L’autonomie énergétique de l’île d’El Hierro : quand le rêve devient réalité

« La centrale hydro-éolienne d’El Hierro est techniquement opérationnelle. Le chantier est terminé, la construction est achevée » souligne d’emblée Gonzalo Piernavieja Izquierdo, directeur scientifique du projet et dont le laboratoire (ITC Canarias) est installé sur l’île voisine de Grande Canarie. « Mais nous attendions la publication de la réforme énergétique qui vient d’être adoptée en Espagne. Cette réforme brutale vient d’être publiée vendredi 12 juillet au bulletin officiel de l’état, et nous sommes actuellement en train de l’interpréter. »

La viabilité du système d’El Hierro dépend du tarif d’achat avec lequel va fonctionner le système. Il n’y a pas que l’archipel canarien qui est concerné, mais toute l’Espagne continentale. « Le système symbiotique  hydro-éolien d’El Hierro entrera en fonctionnement en septembre-octobre 2013, c’est à présent sûr, il  est prêt à fonctionner » insiste le scientifique. L’île deviendra ainsi électriquement autonome.

Le projet d’El Hierro consiste à utiliser l’énergie éolienne(photo ci-dessous), très abondante dans cette région du monde, pour stocker dans un bassin en altitude de l’eau douce provenant de l’océan mais dessalée. « L’idée a émergé il y a 20 ans et la volonté politique est apparue en 1999. La construction a commencé en 2008, et s’est terminée cette année » explique Gonzalo Piernavieja Izquierdo. L’énergie éolienne est ainsi convertie sous forme d’énergie potentielle. Quand il y a beaucoup de vent, l’électricité éolienne alimente des pompes qui transfèrent l’eau dans un bassin situé à environ 700 mètres au-dessus du niveau de la mer. Et quand la production éolienne est insuffisante, l’eau redescend, ce qui permet ainsi de générer de l’électricité, tout comme dans une station hydroélectrique classique.

Il s’agit d’une STEP, une Station de Transfert d’Energie par Pompage. En France, les 5000 MW de STEP dès à présent en place (photo ci-dessous), surtout dans la moitié sud du pays, assistent la production électrique en ruban des centrales nucléaires et offrent une adaptation rapide aux variations de la demande. Dans le cadre d’une baisse d’un tiers de la part du nucléaire dans l’hexagone, engagement pris par le président la république François Hollande, ces STEP pourraient bien entendu être mises à profit pour intégrer de hauts niveaux d’éolien terrestre et de solaire photovoltaïque, des énergies renouvelables fluctuantes.

Le mariage canarien de l’eau et du vent, une approche très innovante

« Le projet comporte beaucoup d’innovation technologique », souligne Gonzalo Piernavieja Izquierdo, directeur de la division recherche et développement au centre scientifique ITC Canarias. « Il n’est pas possible de simplement mettre un parc éolien et une station hydroélectrique, l’intégration est ce qui est le plus complexe. Nous sommes dans un système isolé. »

Il faut de plus respecter les exigences de l’opérateur du réseau, notamment en termes de sécurité. « Notre système est capable de réguler puissance, tension et fréquence, de compenser de manière synchrone. Nous avons notamment intégré des volants d’inertie, permettant des ajustements très fins. » Ceux-ci constituent une forme de stockage. Quand de l’énergie est produite en excès, la vitesse de rotation du volant augmente. Il y a ainsi conversion de l’énergie en énergie de rotation.

Quand au contraire la production d’énergie de vient insuffisante pour répondre à la demande, une partie de l’énergie de rotation est récupérée, ce qui permet de combler le déficit. Les volants d’inertie ont ainsi un rôle tampon. Les volants d’inertie de dernière génération sont en fibre de carbone, en suspension magnétique, et opèrent sous vide entre 20 000 et 50 000 rotations par minute. Il est possible de faire varier leur vitesse très rapidement, ce qui permet une réponse optimale.

