Que sont les éoliennes terrestres et marines ?
Une éolienne convertit l'énergie cinétique du vent en électricité par un rotor à 3 pales tournant à 5-15 tr/min, entraînant via un multiplicateur (sauf direct-drive) une génératrice synchrone à aimants permanents (PMSG) ou asynchrone à double alimentation (DFIG) produisant du courant alternatif transformé en HTA 33-66 kV. Une éolienne terrestre moderne fait 2-6 MW (rotor 90-160 m, mât 100-160 m) ; une éolienne marine atteint 8-15 MW (rotor 180-220 m, mât 120-150 m, fondation à 30-60 m de profondeur pour posé, jusqu'à 1000 m pour flottant). La production annuelle d'une 5 MW terrestre est de 12-18 GWh selon site (facteur de charge 25-35 % terrestre, 40-55 % offshore).
La France compte 22,2 GW d'éolien installé fin 2024 (21,5 GW terrestre + 1,5 GW offshore Saint-Nazaire 480 MW + Fécamp 497 MW + Saint-Brieuc 496 MW). La PPE 2030 vise 33-35 GW terrestres et 5,2-6,2 GW offshore dont 1 GW flottant. Les leaders industriels installés en France sont GE Renewable Energy (siège mondial offshore Boulogne-Billancourt + usines Saint-Nazaire nacelles Haliade-X et Cherbourg pales LM Wind Power 107 m), Siemens Gamesa (Le Havre nacelles SG 14-222 DD et pales B108), Vestas France (Stains commercial), Nordex Acciona, Enercon.
Spécifications techniques et procédés de production
Les éoliennes sont classées par puissance, diamètre rotor et classe de vent IEC. Les modèles offshore atteignent 14-15 MW unitaire en 2025.
Familles de produits et caractéristiques
| Type éolienne | Puissance / rotor | Application typique |
|---|---|---|
| Petite éolienne terrestre IEC III | 2-3 MW, rotor 100-130 m, mât 90-120 m | Sites vent moyen (5-7 m/s), repowering |
| Éolienne terrestre standard IEC II | 3-5 MW, rotor 130-160 m, mât 110-160 m | Parcs terrestres récents (Vestas V162, GE Cypress) |
| Éolienne offshore posée | 8-12 MW, rotor 167-200 m, fondation monopieu | Parcs Manche/Atlantique (Saint-Nazaire, Fécamp) |
| Éolienne offshore Haliade-X record | 14 MW, rotor 220 m, pale 107 m | Dogger Bank UK 3,6 GW + futurs parcs |
| Éolienne flottante (semi-submersible, spar, TLP) | 10-15 MW sur flotteur béton ou acier | Méditerranée, Atlantique grande profondeur |
| Pales composites carbone-verre | Longueur 60-115 m, masse 25-65 t | Fabriquées LM Wind Power Cherbourg, Siemens Le Havre |
| Génératrice PMSG direct-drive | Sans multiplicateur, fiabilité + | Offshore (réduction maintenance) |
| Mât acier conique 3-4 sections | Diamètre 4-6 m base, hauteur 100-160 m | Production Haizea Ferrol, GRI Renewable, CS Wind |
Grades et conditionnements commerciaux
- IEC 61400-1 classe IA : vitesse référence 50 m/s, vent fort (côtes, montagnes)
- IEC 61400-1 classe IIA : 42,5 m/s, vent moyen+ (plateaux, ouverts)
- IEC 61400-1 classe IIIA : 37,5 m/s, vent faible (low wind, grands rotors)
- IEC 61400-3 offshore : extension classe houle, conditions marines salines
- IEC 61400-22 certification : DNV, TÜV, Bureau Veritas - obligatoire avant exploitation
- Garantie disponibilité 95-97 % : contractualisée par OEM sur 5-25 ans (LTSA)
Normes et réglementations
L'éolien est encadré par des normes IEC strictes pour conception, certification, installation, exploitation et démantèlement.
- IEC 61400-1 : conception générale éoliennes terrestres, classes vent, charges
- IEC 61400-3-1 : conception offshore (houle, courants, glace, corrosion)
- IEC 61400-5 : conception pales composites (fatigue, foudre)
- IEC 61400-22 : certification de conformité - obligatoire pour assurance
- IEC 61400-24 : protection foudre (réceptacles bout de pale, descentes)
- IEC 61400-25 : communication SCADA (protocole standardisé)
- EN 50308 : sécurité maintenance accès en hauteur
- ISO 81400-4 : multiplicateurs (engrenages, boîtes de vitesse)
- IEC TS 61400-26 : disponibilité, calcul KPI production
- Arrêté ICPE 2980 : éoliennes terrestres > 12 m, étude d'impact, distance habitations 500 m
- Loi ESSOC + AO CRE : appels d'offres CRE 4 (terrestre) et AO offshore (DGEC)
Procédés industriels détaillés
La fabrication combine moulage composite des pales, mécanosoudage des mâts acier, usinage des pièces forgées et assemblage nacelle.
