L’énergie éolienne peut-elle alimenter le monde ?

Vent levant

Énergie solaireLes énergies, notamment photovoltaïques, constituent un moteur du passage aux énergies renouvelables et pourraient même devenir dominantes à l’avenir.

Néanmoins, l’énergie solaire présente de sérieuses limites qui font qu’elle fonctionne mieux lorsqu’elle est combinée à d’autres technologies. Ceux-ci peuvent inclure des batteries et des connexions longue distance au réseau électrique. Une autre option consiste à adopter d’autres formes d’énergie verte en même temps pour fournir un complément de production lorsque l’énergie solaire est moins productive (mois nuageux, hiver) ou ne produit pas du tout (nuit).

Loin devant toutes les autres, l’éolien (en jaune et orange ci-dessous) est la principale forme d’énergie verte accompagnant le solaire, d’autant plus que l’hydroélectricité (en bleu clair) devrait stagner dans les années à venir.

Source: EIA

En 2022, la production mondiale d’énergie éolienne a atteint 2100 14 TWh (en hausse de XNUMX %). Et pour atteindre les cibles de Scénario de zéro émission nette d’ici 2050, un total de 7 400 TWh devrait en 2030..

Pour atteindre cet objectif, la croissance de la production devra encore s’accélérer pour atteindre un taux composé de 17 %. Cela se traduit par une augmentation annuelle actuelle de la capacité éolienne de 75 GW par an à 350 GW par an en 2030.

Sur ces 75 GW, 37 GW ont été ajoutés par la Chine à elle seule, soit plus de la moitié du total mondial.

Alors, comment atteindre un objectif aussi ambitieux ? Cela n’est probablement possible que grâce à une combinaison d’améliorations technologiques, d’investissements massifs et de politiques énergétiques et industrielles étroitement coordonnées.

L'industrie éolienne existante

Vent à terre

Jusqu’à présent, les installations éoliennes terrestres ont dominé l’industrie. Ils représentent 93 % de la capacité installée, largement devant les parcs éoliens offshore.

Source: EIA

L’une des principales raisons est purement technique. L’éolien terrestre est tout simplement plus facile à mettre en œuvre, les projets étant alimentés par des routes, des camions et des centrales à béton locales.

Cette facilité d'accès se traduit également par une maintenance plus aisée, puisque les techniciens peuvent résider à proximité et accéder au site en voiture, et peuvent être approvisionnés en pièces et consommables par les voies d'accès souvent construites à l'époque, plutôt que par les éoliennes elles-mêmes.

Source: GEvernova

Au total, une construction et un entretien plus faciles entraînent une réduction des coûts et une rentabilité plus élevée. Les éoliennes terrestres ne sont pas non plus confrontées à la corrosion due à l'eau salée, par rapport à l'éolien offshore, ce qui réduit encore les coûts de maintenance.

Un autre avantage clé des éoliennes terrestres, par rapport aux parcs solaires, est que le site peut encore être en grande partie cultivé ou laissé à l'état naturel. En comparaison, la double utilisation des terres pour l’énergie solaire et l’agriculture (appelée agrivoltaïque) n’est encore qu’un domaine émergent.

Eolien Offshore

Comme expliqué, l’éolien offshore représente encore une minorité dans la production d’énergie éolienne.

En effet, le fait de devoir être construits en mer rend ces projets naturellement plus gourmands en capitaux. L’éloignement des zones habitées et la corrosion due à l’eau salée augmentent également les coûts de maintenance et peuvent réduire la durée de vie de l’éolienne et de ses composants.

L’éolien offshore présente cependant également de nombreux avantages :

• Une production plus efficace : les vents offshore sont plus stables, plus puissants et soufflent plus fréquemment que sur terre.
  • Cela conduit non seulement à une production plus importante, mais également à une production plus prévisible, plus proche de la production d’électricité de base que de la production éolienne terrestre, plus intermittente.
  • Dans de nombreuses régions, l’éolien offshore se développe l’après-midi et le soir, lorsque la demande est maximale.
  • La majeure partie de la population mondiale vivant près des côtes, les sites offshore sont souvent très proches des consommateurs.
  • Un bon site éolien en mer peut être beaucoup plus grand qu’à terre. Cela permet une plus grande échelle.
• Moins d’impact environnemental. En réduisant l’utilisation des terres et en ne perturbant pas l’écosystème local avec des routes d’accès et la circulation dans les zones reculées, l’éolien offshore peut être plus respectueux de l’environnement que l’éolien terrestre.
  • La zone restreinte des parcs éoliens peut même aider les écosystèmes marins.
• Moins d'opposition : l'éloignement des centres de population, et la distance de visibilité, limitent fortement l'opposition aux projets éoliens lorsqu'ils sont offshore. Les réactions NIMBY (Not In My Back Yard) sont d’autant moins percutantes.

