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Les vents en Suisse | ||||||||
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Le vent, une énergie capricieuse ? Il est difficile en effet de trouver le lieu idéal du moulin. Pour déterminer un site, il ne suffit pas de consulter sa "Rose des vents" : en fait, une analyse très minutieuse des reliefs s'avère indispensable. | ||||||||
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Lorsque l'on choisit des sites pour la production d'énergie éolienne, le relief est de première importance. En théorie, le vent est la seule énergie renouvelable offrant un prix de revient au kw/h comparable à celui de l'énergie hydraulique. En pratique, il est indispensable de choisir minutieusement les sites d'exploitation. La difficulté du choix s'accentue encore lorsque la puissance de l'installation projetée est petite. Si un site est réputé bien venté, il ne l'est peut-être que quelques heures par année. Un effort particulier est donc entrepris pour tenter de caractériser les sites candidats. Enfin, de nombreux coûts fixes obligent à envisager une insallation d'une certaine taille mais son insertion dans le paysage impose, elle, des restrictions. L'Institut de Géographie de l'Université de Fribourg a établi, à partir d'une douzaine de stations de référence dont la station test de Sool dans le Jura bâlois, le potentiel éolien des grandes régions géographiques de la Suisse: quelle force et quelle fréquence de vent y rencontre-t-on normalement ? Les vents locaux ou régionaux et leurs caractères Les brises de vallée Les brises de vallée sont parmi les vents locaux les plus accentués connus en Suisse. Elles sont surtout sensibles en été, par beau temps, dans la deuxième partie de la journée. Elles sont plus fortes à l'entrée des grandes vallées alpines et subissent, en certains lieux, des accélérations dues à la topographie locale. Elles sont de ce fait très variables d'un endroit à un autre. Leur utilisation énergétique exigera donc une étude locale fig 1. En Suisse les brises de vallée ont une origine thermique que l'on pourrait expliquer de la manière suivante: Pendant les journées ensoleillées d'été, alors que les reliefs sont en partie libérés de la neige, les hauts massifs deviennent des surfaces chaudes sur lesquelles l'air se réchauffe et se met en ascendance, devient spécifiquement plus léger et s'élève, aspirant dans son sillage l'air des fonds de vallée ou du Moyen-Pays: la brise de vallée fig 1. Plus l'espace où se fait l'ascendance est vaste et élevé, plus la masse d'air en mouvement est volumineuse. Si la topographie de canalisation est large au départ puis connaît des rétrécissements et des élargissements, l'écoulement sera objet de ralentissements ou d'accélérations: un élargissement de vallée faisant suite à un goulet permettra aux masses d'air situées à quelques centaines de mètres du sol de plonger localement en accélérant leur vitesse. Les brises de montagne Les brises de montagne sont beaucoup plus faibles que les brises de vallée; elles n'entrent pas en considération dans la production d'énergie car leur vitesse moyenne annuelle à proximité du sol atteint rarement 3 à 4 m/s. En Suisse leur origine thermique s'explique ainsi fig. 2. Pendant la nuit, été comme hiver, les régions élevées se refroidissent intensément par suite du rayonnement infrarouge du sol; l'air au contact du sol se refroidit à son tour et s'écoule vers les régions de basse altitude en se rassemblant dans les vallées secondaires et principales. Les brises lacustres Les brises lacustres ont aussi une origine thermique. L'ampleur de leurs mouvements n'est cependant pas aussi grande que celle des brises de vallée et leur vitesse est également plus modeste. En compulsant les données recueillies par l'ensemble du réseau ANETZ (Automatisches Netz der Schweizerischen Meteorologischen Anstalt, réseau automatique de l'Institut Suisse de Météorologie), on peut être surpris de constater que le nombre de stations offrant une ventilation suffisante à priori pour qu'on les retienne dans une prospection générale à production d'énergie éolienne est assez restreint. Les grands ensembles topographiques et leurs conditions de ventilation A la suite des travaux d'analyse réalisés par notre groupe d'étude, nous sommes en mesure de proposer une carte d'ensemble carte 1 et un tableau synthétique tab 1 qui permettent une première approche des qualités éoliennes d'un lieu. Le tableau synthétique concerne exclusivement les espaces dépourvus de couvertures forestière ou urbaine. Il partage le territoire helvétique selon ses grandes régions naturelles: Jura, Moyen-Pays, contreforts nord-alpins, Hautes-Alpes et contreforts sud-alpins. Le Jura Les vents généraux (appelés vents synoptiques) du secteur SSO à SO sont guidés et canalisés (sans entraves ou