SCHEMA REGIONAL EOLIEN NORD-PAS-DE-CALAIS - EuroTech

SCHEMA REGIONAL EOLIEN
NORD-PAS-DE-CALAIS
Version n° 1 d’avril 2003

Schéma Régional Eolien Nord Pas-de-Calais
3. ETUDE DU GISEMENT EOLIEN DE LA REGION NORD
PAS-DE-CALAIS
3.1. LA PREMIERE ETAPE DE L’ELABORATION DU SCHEMA REGIONAL
EOLIEN CONSISTE A CARTOGRAPHIER LE POTENTIEL EOLIEN DE LA
REGION NORD-PAS-DE-CALAIS.
La cartographie du potentiel éolien est obtenue à partir du modèle numérique WasP version 7.2, Wind Analysis
and Site Program, programme développé par 12 centres météorologiques européens. Disponible sur ordinateur
compatible-PC, le modèle utilise comme données de base, des cartes numériques de relief et de rugosité ainsi
que des données de vent.
Ce logiciel permet le calcul, en tout point de la carte, de la vitesse moyenne du vent par direction et de la
densité d’énergie.
Le logiciel WasP nécessite des données météorologiques ainsi que des données de relief et rugosité.
3.1.1 Données cartographiques
La zone d’étude comprend l’ensemble de la région Nord-Pas-de-Calais, soit environ 12 400 km² pour la
zone de l’étude. Les données cartographiques, cartes 1/25 000ème, SCAN 100 et MNT (Modèle
Numérique de Terrain) au pas de 100 mètres, de l’Institut Géographique National ont été utilisées. Ces
données permettent d’obtenir sous forme numérique les courbes de niveau, et donc l’altitude et la pente
du terrain en chaque point.
Des données de rugosité sont aussi nécessaires. Ces données donnent une description de la rugosité
de surface : plus la rugosité est élevée (des arbres, par exemple), plus le vent est ralenti et plus
l’augmentation de la vitesse avec la hauteur sera importante. En ce qui concerne cette rugosité, 4 types
de zones seront retenues :
‣ Agglomérations (rugosité forte) ;
‣ Bois et forêts (rugosité moyenne) ;
‣ Campagne (rugosité faible) ;
‣ Mers (rugosité très faible).
Autour des stations météorologiques, où une description fine du terrain est nécessaire, la rugosité a été
prise en compte grâce aux repérages sur le terrain complétés de vues photographiques lors d’une
mission sur place.
La cartographie couvre l’ensemble de la région Nord-Pas-de-Calais.
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Schéma Régional Eolien Nord Pas-de-Calais
3.1.2 Données météorologiques
Finalement, nous avons utilisé les données de la station de Lesquin sur l’ensemble de la région, excepté
la zone littorale ouest pour laquelle les données de Calais donnent de meilleurs résultats.
Pour la réalisation de l’atlas éolien, les données des stations de Météo-France ainsi que celles issues
des campagnes de mesures réalisées par Espace Eolien Développement ont été utilisées. La carte cidessous
indique la position de tous les points de mesures disponibles dans la région.
Carte 3 : Localisation des stations météorologiques utilisées, carte réalisée par Espace Eolien Développement
L’impératif technique, imposé par le logiciel WAsP étant de n’utiliser qu’une seule station météorologique
pour chaque domaine de calcul ; nous avons réalisé pour chacune des X stations disponibles des
comparaisons entre les valeurs réelles et les calculs effectués à partir des données de toutes les autres.
Après une première sélection, nous avons gardé les stations météorologiques du réseau Météo-France
de Lesquin et Calais. Le tableau ci-dessous donne les écarts entre les calculs à partir des données de
Calais et Lesquin et la vitesse moyenne mesurée sur chacune des stations de la zone.
Station météorologique Vm en m/s Calcul Calais Calcul Lesquin
Ambleteuse 10 mètres 5,30 + 0,38 - 0,32
Berck-sur-Mer 40 mètres 5,29 + 1,67 + 0,79
Boulogne-sur-Mer 10 mètres 5,77 - 0,29 - 0,78
Calais 10 mètres 5,05 === - 0,53
Carnot 40 mètres 5,74 + 1,14 + 0,27
Coquelles 40 mètres 5,92 + 0,26 - 0,41
Cormont 40 mètres 6,78 + 0,20 - 0,52
Cormont 10 mètres 5,20 + 0,51 - 0,14
Coupelle-Vieille 10 mètres 4,82 + 0,53 - 0,05
Dunkerque 10 mètres 6,03 - 0,41 - 0,90
Eurotunnel 40 mètres 6,46 + 0,13 - 0,53
Fauquembergues 40 mètres 7,51 - 0,19 - 0,88
Fiennes 40 mètres 7,41 + 0,16 - 0,59
Ghyvelde 40 mètres 6,80 - 0,08 - 0,75
Gravelines 60 mètres 7,62 - 0,09 + 0,10
Le Touquet 10 mètres 4,62 + 0,33 - 0,18
Lesquin 10 mètres 4,37 + 0,56 ===
Radinghem 10 mètres 4,32 + 0,52 + 0,01
Reclinghem 10 mètres 5,84 + 0,22 - 0,41
Reclinghem 40 mètres 6,89 + 0,14 - 0,33
Renty 10 mètres 5,18 + 0,62 + 0,01
Renty 40 mètres 6,50 + 0,59 - 0,10
Widehem 10 mètres 5,50 + 1,13 + 0,34
Tableau 2 : Résultats de l’intercomparaison. Sources : Météo-France et Espace Eolien Développement
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3.2. VALIDATION DU MODELE NUMERIQUE
L'estimation de l'énergie récupérable sur la région Nord-Pas-de-Calais a été effectuée à l’aide du logiciel WAsP
(Wind Atlas Analysis and Application Programme, version 7.2 de 2001) développé par différents laboratoires
européens avec l'aide de la Communauté Européenne.