1. Moulage pales composites carbone-verre
Les pales modernes (60-115 m) sont fabriquées par infusion sous vide de résine époxy dans des préformes verre-carbone (mèches unidirectionnelles + tissus biaxiaux/triaxiaux). Le moule en deux demi-coquilles intègre cœur balsa ou mousse PVC pour rigidité. Cuisson 80-100 °C pendant 8-16 h. Collage des deux demi-pales avec adhésif époxy structurel. Bord d'attaque protégé par tape polyuréthane anti-érosion. Récepteurs foudre intégrés. LM Wind Power Cherbourg fabrique la pale 107 m du Haliade-X (record mondial).
2. Fabrication mât acier conique
Le mât est constitué de 3-4 sections coniques (diamètre 4-6 m base, 3-4 m sommet, hauteur totale 100-160 m). Tôles acier S355 ML épaisseur 20-50 mm sont roulées et soudées longitudinalement (TIG/MIG/SAW), puis circulairement entre viroles. Brides forgées aux extrémités pour assemblage boulonné M48-M64 (1000-2000 boulons par bride). Métallisation zinc + époxy + polyuréthane (5 couches, 300-500 µm). Protection cathodique offshore (anodes sacrificielles aluminium). Producteurs France : Haizea Wind, GRI Renewable Industries, CS Wind.
3. Usinage et assemblage nacelle
La nacelle (chassis acier moulé ou mécanosoudé) abrite hub rotor, multiplicateur (sauf direct-drive), génératrice PMSG ou DFIG (puissance 5-15 MW), convertisseur back-to-back IGBT, transformateur HTA 33-66 kV, système yaw orientation, système pitch contrôle pales. Hub fonderie acier GS-42CrMo4 (40-100 t). Multiplicateurs planétaires 3 étages (ratio 1:100) Moventas, Winergy, ZF Wind Power. Assemblage GE Saint-Nazaire (Haliade-X), Siemens Gamesa Le Havre (SG 14-222 DD direct-drive).
4. Fondations monopieu, jacket, gravitaire ou flottante
Offshore posé : monopieu acier (diamètre 8-10 m, longueur 70-100 m, masse 800-2000 t) battu dans le fond marin par marteau hydraulique IHC S-3000. Alternative jacket treillis 4 pieds (eaux profondes 30-60 m) ou gravitaire béton (zones rocheuses). Flottant : flotteur semi-submersible (concept Principle Power WindFloat, BW Ideol Damping Pool, Saipem Hexafloat), spar (concept Hywind Equinor) ou TLP. Fabrication flotteurs Bouygues TP, Eiffage Métal.
5. Installation, mise en service, exploitation O&M
Installation terrestre par grue mobile 800-1600 t (Liebherr LR 11000) en 1-3 jours. Offshore par navire jack-up Aeolus, Bold Tern, Voltaire (Jan De Nul, capacité 14 MW). Mise en service : tests SCADA, courbe de puissance, validation acoustique. Exploitation O&M (Operations & Maintenance) sous contrat LTSA (Long Term Service Agreement) OEM ou ISP indépendant : maintenance préventive 2 visites/an, corrective sur alarme SCADA, grandes révisions tous les 5-10 ans (remplacement multiplicateur, génératrice). Coût LCOE 50-70 EUR/MWh terrestre, 60-90 EUR/MWh offshore posé, 100-130 EUR/MWh flottant.
Le marché français
La France compte 22,2 GW d'éolien installé fin 2024 dont 21,5 GW terrestres répartis sur 9300 mâts dans 2150 parcs (régions leaders : Hauts-de-France 5,9 GW, Grand Est 4,4 GW, Occitanie 1,8 GW, Centre-Val de Loire 1,6 GW) et 1,5 GW offshore (Saint-Nazaire 480 MW mis en service 2022, Fécamp 497 MW 2024, Saint-Brieuc 496 MW 2024). La production éolienne 2024 atteint 47 TWh soit 9,5 % de la consommation électrique française.