presque) par le Jura. Ils y soufflent donc de façon régulière et assez forte. Ceux du secteur O à NO escaladent transversalement la chaîne. L'accentuation progressive du relief à partir de la plaine de la Saône permet le maintien d'une vitesse relativement forte, qui s'accélère nettement sur les lignes de faîtes. Dans les vaux le courant en revanche est fortement freiné. Parmi les sites qui peuvent être retenus dans le Jura, on retrouve les paysages suivants: - Les grandes vallées longitudinales largement ouvertes vers le N ou le NE, ou encore vers le S et le SO, dans lesquelles les vents synoptiques de mêmes orientations trouvent des canalisations favorables. Des brises thermiques locales peuvent parfois apporter un léger complément à la ventilation synoptique. - Les sites de col situés entre 1'000 et 1'400 mètres, en deçà de la limite des forêts, ou situés entre 1'400 et 1'600 mètres, soit à proximité de cette limite, échappent parfois à la canalisation favorable relevée ci-dessus. Ils ouvrent cependant souvent des brèches qu'empruntent les vents synoptiques du secteur O à NO et parfois du SE. - Les lignes de faîtes du Jura s'exposent sans obstacles aux vents synoptiques de tous les secteurs; le vent du SE est le moins fréquenté en raison de l'important obstacle des Alpes sur cet axe, mais aussi de ventilation du continent. Le Moyen-Pays suisse Les vents synoptiques qui peuvent déployer leurs effets sur la cuvette du Moyen-Pays suisse sont ceux qui soufflent du N à E ou du SSO à SO. Ces vents sont tantôt ralentis, tantôt accélérés par la topographie locale mais restent toujours relativement faibles. En revanche, les vents du SO à NNO et du S à SE sont fortement entravés par les barrières jurassiennes et alpines et leur vitesse moyenne annuelle ne dépasse guère 3 m/s. - Les sites du Moyen-Pays susceptibles d'offrir une ventilation digne d'intérêt sont les reliefs dégagés culminant à plus de 800 mètres tels que le Napf. Seuls les vents synoptiques des secteurs N à NE ou S à SO y présentent une certaine régularité. Les contreforts nord-alpins Les contreforts nord-alpins sont, comme le Jura, soumis à des vents relativement forts, issus des mêmes secteurs. Dans ce cas, la topographie est moins uniforme et les conditions varient beaucoup d'un point à un autre. Les reliefs, dômes ou crêtes s'avançant en direction du Moyen-Pays reçoivent souvent de plein fouet les vents synoptiques soufflant du secteur SSO à NNE. Leurs conditions de ventilation sont plus favorables aux reliefs plus en retrait, à proximité de la ligne de faîte des Alpes, où les régimes locaux deviennent légion. - La zone des cols, même au-dessus de 1'700 mètres, est donc moins bien ventilée, sauf par les vents du S à SE qui y soufflent vigoureusement pendant les épisodes de foehn. - A basse altitude, les grandes vallées pénétrantes (généralement épargnées par les vents synoptiques mis à part le foehn) connaissent ici ou là des brises accélérées variant en fonction de la topographie, du type de temps et surtout des saisons. Dans certaines grandes vallées transversales, les vents synoptiques du NO à NE et du S s'ajoutent parfois aux brises thermiques pour améliorer la ventilation régionale. Les Hautes-Alpes Sur les Hautes-Alpes, à partir de la limite des forêts, sur les cols tout comme sur les lignes de faîtes principales ou secondaires, les vents synoptiques se font à nouveau vigoureux. Les reliefs les canalisent souvent dans des directions précises, si bien que les roses des vents ne permettent guère de dire à quel type de vent général (synoptique) ils appartiennent. - Les grandes vallées longitudinales échappent le plus souvent à l'influence des vents synoptiques, si bien que ce sont surtout les brises thermiques qui balaient les fonds de vallée. Les contreforts sud-alpins Le versant sud des Alpes manque de stations de mesure englobées dans le réseau ANETZ; les stations qu'on y trouve se situent généralement à basse altitude et sont de ce fait peu exposées à une forte ventilation; une prospection systématique des zones plus élevées paraît souhaitable. Exemple d'utilisation du tableau et de la carte synthétiques A partir de la carte carte 1 et du tableau synthétiques tab 1 il est possible d'établir une première appréciation de la valeur d'un site candidat à l'installation d'une éolienne. La vitesse moyenne annuelle du vent peut être estimée avec une précision de ± 1 m/s. La typologie des sites permet d'établir un lien entre un site potentiel et les stations de référence. La station de référence retenue permet d'évaluer l'énergie que produira une éolienne. La typologie d'un site candidat dépend de la région géographique naturelle et de la morphologie du paysage dans lequel il se trouve, de la couverture végétale et de l'altitude. A titre d'exemple, nous avons choisi le site du Sool dans le Jura bâlois.
