Éoliennes et biodiversité: un nouveau modèle calcule le bon compromis

Des chercheurs de l’EPFL ont développé un outil capable de calculer sur 30 ans la performance d’éoliennes dans le paysage, tout préservant la biodiversité environnante. Testé sur la forêt des Carpates, en Roumanie, cet outil de simulation pourrait être adapté au Jura suisse dont les paysages sont similaires.

Il aura fallu le concours de trois laboratoires de l’EPFL et un partenariat avec la Roumanie pour développer ce nouvel outil. Pour la première fois dans le cadre de l’énergie éolienne, les chercheurs du Laboratoire d’ingénierie éolienne et d’énergie renouvelable (WIRE), du Laboratoire des systèmes écologiques (ECOS) et du Laboratoire des systèmes d’information géographique (LASIG) ont mis leurs données et leur modèles numériques en commun avec des experts de l’Université de Bucarest (centre de recherche CeLTIS).

Leur but? Mettre à disposition d’autorités locales un outil de modélisation qui permette de simuler sur le long terme la performance d’un parc éolien dans un paysage donné. Ceci en tenant compte de l’évolution du paysage et en respectant la biodiversité: le modèle permet par exemple d’y intégrer l’utilisation agricole du terrain. Un point important pour équilibrer une bonne répartition entre les surfaces de culture et de pâturages, plutôt favorables aux vents forts, et celles de forêt naturelle, dont les arbres vont plutôt réduire les performances des éoliennes.

Cette recherche s’inscrit dans le cadre du projet WindLand, financé par le Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique, et d’une coopération scientifique du SCCER-FURIES et d’InnoSuisse avec la Roumanie. L’étude de cas a simulé l’influence de différentes politiques d’aménagement du territoire et son influence sur le potentiel énergétique éolien et la biodiversité dans le Sud des Carpates. Pour l’instant, aucun projet n’y est toutefois prévu.

Ne pas viser la rentabilité maximale

Avec ces données, les autorités désirant implémenter un parc éolien connaissent donc le point limite auquel il faut pousser la production d’énergie et l’hétérogénéité du paysage nécessaire pour garantir la préservation de la biodiversité. Selon l’étude, si la forêt domine dans le paysage, la production d’énergie sera à 60% de son maximum dans 30 ans, pour un indice de biodiversité intermédiaire. A l’inverse, si l’on privilégie au maximum les surfaces de pâturages par la déforestation et une utilisation agricole intensive, la production d’énergie sera maximale mais la biodiversité réduite en raison du paysage banalisé.

Lorsqu’un bon équilibre est assuré, la production d’énergie est maintenue à 70-80% de son maximum et la biodiversité est maximale en raison de l’hétérogénéité du paysage et de la diversité des habitats. Ce modèle multidisciplinaire, axé sur le long terme, a également l’avantage de chiffrer la production d’un parc éolien sur toute sa durée de vie.

Avec son terrain montagneux (de 930 à 1400m) constitué d’une mosaïque de forêts, de champs et de pâturages, avec également des arbres isolés, la topographie et le paysage des Carpates sont similaires à ceux du Jura suisse. Une application helvétique du modèle serait donc possible.

La voie du compromis

« Nos résultats montrent qu’un compromis est possible entre biodiversité et production d’énergie éolienne et que chercher à obtenir immédiatement des performances énergétiques maximales est une erreur », explique Jiannong Fang, collaborateur scientifique au Laboratoire WIRE et premier auteur de l’étude parue dans le numéro de juin de Science of the Total Environment, en partenariat avec l’Institut fédéral de recherche WSL. Le physicien de formation a appris à parler le langage de ses confrères experts en écologie du paysage et biodiversité (ECOS) et géographes (LASIG), ajoutant à son modèle des données économiques, agronomiques, sociales, environnementales et topographiques: « Grâce aux modèles des Laboratoires ECOS et LASIG, j’ai pu améliorer mes prédictions énergétiques et les étendre sur le long-terme, tout en considérant le développement du paysage et de la forêt environnante et en tenant compte de la biodiversité.»

Depuis la chute du communisme, de nombreux pâturages boisés qui recouvraient la moitié de la région des Carpates ont été abandonnés. Or ceux-ci possédaient un fort indice de biodiversité. Ils généreraient en outre de forts vents qui auraient été favorables à l’installation d’un parc éolien. Aujourd’hui, la forêt y reprend ses droits. L’outil développé par l’EPFL vise donc à l’utilisation raisonnée de ces paysages pour la production éolienne, tout en préservant la biodiversité actuelle.

Jiannong Fang imagine affiner les performances du modèle développé jusqu’ici: «L’influence du changement climatique peut légèrement modifier les résultats que nous avons obtenus. Ajouter différents scénarios climatiques, liés par exemple à des variations d’humidité et des modifications de la végétation, préciserait encore plus les prédictions de notre modèle et pourrait faire l’objet d’une future recherche.»

Références

Jiannong Fang, Alexander Peringer, Mihai-Sorin Stupariu, Ileana Pătru-Stupariu, Alexandre Buttler, Francois Golay, Fernando Porté-Agel, “Shifts in wind energy potential following land-use driven vegetation dynamics in complex terrain”, Science of the Total Environment, June 2018. 
(Publié en ligne. Paraîtra dans l'édition d'octobre 2018 de la revue.)

En partenariat avec l'Université de Bucharest et l'Université Nuertingen-Geislingen.

[ Illustration – Crédit / Ioana Stoicescu, University of Bucharest ]