Les industriels installés en France sont GE Renewable Energy (siège mondial offshore Boulogne-Billancourt 600 emplois R&D, usines Saint-Nazaire nacelles Haliade-X 12-14 MW + Cherbourg pales LM Wind Power 107 m, Montoir mâts), Siemens Gamesa Renewable Energy (Le Havre site intégré nacelles SG 14-222 DD + pales B108 + 750 emplois, démarrage 2024), Vestas France (Stains commercial + service), Nordex Acciona (turbines AW3000), Haizea Wind (mâts Brest), GRI Renewable Industries (mâts Bordeaux), Bouygues TP-Travaux Publics (fondations gravitaires offshore), Eiffage Métal (jackets).
La PPE 2024-2033 vise 33-35 GW terrestres + 5,2-6,2 GW offshore en 2030, montant à 18 GW offshore en 2035 dont 1 GW flottant initial puis montée en charge. 7 parcs offshore en construction ou attribués (Saint-Nazaire 480 MW, Saint-Brieuc 496 MW, Fécamp 497 MW, Courseulles 448 MW, Dieppe 496 MW, Yeu-Noirmoutier 496 MW, Dunkerque 600 MW). 4 parcs flottants pilotes (Provence Grand Large 24 MW, EolMed 30 MW, Eoliennes Flottantes Golfe Lion 30 MW, Groix Belle-Île 28 MW). 6 nouveaux AO offshore lancés 2023-2025 dont AO5 Sud Atlantique 1 GW et AO6 Bretagne Sud flottant 250 MW. Plan investissement industriel France 2030 alloue 2,5 Mds€ aux énergies renouvelables.
Applications et débouchés industriels
L'éolien français équipe les programmes EPR2, transition électrique RTE et exporte vers Europe et Amérique du Nord.
- RTE - Schéma directeur HVDC : raccordement parcs offshore via plateformes HVDC 320 kV (RTE + Hitachi Energy)
- Saint-Nazaire 480 MW (EDF Renouvelables + Enbridge) : 80 turbines GE Haliade 150-6 MW, mise en service 2022
- Fécamp 497 MW (EDF + Enbridge + WPD) : 71 turbines Siemens SG 7-MW, mise en service 2024
- Saint-Brieuc 496 MW (Iberdrola) : 62 turbines Siemens SG 8-MW, mise en service 2024
- Dunkerque 600 MW (EDF + Innogy + Enbridge) : 46 turbines Siemens SG 14-222 DD, mise en service 2027
- Provence Grand Large 24 MW (EDF + Enbridge) : 3 turbines flottantes Siemens 8 MW, premier parc flottant France 2024
- Eoliennes Flottantes Méditerranée AO5 : 250 MW Bretagne Sud + 250 MW Sud Atlantique flottants
- Repowering parcs terrestres 2000-2010 : remplacement turbines 1-2 MW par modèles 4-5 MW (gain x2-3 production)
Questions fréquentes
Quelle puissance unitaire pour une éolienne récente ?
Terrestre : 4-5 MW (rotor 130-160 m, mât 110-160 m). Offshore posé : 8-14 MW (Siemens SG 14-222 DD, GE Haliade-X 14 MW). Offshore flottant : 8-15 MW. Les modèles 5-6 MW pour onshore et 14 MW pour offshore sont les standards déployés en 2025.
Quel est le facteur de charge moyen ?
Terrestre France : 25-30 % (5800-7500 h équivalent pleine puissance/an). Offshore posé : 40-50 % (Saint-Nazaire 38 % observé). Flottant : 45-55 % (vents plus stables grande profondeur). Ces facteurs sont 2 à 3 fois supérieurs au PV (15 % France).
Quel coût de l'électricité éolienne (LCOE) ?
Terrestre AO CRE : 60-70 EUR/MWh. Offshore posé : 44 EUR/MWh sur AO 2022 Centre-Manche, 60-90 EUR/MWh sur parcs en service. Flottant : 100-140 EUR/MWh actuellement, cible 60-80 EUR/MWh d'ici 2035 avec industrialisation.
Quelle durée de vie et démantèlement ?
Durée de vie 20-25 ans terrestre, 25-30 ans offshore. Garantie OEM 2-5 ans, contrat LTSA 5-25 ans. Démantèlement obligatoire fin de vie : recyclage 90-95 % en masse (mât acier, nacelle), pales composites recyclage en cours d'industrialisation (Veolia + Vestas, broyage + co-incinération cimenterie ou recyclage thermolyse).
Quelle distance minimum aux habitations ?
Arrêté ICPE 2980 du 26/08/2011 : 500 m minimum entre mât et zone destinée à habitation (parfois étendu à 1000 m par préfet selon configuration). Étude acoustique obligatoire (≤ 5 dB(A) émergence le jour, ≤ 3 dB(A) la nuit). Étude paysagère et impact biodiversité (avifaune, chiroptères) obligatoire.