Introduction
Dans un contexte de réchauffement climatique provoqué par l'émission massive de gaz à effets de serre, les énergies renouvelables paraissent être l'alternative parfaite. En effet, elles n'ont pas besoin d'un carburant fossile aux réserves limitées (charbon, pétrole, gaz) donc la combustion participerait à accélérer ce changement climatique. Nous nous sommes intéressés dans cette controverse à la production d'électricité par les éoliennes terrestres et marines leurs conséquences, positives comme négatives, sur l'environnement et la biodiversité.
L'énergie éolienne
L'énergie éolienne participe très peu au réchauffement climatique car son fonctionnement et l'intégralité de son cycle de vie (production des matériaux, installation, maintenance et fin de vie) a un bilan carbone très faible comparé à d'autres énergies, bien que les étapes les plus polluantes de la production de l'éolien soient la fabrication des composants et la construction des parcs (ADEME et CyclEco, 2015). Sa production nécessite principalement de l'acier mais aussi du béton (pour les fondations), des métaux (tels que le cuivre), des plastiques, des composants électriques et des terres rares (un groupe de métaux basé sur des propriétés chimiques similaires et qui servent ici dans la conception des aimants). Lors de la fin de vie d'une éolienne, seule une petite proportion de ces matériaux est enfouie dont la totalité des terres rares.
La production d'énergie éolienne est en plein essor depuis le début du siècle et occupe une place de plus en plus importante dans la production d'électricité, y compris en France comme le montre le rapport de la RTE (2020). Cette production est cependant inégale dans le temps car la puissance des vents varie au cours de l'année et dans l'espace . En effet, toutes les régions géographiques ne sont pas exposées aux mêmes quantités de vents. Une utilisation de l'énergie éolienne nécessite donc forcément d'autres sources de production afin de pallier les manques de vent.
Ce que remplace l’éolien
Une grande partie des énergies utilisées pour produire de l’électricité sont des énergies qui produisent des déchets et ont de forts effets sur l’environnement. La lignite ou encore le pétrole font partie des ressources qui ont les effets les plus importants sur les écosystèmes, la santé et l’environnement (Ozturk & Dincer, 2019). Les énergies fossiles ont également des conséquences plus directes sur leur environnement local. Wright et al. (2017) montrent la pollution engendrée par le déversement de déchets dans la rivière Wollangambe en Austalie en étudiant la qualité de l’eau par le biais de macroinvertébrés sensibles à sa qualité comme des Trichoptères. Les conclusions de cette étude montrent que l’exploitation minière a un véritable impact sur les écosystèmes à proximité. Une étude (Brook et al. 2014) cherchant à trouver quelle(s) sont la (ou les) sources d’énergies présentant le meilleur compromis biodiversité-économie-social, a mis en avant les énergies nucléaire et éolienne comme étant les plus appropriées. En revanche, il a été démontré que de hauts taux de radiations (notamment suite à une catastrophe nucléaire) diminuent les richesses spécifiques et fonctionnelles chez les oiseaux dans le très long terme (Moreli et al. 2018). Une solution pour remplacer ces énergies est l’implantation d’éoliennes.
Les éoliennes modifient les environnements et écosystèmes dans lesquels ces structures vont êtres placées. Avant d'installer des éoliennes, il faut tenter de trouver l’endroit le plus adapté pour diminuer au maximum les effets de leurs implantations. Une équipe coréenne (Kim et al., 2016) a comparé différentes zones autour de l’île de Jeju en Corée du Sud pour essayer de déterminer quel était le meilleur site pour l’implantation d’un parc éolien en mer. Mêmes minimisés, il existe tout de même des effets de telles constructions sur les écosystèmes. Raoux et al. (2017) exposent de potentiels changements futurs dans les réseaux trophiques dans les écosystèmes autour de la ferme d’éolienne de Courseulles-sur-mer: il y a bel et bien des effets mais ils sont limités. L’implantation d’éoliennes engendre des effets sur les organismes et les écosystèmes mais pourrait être une solution pour pallier l’utilisation d’énergies fossiles qui ont des impacts plus importants.
