Quelle fin de vie pour les éoliennes ?

L'énergie éolienne, comme toute autre énergie renouvelable, est propre, de plus en plus accessible et exempte d'émissions directes. Mais pour qu'elle soit considérée comme véritablement durable, il est important d'évaluer son impact environnemental notamment en fin de vie. Les premières éoliennes à but commercial mises en service durant la seconde moitié des années 90 atteignent aujourd’hui leur fin de vie opérationnelle, et doivent être démantelées. Que deviennent leurs déchets ? Notre experte en énergie et scientifique embarquée, Beatrice Cordiano, nous en dit plus à ce sujet.

En 2022, la capacité totale de toutes les éoliennes dans le monde a dépassé 906 GW, de quoi fournir plus de 7 % de la production mondiale d'électricité. Les éoliennes sont de plus en plus grandes, de plus en plus hautes, de plus en plus puissantes et permettent d'accéder à une énergie fiable et abondante. Les éoliennes ne tournent pas éternellement, elles sont conçues pour durer au moins 20 ans, et leur durée de vie peut être prolongée si elles sont correctement entretenues. Elles fonctionnent environ 7500 heures par an, soit 150 000 heures et même plus pendant leur durée de vie. L'exposition constante au vent et aux intempéries aura tôt ou tard des effets irréversibles, et c'est à ce moment-là qu'elles devront être mises hors service. C'est ce qui se passe pour la première vague d'installations d'éoliennes en Europe (principalement en Allemagne, au Danemark et en Espagne), qui datent des années 1990 et approchent aujourd'hui l'âge de la retraite.

Une fois qu’un parc éolien atteint la fin de sa durée de vie, trois choix sont possibles : prolonger son exploitation de trois à cinq ans ; entreprendre une opération de repowering - remplacer des anciennes éoliennes par des modèles plus performants, permettant ainsi d'augmenter la production du parc sans augmenter la surface de terrain - ; ou, si aucune de ces alternatives ne s'avère viable, démanteler le parc. D'ici 2030, en Europe, environ 50 000 éoliennes devraient atteindre ou dépasser les 20 ans d'exploitation. À partir de 2030, ce sont 5 700 éoliennes supplémentaires qui seront démantelées chaque année pour être remplacées par des modèles plus performants. Une question se pose : qu’adviendra-t-il de ce parc vieillissant et obsolète ?

Il existe une fausse idée selon laquelle les éoliennes nuisent à l'environnement en raison de leurs composants, qui les rendraient impossibles à recycler. C'est faux, puisqu'environ 96 % d'une éolienne est recyclable. Pour s’en convaincre, il suffit d’examiner la composition de cette technologie.

Coque, mât, engrenages et composants électriques : une éolienne est composée de plus de 8000 pièces ! Pour simplifier, on peut la diviser en quatre parties, chacune ayant des fonctions spécifiques et donc reposant sur des matériaux précis.

• Les fondations, enfouies dans le sol, qui sont faites de béton et de ferraille.
• La tour, qui supporte la nacelle et permet d’y accéder, est essentiellement constituée d’acier.
• En montant, nous trouvons la nacelle, qui abrite le système de conversion de l'énergie mécanique du vent en électricité, et est donc principalement constituée de composants électriques.
• Enfin, le rotor - moyeu et pales - en résine polymère renforcée de fibre de verre et parfois de fibre de carbone.

Si l'on rapporte ces matériaux au tonnage de l'éolienne, on constate qu’elles sont constituées à près de 90 % d’acier et de ciment, à 6 % de fibre de verre, à 3 % seulement de polymères et pour le reste de métaux et de matériaux électroniques. La plupart de ces matériaux sont donc entièrement recyclables. En 2021, le taux de recyclage des éoliennes en France, à l'exclusion des pales, approchait 98 % (96 % avec les pales).