« Le système est paramétré pour utiliser en priorité l’éolien direct quand la ressource éolienne est disponible, puis la composante plus classique, c’est-à-dire l’hydro, puis seulement si nécessaire la centrale diesel », indique Gonzalo Piernavieja Izquierdo. La structure qui gère le projet, Gorona Del Viento SA, a fait appel à la société française Cap Ingelec pour relever les défis de stabilité posés par la ferme hydroéolienne. « La production des éoliennes est très aléatoire, avec beaucoup de pollution en fréquence et tension », explique le scientifique. « La transformation de l’énergie hydraulique, quant à elle, dépend essentiellement des temps de réaction des actionneurs de conduites d’eau forcée. Cap Ingelec a mené à bien ce projet innovant en résolvant les principales difficultés de stabilisation du réseau électrique. »

Un coût du kWh éolien particulièrement bas grâce à l’abondance de la ressource éolienne

Gonzalo Piernavieja Izquierdo met en avant la pertinence du choix de l’éolien dans la région macaronésienne. « Dans l’archipel canarien, nous avons de très bons vents, selon les sites, cela varie entre 3 500 et 5 000 heures par an. Nous avons  4 000 heures sur le site où va être implanté le parc éolien d’El Hierro. » Avec un facteur de capacité de 42 %, le parc éolien produira chaque année environ 46 GWh. Plus le facteur de capacité est élevé, plus l’investissement réalisé est rentable. « Le coût du kilowattheure en sortie de parc éolien sera de 4 centimes d’euro ».  C’est inférieur d’1 centime au coût de production du kWh nucléaire historique en France, 2,5 fois inférieur à celui du kWh nucléaire nouvelle génération (EPR), et 8 fois inférieur à celui du kWh produit actuellement dans l’île canarienne à partir de combustibles fossiles importés. Mais même si l’équation économique est très favorable, un tarif d’achat garanti est néanmoins nécessaire pour assurer la viabilité du système.

Dans la mesure où 70 % de la production éolienne passeront par la « pile à eau », et que les pertes liées à ce stockage sont d’environ 19 %, la station hydro éolienne fournira globalement environ 40 GWh. En 2009, l’île a consommé 42 GWh d’électricité, ce qui correspond à une puissance moyenne d’environ 4,8 MW. La puissance éolienne délivrée par le parc qui a été installé sur l’île n’est pas constante, et varie entre 0 MW et 11,5 MW. Il arrive que la production éolienne soit faible alors que la demande de l’île est en pointe. La STEP joue ici un rôle essentiel. Elle se compose d’un bassin inférieur de 150000m3, d’un bassin supérieur de 556000 m3 situé à 658 mètres au-dessus du bassin inférieur, d’une station de pompage de 6 MW et d’une station de turbinage de 11,3 MW. 150 000 m3 suspendus à 658 mètres correspondent à une énergie électrique disponible de 217MWh, ce qui permet d’avoir deux jours d’autonomie complète pour l’île (jours sans aucun vent).

Des véhicules 100% électriques propulsés grâce aux vents alizés

Produire une électricité d’origine renouvelable n’est pas suffisant pour les élus de l’île. Ils veulent mettre fin à leur addiction envers le pétrole.  « Sur El Hierro il y a dès présent trois bornes de recharge pour véhicules électriques. » Un accord a été signé entre  l’entreprise Endesa, le Cabildo (municipalité) d’El Hierro et le groupe français Renault-Nissan qui dispose de toute une gamme de véhicules électriques. « Quinze bornes additionnelles vont être ajoutées, il y a une volonté politique pour cela » estime Gonzalo Piernavieja Izquierdo.  L’objectif en perspective est de convertir intégralement le parc automobile de l’île à l’électrique, et de se servir de l’ensemble des batteries de cette flotte automobile pour aider le réseau électrique (approche dite V2G-G2V, Vehicule-2-Grid/Grid-2-Vehicule). Cinq mille batteries de 24 kWh, c’est 120 MWh, c’est-à-dire une journée d’autonomie électrique pour l’île. « Nous sommes en relation avec des responsables d’entreprises  pour étudier la mise en place d’une Smart Grid. Notre objectif est que plus une seule goutte de pétrole ne soit importée sur notre île » indique Javier Morales, un élu de l’île.