Les impacts de leur construction
La mise en place d’éoliennes terrestres se fait parfois pour des raisons techniques, économiques ou encore sociales au sein de forêts. Celles-ci vont alors être partiellement abattues pour permettre la mise en place mais également l’acheminement des pièces jusqu’au site de construction, ce qui impacte la biodiversité (Shahzad Nazir et al, 2020).
Les éoliennes offshores vont quant à elles créer d’autres types de perturbation à leur mise en place : leur construction engendre une grande quantité de vibrations, augmente la turbidité de l’eau et le trafic de navires, ce qui pourrait déranger les populations animales à plus ou moins long terme, même si les conclusions de ces études restent mesurées (Dolmann et al, 2003).
De plus, la fabrication d'une éolienne nécessite des terres rares pour les aimants. Ces métaux sont extraits dans des mines dont la quasi-totalité se trouve en Chine. Une grande quantité de terres rares est relâchée dans l'environnement lors de leur extraction (Zhao et al. 2019). Cela contamine les sols et les eaux aux environs des mines. L'additivité de la toxicité de toutes les terres rares présentes dans les résidus miniers est donc dangereuse pour la biodiversité locale. Les sols sont ainsi plus pauvres en matière organique et sont également plus acides et plus pauvres en argiles. La demande croissante en énergie éolienne (et plus globalement en énergies renouvelables et en nouvelles technologies) ne fait qu'augmenter l'extraction de ces terres rares et donc la dégradation de l'environnement. De plus, les réserves en terres rares n'étant pas infinies, elles risquent de s'épuiser en cas d'une surexploitation.
L'utilisation de terres rares dans la production d'énergie renouvelable telle que l'énergie éolienne étant confrontée à des problèmes environnementaux (l'extraction est très polluante) et économiques (la Chine en a presque le monopole), certaines techniques alternatives se développent. En effet, en ce qui concerne l'éolien, de nouveaux aimants fonctionnant sans terres rares sont en développement. L'article de Pavel et al. (2017) compare ces différents aimants entre eux et avec les aimants actuels (qui contiennent donc des terres rares). Il s'avère que ces derniers sont les plus intéressants en termes d'efficacité, de poids, de dimension et de maintenance. Cependant les aimants sans terres rares ne sont pas inefficaces pour autant et leur utilisation pourrait être sérieusement considérée à court ou moyen terme dans le contexte où l'utilisation de terres rares est problématique.
Impacts sur la faune
Les impacts sur la biodiversité des éoliennes terrestres (et de leurs structures associées) dans le long terme sont partiellement cernés et connus depuis longtemps (années 90). Il a été démontré que la présence d’éoliennes augmentait le risque de mortalité chez les oiseaux comme chez les chiroptères, dégradait et fragmentait les habitats et perturbait la faune (Sprague et al. 2011).
Bien que les chiffres bruts ne soient pas alarmants, ces effets peuvent être dévastateurs chez des groupes comme les rapaces (qui sont des victimes récurrentes des collisions) dont les populations sont très sensibles aux petites variations des taux de mortalité et de reproduction. Une étude en Suisse sur le Milan royal, espèce menacée et endémique à l’Europe (Schaub et al. 2012), a mis en évidence une diminution de la croissance démographique des populations après l’implantation d’éoliennes.
Les impacts sur les espèces prédatrices touchent également toute la chaîne trophique (leurs proies sont moins stressées, plus nombreuses pour la même quantité de ressource qui devient alors insuffisante à la population) et ont donc un effet en cascade sur l’ensemble de l’écosystème (Thaker et al, 2018). Les éoliennes ont également des impacts importants sur les populations de chiroptères de manière directe (collision, barotrauma) mais aussi indirecte (baisse de l’activité, évitement des sites, ce qui réduit l’habitat d’espèces aux populations souvent insulaires, endémiques et donc fragiles) comme l’ont montré Million et ses collaborateurs dans leur article de 2018.