Selon la profondeur, différents types d'ancrage peuvent être utilisés pour les éoliennes offshore.

Source: Biche

Une fois terminé, le Parc éolien Dogger Bank Situé en mer du Nord, il abritera le plus grand parc éolien du monde. Sa capacité installée sera de 3.6 GW, permettant d'alimenter jusqu'à 6 millions de foyers britanniques par an.

Comment améliorer les éoliennes

Toujours plus grand et plus grand

Une tendance durable dans l’industrie éolienne a été de construire des éoliennes toujours plus grandes et plus puissantes. Dans l’ensemble, cette tendance devrait se poursuivre.

Source: Biche

Une raison essentielle est due à la physique et à la géométrie fondamentales. Doubler la longueur des pales augmente la surface totale balayée de 4x.

Comme la zone balayée détermine la quantité de vent capturé et la production d'électricité, doubler la taille de la turbine quadruple la production, et la doubler à nouveau augmente la production de 16 fois par rapport à la taille initiale.

Un autre facteur d’origine physique est que plus le vent est fort, plus la puissance générée est importante. Il ne s'agit pas d'une conversion directe : si vous doublez la vitesse du vent, vous pouvez générer 8 fois plus d'énergie grâce à la turbine.

Ainsi, des turbines plus grandes ET des vents plus forts peuvent produire 10 fois ou plus la puissance des modèles plus petits.

Des tours plus hautes signifient généralement un vent plus stable et plus fort, augmentant ainsi la production d’électricité.

Aujourd'hui l'éolienne la plus puissante is un prototype de 18 MW by Dongfang électrique, déployé en juin 2024. Il a un diamètre de rotor de 853 pieds (260 mètres). Une seule éolienne sera capable de produire l’équivalent de la consommation électrique annuelle de 40,000 XNUMX foyers.

Les éoliennes deviennent si grandes que le seul moyen réaliste de transporter leurs pales de l'usine au site est le transport aérien. Pour cette raison, la société Raida construit le plus grand projet au mondet, et d'autres comme Aviation en ligne droite étudient le potentiel des dirigeables/zeppelins pour amener les pales d'éoliennes sur place.

Source: Aviation en ligne droite

Enfin, une autre option consiste à construire non pas un pilier géant pour une turbine géante, mais un « mur de turbines » encore plus grand. Certaines unités sont en développement pour des modèles de 40 MW et pourraient atteindre jusqu'à 126 MW.

Un tel système serait particulièrement adapté aux zones où les vents sont très forts et presque constants, comme la mer du Nord.

Source: Recharge Nouvelles

Des éoliennes plus durables et recyclables

Quelle que soit leur qualité de fabrication, les éoliennes sont endommagées au fil du temps, car elles sont exposées à de nombreuses contraintes mécaniques dues au mouvement constant.

Cela a récemment causé quelques problèmes dans l'industrie, notamment Gamesa (Siemens) annonçant au marché que certains moteurs à turbine devraient être remplacés beaucoup plus tôt que prévu, provoquant un mini krach des stocks d'énergie éolienne.

Bien que ces problèmes puissent être résolus en améliorant la durabilité des turbines, un autre problème concerne les pales des turbines.

Jusqu’à récemment, les lames époxy finissaient dans les décharges, ce qui rendait la situation peu écologique. Vestas Wind Systems a récemment dévoilé une nouvelle chimie époxy permettant un recyclage complet. Cela permet à l’industrie éolienne de devenir une chaîne de valeur entièrement circulaire.