Ce logiciel utilise comme modélisation de la distribution des vitesses du vent une distribution de Weibull à deux
paramètres de la forme suivante :
P(V) = 1 - e -(V/A)k
avec : A : paramètre de vitesse, en m/s
k : paramètre de forme, sans dimension
La procédure de calcul est la suivante :
‣ Recalage météorologique des données de base des différentes stations météorologiques. Il s'agit, en
tenant compte de l'environnement de ces différentes stations, de déterminer la distribution de Weibull de
ces sites en faisant abstraction du relief.
‣ Introduction des données sur la rugosité, les obstacles et le relief environnant le site de référence. Une
cartographie est intégrée sous forme numérique avec indication des lignes de niveau et des rugosités.
‣ Détermination de la distribution des vitesses de vent sur le site de référence.
L'ensemble du calcul est mené par secteur de 30°, soit 12 secteurs. Du point de vue de l’analyse du potentiel
éolien, la zone d’étude n’est pas considérée comme complexe.
Compte tenu du nombre de stations météorologiques disponibles, un recalage du modèle numérique utilisé par
WAsP sera effectué. Il s’agit d’utiliser des stations météorologiques de référence et de calculer avec le modèle
WAsP la vitesse moyenne du vent, Vm, les paramètres A et k de la distribution de Weibull ainsi que la densité
de puissance, Dp en W/m² sur les autres stations. Ce travail a été mené sur toutes les stations disponibles.
3.3. CARTOGRAPHIE REGIONALE DU POTENTIEL EOLIEN
Le calcul du potentiel éolien sera effectué avec un pas de 250 mètres sur l’ensemble de la région Nord-Pas-de-
Calais. En chaque point, sont calculés notamment :
‣ Les paramètres de la distribution de Weibull, A en m/s et k ;
‣ La densité d’énergie, en W/m².
3 niveaux de calcul ont été effectués : 10, 50 et 80 mètres. Le niveau 10 mètres correspond à la hauteur des
stations Météo-France, 50 mètres à l’axe des rotors des éoliennes de 750-800 kW (par exemple les éoliennes
installées à Widehem et Le Portel) et 80 mètres à des rotors des éoliennes de 1500-2000 kW.
Ces fichiers ont été exportés dans un Système d’Information Géographique (Autocad version 2000 et AutoMap)
ainsi que les différentes cartes numérisées. On obtient alors une cartographie comportant les éléments
suivants :
données de terrain
‣ Le relief ;
‣ Les agglomérations ;
‣ Les forêts ;
‣ Les mers.
données de potentiel éolien
‣ La vitesse moyenne du vent et la densité d’énergie à 50 mètres au-dessus du sol sous forme
d’aplats iso-énergie échelonnées tous les 10 W/m² à partir de 200 W/m², ce qui correspond à
une vitesse minimale de 5,4 m/s à 50 mètres au-dessus du sol (c’est-à-dire 2000 heures
équivalent à pleine puissance), soit le début de seuil de rentabilité d’un projet éolien, dans les
conditions économiques 2002 dans le cadre de la 1 ère tranche de 1500 MW, selon la tarification
proposée par l’arrêté du 8 juin 2001 fixant les conditions d’achat de l’électricité produite par les
installations utilisant l’énergie mécanique du vent telle que visées à l’article 2 du décret n° 2000-
1196 du 6 décembre 2000.
Dans la région Nord-Pas-de-Calais, 77 % du territoire est propice, au regard de la ressource éolienne
(supérieur ou égal à 200 W/m²), au développement de l’énergie éolienne.
Dans les zones représentées en blanc sur la carte, il n’est pas exclu qu’il y ait des zones exploitables,
après étude complémentaire.
Le logiciel WasP est un « standard » du marché avec plus de 800 utilisateurs, essentiellement en
Europe. Il existe depuis 1986 et a fait l’objet de plusieurs mises à jour.
Il fonctionne dans des terrains « non complexes », c’est-à-dire dans des zones ou les pentes sont
inférieures à 30 % (pas d’effets de décollement).
Pour que le logiciel fonctionne bien, il faut que le relief soit bien décrit et que les données
météorologiques utilisées soient fiables. Pour le relief, il a été utilisé les données de l’IGN, qui sont
réputées être de bonne qualité ; il ne devrait donc pas y avoir d’erreur sur le relief. Pour les données
météorologiques, il faut être sûr de la qualité des données. Il faut remarquer que Météo-France ne
fournit pas de données avec des décimales et des écarts-types. De plus, il n’y a aucune information
concernant la calibration, l’étalonnage des anémomètres. Il peut donc y avoir un biais en utilisant les
données de Météo-France.
Quel que soit le logiciel utilisé, il faut extrapoler des données de vent à une faible hauteur, 10 mètres, à
une hauteur plus importante, ici 50 mètres. C’est le logiciel WasP qui détermine le profil vertical de la
vitesse du vent, à partir des données de rugosité ; il peut donc y avoir aussi un biais dans cette phase
d’extrapolation.
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