La majorité des études sur les impacts faunistiques s’accordent pour dire que les éoliennes ont des impacts non négligeables sur les faunes, et que même si beaucoup de points demeurent obscurs, il y a actuellement assez d’éléments pour inciter les constructeurs à suivre le principe de précaution (Sprague et al. 2011).
Les éoliennes marines (ou offshores) ont également un probable effet à long terme sur leur environnement. Leur présence constitue un récif artificiel, le mât peut être un obstacle pour les animaux, les champs magnétiques générés par les câblages dans le sol pourraient déranger les poissons sensibles aux champs électromagnétiques et les vibrations provoquées par le mouvement des pales se propagent en continu dans le mât puis dans l’eau à des distances encore mal estimées. Les impacts directs sur les êtres vivants sont difficiles à estimer et très variables en fonction de ceux-ci et de la zone d’étude. C’est pourquoi le principe de précaution est également mis en avant par Dolmann et ses collaborateurs dans leur article de 2003.
Les oiseaux marins ou en migration ne sont pas non plus épargnés par l’éolien offshore et les informations quantitatives concernant les impacts sont difficiles à obtenir. Cependant, une étude dans la mer du Nord (Garthe et al. 2020) a montré que certaines espèces (notamment les plongeons, les sternes et les macreuses) étaient plus à risques que d’autres vis-à-vis de ces constructions compte tenu de leurs comportements et répartition en mer. Il a également été démontré que les zones côtières étaient plus sensibles que les zones de pleine mer, car abritant la majeure partie des sites de nidification et concentrant la plus grande diversité spécifique et le plus d’oiseaux, bien que la différence s’atténue un peu en hiver en raison de la présence des hivernant et migrateurs en pleine mer.
Cependant, éolien et conservation de la faune ne sont pas irréconciliables. En effet, empêcher la construction d’éoliennes sur des sites d’importance pour la biodiversité (présence d’espèces rares ou sensibles, grande richesse spécifique, couloir de migration, site de nidification ou de nourrissage) et attendre les résultats d’une étude environnementale sur le site où un projet d’implantation est proposé serait un moyen efficace de minimiser les risques (Sprague et al. 2011). De plus, l'agencement en parcs éoliens plus compact diminuerait significativement les risques de dégradation et de fragmentation de l’habitat et minimiserait même les risques de collision pour certains oiseaux (Schaub et al. 2012).
Conclusion et ouverture
L’éolien est une énergie qui prend de l'importance car elle est en perpétuel progrès, ce qui pourrait permettre de pallier certains de ses problèmes économiques comme l’irrégularité de production, la quantité d’énergie produite ou encore le stockage de l’énergie générée. En outre, les éoliennes émettent moins de CO2 et sont moins polluantes que l’exploitation d’énergies fossiles dans l’ensemble, bien que l’extraction des terres rares, encore essentielles à leur fonctionnement, soit très polluante. Un autre problème est l’occupation du sol qui est très élevée et peut ainsi mener à des conflits divers, notamment dans le cadre de la conservation de la biodiversité. Il est donc important que cet aspect soit rigoureusement analysé dans le cadre d’un plan d’implantation. Tous les effets de telles infrastructures sont complexes à prendre en compte lors de leur mise en place et les limites de prévision des effets sur les écosystèmes sont vite rencontrées. Il est tout de même possible de limiter au maximum les répercussions néfastes des éoliennes en prêtant attention aux valeurs environnementales et de conservation des sites envisagés, ainsi qu’en écoutant les conseils d’amélioration donnés par les chercheurs et autres acteurs œuvrant pour la protection de l’environnement. Dans le futur il est donc envisageable que les éoliennes soient, en termes de matériaux de construction, d’efficacité ou d’impacts sur les écosystèmes, plus en adéquation avec l’environnement.