Source: Vestas

Nous pouvons nous attendre à ce que le reste de l’industrie emboîte le pas et résolve le problème du gaspillage de matériaux et du remplissage des décharges avec des lames qui ont atteint la fin de leur durée de vie utile.

Énergie éolienne sans pales

Les pales géantes comme les ventilateurs ont été jusqu'à présent la méthode privilégiée pour récolter l'énergie éolienne. Mais ce n’est de loin pas la seule option. De nombreux autres ont été proposés ou sont en cours de développement.

La première idée est turbines à axe vertical. Ces éoliennes sont souvent moins bruyantes, plus petites et conçues pour capter des vents moins forts.

Cela les rend plus adaptés aux environnements urbains ou suburbains, ainsi qu'aux installations sur les toits. Quelques exemples sont les Turbines Windspire ou la Éolienne de Foucault.

Source: Inhabitat

Une autre idée est de renoncer au pilier qui maintient les turbines et de construire éoliennes volantes plutôt. C'est-à-dire aller chercher le vent le plus fort là où ils se trouvent, jusqu'à 300-600m d'altitude. Alors pourquoi ne pas attacher l'éolienne à un ballon flottant rempli d'hélium, comme le modèle Altaeros :

Cela présente d'autres avantages, comme la possibilité de monter et de descendre pour trouver le vent plus fort, éliminant ainsi entièrement le coût des fondations en béton, des piliers, des grues, etc. Le système peut également être facilement redéployé sur de nouveaux sites en quelques heures ou jours seulement.

Enfin, une idée encore plus radicale est récolte du vent immobile. Ceci peut, par exemple, être réalisé en déplaçant des « bâtons » comme depuis Vortex sans lame or Manche à vent, utilisant l’induction électromagnétique pour générer de l’énergie. Cela signifie que le système n'a pas de boîte de vitesses et n'a pas besoin d'huile, ce qui lui confère une plus grande durée de vie.

D'autres systèmes immobiles utiliseront la différence de pression atmosphérique créée par le vent pour produire de l'énergie, comme le Système de toiture Aeromine.

Source: Aéromines

Éoliennes doubles et polyvalentes

Une autre façon d’améliorer les éoliennes est de les utiliser simultanément pour la production d’électricité et d’autres fonctions.

Par exemple, les éoliennes offshore sont déjà solidement ancrées au fond marin et se trouvent relativement loin en mer.

Cela en fait un point d’ancrage potentiel parfait pour d’autres systèmes :

• Pêche passive, comme les poissons en cage, les homards, les crabes, les seiches, etc.
• L'élevage marin, avec la culture de coquillages ou d'algues.
• La pisciculture, comme par exemple le saumon.
• Projets de restauration écologique, comme les récifs coralliens artificiels.
• Récolteur d'énergie marémotrice et houlomotrice, permettant d'utiliser deux fois plus de services d'ancrage et de maintenance pour la production d'énergie.

Source: researchgate

À terre, les opportunités de double usage sont plus limitées, le cas le plus récent étant l’ajout d’une antenne de téléphone portable au poteau de l’éolienne.

Problèmes de l'énergie éolienne

En raison de leur potentiel à produire de l’énergie verte à des moments différents de celui de l’énergie solaire, l’énergie éolienne constitue une excellente option pour décarboner le réseau électrique tout en réduisant le besoin de parcs de batteries coûteux.

Il présente cependant quelques problèmes qui doivent être reconnus.

Danger pour la faune

La faune peut être affectée par les combustibles fossiles et d’autres sources d’énergie, mais aussi par les éoliennes. Cela est particulièrement vrai pour les oiseaux, qui volent souvent trop près des éoliennes et sont tués par les pales qui se déplacent rapidement.

Selon l'étude et le lieu, il semble que chaque turbine tue environ 4 à 18 oiseaux par an, soit 0.45 à 2.8 par GWh généré. Bien qu’il semble élevé, il est éclipsé par rapport aux oiseaux tués par les chats, les voitures ou les pesticides.

Source: La durabilité en chiffres

Cela pourrait toutefois être plus préoccupant pour des espèces spécifiques, en particulier pour les oiseaux de proie comme les aigles. vautours, etc., ainsi que les oiseaux migrateurs. Les chauves-souris peuvent également être gravement blessées par les éoliennes.

