur d’énergie du vent général se trouve hors de Suisse et hors de l’Europe; son énergie a été accumulée en premier lieu sur l’océan, entre la zone polaire Nord et la zone du tropique Nord (… du Cancer) et diminuée par le passage sur le continent et par les grands parcs éoliens étrangers ; je propose pour sa géométrie, utilisée pour les calculs, un cylindre de même surface que la Suisse (diamètre 229.272 Km, hauteur 200 m) ce qui va permettre de calculer l’énergie cinétique approximative dans la lame d’air survolant la Suisse, quelle que soit la direction du vent. Cette hauteur correspond à la portée maximale estimée des pales des éoliennes industrielles les plus grandes du marché.

Energie cinétique présente dans le modèle quand le vent souffle

Volume d’une lame d’air de 200 m d’épaisseur et de surface de la Suisse: 8’257 km3;

énergie cinétique à v=10 m/s pour 1 m3: Ecin = 1/2 x M x v2 [J]

donc 1/2 x densité [kg/m3] x v2 [m2/s2] = 1/2 x 1.16 x 100 = 58 Joules/m3.

Pour tout le volume de la lame d’air en mouvement – en supposant qu’aucun prélèvement ou ajout n’ait été fait sur tout le territoire – énergie cinétique

8 257E9 [m3] x 58 [J/m3] = 478’906 GJ ≈ 133 GWh

 

Energie cinétique présente dans le modèle annuellement

Remplacement complet de l’air du modèle, durée

DRA [s] = Longueur [m] / v[m/s] = 229’272 / 10 ≈ 22’927 s , environ 6 h 22 min.

En 1’600 heures (±20%), on assistera à un remplacement d’air dans le modèle pour l’année complète d’un facteur :

Durée du vent par an [s/an] / DRA [s] = 5’760’000 [s/an]±20% / 22’927.2 [s]

   ≈ 250 /an±20%

Energie cinétique totale présente dans le modèle par an (aux mêmes conditions !)

133 GWh x 250 /an±20% = 33’250 GWh/an±20% = 33.25 TWh/an±20%

Cette quantité ne peut pas être utilisée pour calculer le potentiel éolien estimé de la Suisse, car elle représente une quantité d’air inférieure à celle qui défile dans la section maximale du modèle annuellement .

 

Energie éolienne traversant le modèle en une année

C’est l’énergie cinétique traversant le grand diamètre du modèle quand le vent souffle. Lame d’air de 200 m d’épaisseur et 229.272 km de largeur, surface traversée

S = 45.854 km2 = 45.854E6 m2; Flux Ecin = ½ x densité x S x v3 [W]

Donc pour 1 m2 de surface et pour 1 seconde, puissance, formule développée

Flux Ecin = 1/2 x 1.16 [kg/m3] x 1 [m2 ] x 103[m3/s3] = 580 W

Donc flux de puissance de l’écoulement du vent à travers S :

45.854E6 [m2] x 580 [W/m2] ≈ 26’595E6 W = 26.595 GW

énergie cinétique primaire éolienne disponible par an en Suisse

puissance x temps = 26.595 [GW] x 1600 [h/an]±20% ≈ 43 TWh/an±20%

Cette énergie représente, pour une année, en Suisse, un ordre de grandeur de l’énergie primaire, du vent accessible aux éoliennes.

 

Bibliographie

–        https://fr.wikipedia.org/wiki/éolienne

–        Caractéristiques de l’atmosphère moyenne & Mécanique du vol, sur le site                               http://www.planete-sciences.org/national/    masse volumique de l’air (altitude)

–        http://www.juvent.ch/aperçu.html

–        Electricité en Suisse: roulés dans la farine !  

Pour convertir commodément les unités :

–      https://www.iea.org/statistics/resources/unitconverter/  

André Bovay-Rohr, Colombier (VD) , le 12 mai 2016

Statistiques

Quand on installe un grand parc d’éoliennes, on peut estimer le prélèvement d’énergie sur le vent de la région à ~ 50% de la puissance primaire disponible en amont des éoliennes industrielles en cause. Cela revient à dire que la vitesse du vent en aval est réduite à environ 1/3 de la vitesse du vent en amont: c’est comme si la vitesse du ventilateur d’un climatiseur était réduite à 1/3 de la vitesse nominale … On comprend donc sans peine que l’effet de l’ensemble des éoliennes installées sur le Globe se traduise par un réchauffement climatique (par freinage prioritaire des courants d’air froids). Statistiques à fin 2015:

 2015.12-31 Puissance-éolienne

Source: http://www.gwec.net/global-figures/graphs/

Autres nombres intéressants, comme par exemple 314’000 éoliennes en marche sur le Globe; source:    http://www.gwec.net/global-figures/wind-in-numbers/

André Bovay-Rohr, Colombier-sur-Morges (VD), le 19 août 2016

Commentaire 

Les recherches se poursuivent, par exemple voir l’article du 11.2.2014

Pr. Robert Vautard et al, Les éoliennes modifient-elles le climat européen ?  et sa source

Regional climate model simulations indicate limited climatic impacts by operational and planned European wind farms. R. Vautard et al

Si le texte tend à minimiser l’effet global des éoliennes, on doit cependant remarquer, citation «… dans certaines régions, cette différence atteint au maximum 0,3°C en température et on observe une baisse de quelques pourcents des cumuls de précipitations saisonnières (ces valeurs étant uniquement significatives en hiver).
Ces légères différences proviendraient en partie de la superposition d’effets locaux dans les régions fortement couvertes en éoliennes et d’une légère rotation des vents d’ouest vers le nord sur l’Europe de l’Ouest.»

Or 0.3°C de variation annuelle de température moyenne est énorme ! Et quelques % de baisse des précipitations corrobore une partie de mes préoccupations (perturbations du climat régional, y compris la neige à Noël, par les éoliennes). Enfin la rotation des vents vers la gauche (dans l’hémisphère nord) trahit un ralentissement global mesurable du vent régional …

André Bovay-Rohr, Colombier-sur-Morges (VD), le 16 décembre 2016

Ce contenu a été publié dans Energie, Energies renouvelables, Habitat, Science, Suisse, techniques, avec comme mot(s)-clé(s) , , , , , , , , , , , . Vous pouvez le mettre en favoris avec ce permalien.