Si le béton peut être concassé, trié et recyclé comme granulat pour d'autres types de béton, notamment pour d'autres éoliennes, ou utilisé comme remblai ; et si l'acier peut être recyclé à l’infini sans perte de propriétés, ce n'est pas le cas pour les pales, qui - c'est bien connu - constituent le point faible du recyclage des éoliennes. Le problème avec les pales réside dans la manière dont elles sont construites. La fibre de verre est composée de fins filaments de plastique et de verre, ce qui rend leur recyclage difficile et coûteux.

Selon les estimations, 1 GW d'éoliennes devrait être démantelé chaque année en France d’ici 2025, ce qui représente 3 000 à 15 000 tonnes de matériaux composites par an. La question du recyclage des matériaux composites n'est pas propre à l'industrie éolienne, les mêmes matériaux étant utilisés par l’industries automobile, maritime et des loisirs, pour les pièces aéronautiques, les coques de bateaux et même les skis. Mais elle est souvent utilisée pour discréditer la durabilité de cette énergie renouvelable. Bien que les pales soient inertes et ne produisent pas d'émissions toxiques (et ne présentent donc aucun danger pour les décharges), leur abandon pur et simple reste un énorme gaspillage de ressources qui s'éloigne des critères de durabilité et de circularité inhérents au paradigme des renouvelables. Si de nombreuses pales de première génération finissent enfouies dans des décharges (sauf en Europe, où l'enfouissement des pales d'éoliennes est strictement interdit), ce n'est pas le cas pour toutes.

Les fabricants et les exploitants se concentrent sur de nouvelles approches, essayant de trouver des moyens de séparer la matrice polymère des fibres de renforcement pour récupérer et réutiliser les matériaux séparément, ou de construire de nouvelles pales en utilisant des matériaux recyclables. Les pales d'éoliennes peuvent ainsi être entièrement réutilisées en tant qu'éléments de structure pour fabriquer des terrains de jeux, des abris à vélos, des barrières acoustiques ou des composants pour de projets de génie civil.

Elles peuvent être recyclées de manière mécanique, broyées et souvent réutilisées comme matériau de remplissage dans les bâtiments : un processus maîtrisé par Veolia, la société française de gestion des ressources, qui utilise des matériaux de pales concassées comme ingrédient pour la production de ciment. Elles peuvent être traitées thermiquement, incinérées et revalorisées comme combustible pour la production d'énergie, et - dans quelques cas - elles peuvent également subir un processus chimique où les fibres sont séparées des résines à l’aide de solvants et de procédés thermiques. C'est ce sur quoi travaille Vestas, le fabricant danois d'éoliennes, testant une technologie de pointe qui décompose les pales dans un liquide à l'aide de produits chimiques peu coûteux, non toxiques et facilement disponibles, ce qui permet de produire des matériaux de haute qualité avec peu d'énergie.

D'autres initiatives cherchent à modifier les matériaux utilisés pour fabriquer les éoliennes, dans le but de concevoir une nouvelle génération de pales fabriquées à partir de thermoplastiques qui sont soit biodégradables, soit peuvent être reconstituées à la fin de leur vie utile, ce qui rend les pales plus durables à fabriquer et plus faciles à recycler. C'est le cas des premières pales entièrement recyclables sur lesquelles le consortium ZEBRA (Zero wastE Blade ReseArch) a travaillé, en les produisant dans l'usine LM Wind Power à Ponferrada en Espagne, avant de les tester et de les commercialiser au Danemark.

Il y a toujours de la place pour l'innovation, notamment en continuant à travailler sur l'éco-conception des composants. Cette pale 100 % recyclable constitue une étape importante et une avancée prometteuse qui peut contribuer à accroître la durabilité dans le secteur de l'énergie éolienne, en attendant de créer une chaîne d'approvisionnement très efficace capable de recycler et de revaloriser tous les composants.

Il va sans dire que, même si la forme actuelle des éoliennes n'est peut-être pas parfaite, leur impact environnemental positif l'emporte de loin sur les aspects négatifs si l'on considère tout leur cycle de vie.