Parmi les méthodes d'atténuation proposées pour réduire ce problème figurent :

• L'arrêt de la turbine lorsqu'elle se déplace très lentement est une condition particulièrement dangereuse pour les chauves-souris.
• Évitez de construire des turbines dans les zones utilisées par les rapaces pour les soulèvements et les couloirs de migration.
• Privilégiez quelques grandes éoliennes plutôt que de nombreuses petites.
• Peignez les turbines en noir pour les rendre plus visibles aux oiseaux.

Approvisionnement en terres rares

Une autre préoccupation concernant l’énergie éolienne est que la production d’énergie par turbine dépend d’aimants permanents. Ces aimants nécessitent des minéraux rares comme le néodyme.

Une grande éolienne offshore à entraînement direct équipée de l'un de ces générateurs peut contenir plus de 5 tonnes d'aimants.

Bien que les terres rares ne représentent qu’environ 30 % du poids de ces aimants, cela peut néanmoins représenter des centaines de livres de néodyme par mégawatt d’électricité produit et de plus petites quantités de dysprosium et de terbium.

Alla Kolesnikova – responsable des données et des analyses chez Adamas Intelligence – On Grist

La production de minéraux de terres rares peut être un processus très polluant, et c’est le cas dans l’immense majorité des cas en Chine.

Il faudrait donc non seulement développer des procédés plus propres pour produire des éléments de terres rares, mais aussi un processus de recyclage plus efficace également.

Géopolitique

En parlant de Chine, la domination totale du pays sur la chaîne d'approvisionnement en énergies renouvelables a sonné l'alarme dans les pays occidentaux.

La Chine produit 66 % de la nouvelle capacité de production éolienne mondiale.

Source: données énergétiques

Cette domination est encore plus marquée lorsqu’on regarde d’autres métriques :

• 426 nouveaux modèles d'éoliennes contre 29 hors de Chine sur la période 2020-2024.
• La Chine produit 60 % de la production mondiale de terres rares et en raffine 85 %, dont 92 % de la production d’aimants aux terres rares.

Ainsi, avec la montée des tensions géopolitiques entre la Chine et l’Occident, la chaîne d’approvisionnement éolienne peut être menacée. En théorie, cela devrait aider les producteurs locaux, même si la différence de coûts rend difficile la réduction de la dépendance à l’égard des importations chinoises.

Investir dans l’énergie éolienne

Vous pouvez investir dans des sociétés d'énergie éolienne par l'intermédiaire de nombreux courtiers, et vous pouvez trouver ici, sur titres.io, nos recommandations des meilleurs courtiers en Etats-Unis, Canada, Australie et au Royaume-Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.

Si vous ne souhaitez pas choisir des sociétés d’énergie éolienne spécifiques, vous pouvez également vous tourner vers des ETF comme FNB Global X sur l’énergie éolienne (WNDY), Invesco Wind Energy UCITS ETF (WNDE), ou FNB mondial d’énergie éolienne First Trust (FAN)  ce qui offrira une exposition plus diversifiée pour capitaliser sur l’industrie éolienne.

Ou vous pouvez lire notre article sur le «Top 10 des actions d’énergie éolienne dans lesquelles investir», ainsi que le «Top 10 des actions d’énergies renouvelables dans lesquelles investir"&"Top 10 des stocks de métaux pour batteries et d’énergies renouvelables ».

Investir dans les entreprises éoliennes

1. Ørsted A / S

Le producteur d'énergie danois a été la première entreprise pour créer un parc éolien offshore en 1991 et elle exploite actuellement le plus grand parc éolien du monde.

Elle a connu une transformation massive, depuis 2006, avec 83 % de l’énergie produite à partir de combustibles fossiles, à seulement 8 % encore à partir de combustibles fossiles en 2023, 3 % en 2024, et en passe d’atteindre 99 % de production renouvelable d’ici 2025.

Source: Ørsted

Ørsted a des fermes au Danemark, au Royaume-Uni, en Allemagne, aux États-Unis, à Taiwan et au Vietnam.

La moitié de cette production d’électricité provient de parcs éoliens offshore, et la production terrestre est répartie à peu près également entre les parcs solaires et éoliens terrestres.