La première île du monde à devenir véritablement autonome  

El Hierro est vraiment une île pionnière. Certes l’île danoise de Samsø – tout comme les Fox Islands du nord-est des États-Unis – produit avec ses éoliennes plus d’électricité que n’en consomme la population de l’île. Mais Samsø est reliée par câbles sous-marins au reste du Danemark, et les Fox Islands à l’État du Maine, ceci afin de gérer les fluctuations de la production éolienne. La production éolienne insulaire est injectée dans le réseau électrique danois, réseau géré de manière éco-intelligente, notamment via des transferts électriques avec la Norvège, et qui est capable ensuite de s’adapter à la demande de tous les habitants du Danemark dont ceux de Samsø. Il ne s’agit donc pas d’une île à proprement parler indépendante sur le plan énergétique, mais plutôt d’une île ayant établi un lien symbiotique avec le reste du Danemark, pays qui est lui-même dans une relation symbiotique avec la Norvège. « Dans le cas des îles de l’archipel canarien (2 millions d’habitants au total), du fait de la profondeur océanique [plus de 3000 mètres ndlr] rendant très difficile l’interconnexion avec la péninsule ibérique et l’interconnexion également des îles entres elles, l’insularité conduit à la nécessité d’installer des systèmes électriques isolés », souligne Gonzalo Piernavieja Izquierdo. Il en résulte qu’il n’est pas envisageable d’imiter Samsø ou les Fox Islands. El Hierro ne peut faire appel qu’à elle-même.

Le projet El Hierro 100 % énergies renouvelables est unique ; à ce stade, aucune autre île au monde n’est 100 % autonome en énergie, au sens strict. «  Nous avons 5 autres projet de couplage de l’éolien avec le pompage-turbinage sur l’ensemble de l’archipel canarien » s’enthousiasme Gonzalo Piernavieja, natif de l’archipel. « Il y a eu aussi beaucoup de visites de personnes étrangères très intéressées par ce que nous faisons. »

Les îles africaines du Cap Vert suivent le modèle canarien

L’ITC Canarias a une mission de conseil direct auprès du gouvernement des îles du Cap Vert, au large des côtes sénégalaises. « Celui-ci veut notamment mettre en place sur l’île de Brava (6000 habitants, ndlr) le même système symbiotique hydro-éolien que celui en place sur l’île d’El Hierro » se réjouit Gonzalo Piernavieja Izquierdo. Cet archipel, qui tire dès à présent 30% de son énergie de sources renouvelables, veut parvenir à court-terme à l’autonomie énergétique. Un accord de partenariat a été signé entre les gouvernements allemand et cap-verdien à propos de ce projet intitulé « Cape Verde 100% Renewable Energy». Des entreprises allemandes et chinoises sont intéressées par la dynamique Cap-Verdienne. « Dix-sept millions d’Européens et 600 millions de personnes dans le monde vivent sur des îles » rappelle Gonzalo Piernavieja Izquierdo. « Et tous auront la possibilité de suivre le modèle d’El Hierro. Une alternative concrète au pétrole, grâce à l’eau et au vent. »

Pour ce scientifique canarien visionnaire, « ce que le projet d’El Hierro montre, c’est que les îles peuvent être des laboratoires pour les nouvelles technologies énergétiques qui non seulement peuvent être utiles pour les petites îles, mais aussi pour les grandes îles que constituent les continents. ». Avec humanisme il estime que « le point important, c’est que les pays en voie de développement, comme par exemple la Guinée équatoriale, mais également d’autres pays africains, sont très intéressés par notre projet. » La Guinée équatoriale cherche à améliorer son image pour stimuler l’activité touristique, notamment sur les îles au climat très agréable de ce pays ouest-africain, et les responsables politiques ont compris que le verdissement de la production électrique pourrait y contribuer.

A quelques encâblures d’El Hierro, au Portugal, pays qui possède l’une des plus puissantes STEP du monde, 70% de l’électricité a été d’origine renouvelable – et principalement éolienne – au cours du premier trimestre 2013. Passer à de très hauts niveaux d’énergies renouvelables fluctuantes ne peut plus être considéré comme un délire d’écologistes illuminés. C’est à présent une réalité. Et pas seulement pour les petites îles.

L’astronome Ptolémée, dans sa « Géographie », a fait passer son méridien Zéro par l’île d’El Hierro, la plus occidentale des « « îles des Bienheureux » (ou « île des fortunés ») décrites par le poète grec Pindare.  Le roi de France Louis XIII décréta par ordonnance que tous les globes terrestres et cartes devraient prendre ce méridien comme référence de l’origine des longitudes. El Hierro est située dans les Champs Élisées d’Homère, à l’extrémité occidentale de la Terre, près d’Océan, où les héros et les personnes vertueuses et justes goûtent le repos après leur mort. Elle est devenue aujourd’hui un phare d’éco-conscience pour le monde entier, le méridien de référence des économies d’énergie et du développement vraiment durable.

Par Olivier Danielo