Nous constatons qu'il s'agit du type A 3 qui permet d'espérer une vitesse moyenne de 5 m/s. Si l'on tient compte de données complémentaires concernant la rugosité du sol et de la présence proche ou lointaine d'obstacles, la vitesse moyenne annuelle prévue par le tableau peut être corrigée à la hausse ou à la baisse. Dans notre exemple, les reliefs environnants et divers autres obstacles sont susceptibles d'abaisser la moyenne annuelle attendue au niveau de la vitesse effectivement mesurée sur ce site: 3.8 m/s. La rentabilité d'un site éolien dépend aussi d'autres facteurs. Les stations de référence Les échelles d'analyse Pour procéder à notre étude nous avons retenu, outre le site du Sool, onze stations du réseau ANETZ qui nous servent maintenant de sites de référence. Nous les qualifions en fonction de trois échelles d'analyse: le site, l'échelle locale et l'échelle régionale. Le site Le site où sont implantés les appareils revêt une grande importance pour la précision des mesures enregistrées. On pense aux turbulences qui naissent à l'avant ou à l'arrière d'éventuels obstacles, aux abris créés par les constructions, les bosquets, les haies, arbres, etc. L'échelle locale Les obstacles évoqués ci-dessus peuvent aussi répercuter leur action sur une surface bien plus vaste que celle du lieu des mesures. L'effet brise-vent est souvent perçu, sous le vent, jusqu'à une distance dépassant trente fois la hauteur de l'obstacle. Il convient donc, dans l'appréciation d'un site, de tenir compte de tous les obstacles qui peuvent se présenter dans un rayon de 200 mètres au moins du point de mesure; c'est dans cet esprit qu'a été établie la fiche concernant chacune des différentes stations de référence. L'échelle régionale Dans les fiches d'analyse des douze sites de référence on a tenu compte, pour l'appréciation de l'implantation régionale, de tous les obstacles topographiques importants qui se placent dans un rayon allant jusqu'à deux kilomètres. En appliquant la même norme qu'en ce qui concerne les brise-vents locaux, cela signifie que dans l'espace en question tous les reliefs dominant le point de mesure de 10 à 100 mètres sont signalés. Description d'une station de référence Le descriptif suivant contient, comme pour chacune des stations de référence, les données nécessaires à l'évaluation d'un site candidat à une installation éolienne. La station est représentative d'un type de site qui est donné dans la première partie du descriptif. Nous présenterons ici le type D1 (Alpes, vallées longitudinales) par la station de Visp (Viège) fiche 1. Toutes les valeurs se réfèrent aux moyennes horaires des années 1981-1985. La description de la station comporte: ¥ Des données concernant la situation de la station (altitude, topographie, coordonnées kilométriques nationales et coordonnées géographiques). ¥ Des moyennes mensuelles et annuelles concernant: v, la vitesse du vent A, paramètre de position de la dis- tribution Weibull [m/s] k, paramètre de dispersion de la distribution Weibull [sans dimen- sion] Pth, la puissance théorique d'après Betz [W/m2] ¥ Des moyennes horaires [m/s] en variation annuelle et journalière. Les courbes isoplèthes se présentent à la manière de courbes de niveaux d'égales valeurs horaires. ¥ Des distributions de fréquences: fréquence relative de la vitesse du vent fréquence cumulée des vitesses du vent fréquences relatives des directions et des forces des vents (roses des vents). Les directions dominantes sont indiquées par A et B. L'espace est divisé en 36 directions représentant un secteur de 10°. Les secteurs sont divisés à partir du centre en 4 classes de vitesse dont la fréquence relative est figurée par son extension sur le rayon. L'échelle des fréquences est donnée en pour cent par le cercle entourant la rose des vents. 100% représentent toutes les situations avec une vitesse du vent > 0 m/s. ¥ Des reliefs sous forme de blocs-diagrammes montrent la topographie aux environs de la station de mesure. Les directions d'observation A et B sont choisies dans les axes des vents dominants d'après les données des roses des vents. Prof. Roten Michel Claude Collet Institut de Géographie
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Universitas Friburgensis novembre 92 |
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