La majeure partie de la croissance prévue concerne la production éolienne offshore, suivie par l’éolien terrestre. Ce plan de croissance est entièrement autofinancé sur la base des opérations existantes.

Source: Ørsted

En tant que pionnier et leader de la production d'énergie éolienne, Ørsted est le titre éolien le plus important pour les investisseurs recherchant une exposition au secteur du côté des services publics.

2. Vestas Wind Systems A / S

Vestas est un concepteur, fabricant et installateur d'éoliennes. Avec un total cumulé de 177 GW installés, elle a fabriqué et installé plus d'éoliennes que toute autre entreprise.

La société dispose d’un portefeuille de projets de 29 GW. Elle contrôle 35 % du marché de la fabrication éolienne, hors Chine, contre seulement 20 % en 2010. Elle a également plus de revenus, de commandes et de marges EBIT (bénéfice avant intérêts et taxes) plus élevées que n'importe lequel de ses concurrents.

L’un des problèmes majeurs de l’énergie éolienne était l’impossibilité de recycler les pales, qui finissaient dans les décharges, ce qui en faisait une solution peu écologique à cet égard. Vestas a récemment dévoilé une nouvelle chimie époxy permettant un recyclage complet. Cela permet à l’industrie éolienne de devenir une chaîne de valeur entièrement circulaire.

Source: Vestas

Vestas a globalement surmonté la crise de 2023 dans le secteur de l’énergie éolienne, avec un fort rebond des commandes tiré par l’Europe et l’Asie-Pacifique, malgré une contraction du marché américain.

Source: Vestas

Vestas explore également le potentiel de l'énergie éolienne pour alimenter la première usine d'ammoniac vert au monde, qui pourra ensuite être utilisée pour transporter de l'hydrogène ou produire des engrais sans gaz naturel.

En raison de sa taille, de son avance technologique et de sa marge plus élevée, Vestas constitue un investissement relativement sûr dans la chaîne d'approvisionnement en énergie éolienne, ses éoliennes étant les meilleures du secteur.

3. Terres Rares Lynas Limitée (LYSCF)

Les métaux des terres rares ne sont pas techniquement rares sur terre, bien qu’ils soient souvent difficiles à obtenir car ils sont principalement présents en très faibles concentrations au lieu de minerais denses ou de pépites comme la plupart des autres métaux.

Les métaux des terres rares jouent un rôle déterminant dans l’informatique et les technologies renouvelables, constituant notamment un élément essentiel des aimants permanents nécessaires aux éoliennes, ainsi que dans les moteurs électriques (y compris pour les véhicules électriques) ou les armes avancées.

Actuellement, la majeure partie de la production de terres rares, et plus encore, du raffinage, est réalisée par la Chine. Récemment, la Chine a commencé à « militariser » ce quasi-monopole, notamment en limitant en 2023. les exportations de germanium et de gallium, 2 métaux des terres rares importants pour l'industrie des semi-conducteurs, en représailles aux sanctions commerciales imposées par les États-Unis sur les technologies des semi-conducteurs.

Lynas est un mineur de terres rares possédant des mines en Australie. La société construit également une installation de traitement pour que davantage de ses opérations de raffinage soient effectuées en Australie au lieu de les expédier à des partenaires en Chine.

Ceci sera réalisé avec l'installation de traitement des terres rares de Kalgoorlie est presque terminée (voir le lien pour la vidéo accélérée de la construction) et les installations associées en Malaisie, ainsi qu'un projet qui devrait être opérationnel au Texas d'ici 2025-2026.

À la mi-2024, la première expédition depuis Kalgoorlie a été effectuée, et l'installation devrait augmenter sa production pour le reste de l'année.

Source: Lynas

Les terres rares sont désormais considérées comme un atout stratégique, la vulnérabilité liée à la dépendance à l’approvisionnement chinois étant perçue comme un risque critique, notamment en cas de conflit militaire.

Cela signifie que la production de Lynas pourrait bénéficier d'une prime en cas de crise internationale ou si la Chine décide de restreindre davantage l'exportation d'autres métaux des terres rares.

Il représente également un secteur du marché des matières premières souvent décorrélé à d’autres métaux comme le fer, le cuivre ou le lithium, offrant ainsi une diversification aux investisseurs.