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Pour que l’énergie éolienne redevienne durable

2019-06-02T07:05:00+02:00

Illustration: Eva Miquel pour Low-tech Magazine.

Pendant plus de deux mille ans, l’humanité a construit des moulins à l’aide de matériaux recyclables ou réutilisables : bois, pierre, brique, toile, métal. Lorsque les premières éoliennes -affectées à la production d’électricité- ont émergé dans les années 1880 on utilisait alors les mêmes matériaux. Ce n’est que depuis l’invention des pales en matériaux plastiques composites dans les années 80 que la production d’énergie éolienne est devenue une source de déchets toxiques qui se déversent dans nos décharges.

Pourtant, grâce aux avancées technologiques en matière de production et de conception en bois, il devient possible de créer des éoliennes de grande taille presque exclusivement à base de bois – non seulement les pales, mais aussi le reste de la structure. Cela permettrait à la fois de résoudre le problème des déchets, et de rendre la production d’éolienne bien moins dépendante de l’industrie minière et des énergies fossiles. Une forêt plantée parmi les éoliennes pourrait fournir le bois nécessaire à la génération d’éoliennes suivante.

Une pale d’éolienne est-elle durable ?

On considère souvent les éoliennes comme une source d’énergie propre et durable. Et pourtant, bien qu’elles génèrent effectivement de l’électricité avec de moindres émissions de CO2 si l’on compare à une centrale tournant aux énergies fossiles, elles produisent une grande quantité de déchets. Cet aspect est souvent négligé car l’acier – concentré dans le mât - représente environ 90 % de la masse d’une grande éolienne, et l’acier est facilement recyclable. Cela permet aux éoliennes d’être rapidement rentables sur le plan énergétique – les déchets d’acier peuvent être utilisés pour produire de nouveaux composants, ce qui réduit considérablement l’énergie nécessaire au processus de renouvellement du parc éolien.

En revanche, les pales de l’hélice (ou rotor) sont faites de matériaux plastiques composites ultra-légers qui sont volumineux et dont le recyclage est impossible. Bien que la masse des pales soit faible si l’on la compare à la masse totale de l’éolienne, elle n’est pas négligeable. Par exemple, une pale en fibre de verre de 60 mètres pèse 17 tonnes, ainsi une éolienne générant 5MW produira plus de 50 tonnes de déchets plastiques rien que pour ses pales.

Image: Une pale en fibre de verre renforcée. Source: Gurit.

Une pale d’éolienne classique est composée d’époxy (un dérivé de pétrole) et de renforcements en fibre de verre. A l’intérieur on retrouve différentes couches disposées en sandwich : mousse de PVC (Polychlorure de vinyle) et de PET (Polytéréphtalate d’éthylène), du bois de balsa (tressé avec l’époxy et la fibre) et des revêtements en polyuréthane. ¹²³⁴

Il est impossible de recycler le plastique des pales pour créer de nouveaux éléments comme c’est le cas pour l’acier de la tour. On peut seulement le « sous-cycler » : par exemple on peut le déchiqueter, ce qui en fait un matériaux peu intéressant qui finira comme renforcement dans la production de béton ou d’asphalte. Des recherches sont en cours afin de trouver d’autres débouchés à ces déchets plastiques, mais toutes rencontrent le même problème : personne ne veut du matériau « recyclé ». Quelques urbanistes ont aussi ré-utilisé les pales directement sous forme de bancs ou de terrains de jeux. Mais on ne peut pas tout construire à base de pales d’éoliennes.

Les pales d’une seule éolienne de 5MW contiennent plus de 50 tonnes de plastique non recyclable.

Parce qu’elles sont si difficiles à recycler ou à réutiliser, les pales d’éoliennes finissent essentiellement en décharge (aux USA) ou bien à l’incinérateur (en Europe). Les deux approches sont équivalentes en terme d’impact écologique : si incinérer les pales réduit la quantité de déchets à enfouir (60 % des débris sont réduits en cendres), cela convertit la matière brûlée en pollution atmosphérique. En plus de ça, la fibre de verre étant incombustible, les pales ont un pouvoir calorique si faible qu’il est presque impossible de les utiliser pour générer de l’énergie. ¹²³⁴

Gestion des déchets éoliens – 25 ans après

Il y a environ 250 000 éoliennes opérationnelles dans le monde à l’heure actuelle. La plupart d’entre elles ont été mises en place il y a moins de 25 ans, ce qui est aussi leur durée de vie estimée. Cela veut dire que l’on verra bientôt les conséquences de deux décennie d’utilisation croissante de l’électricité éolienne : l’apparition différée mais exponentielle de déchets non recyclables.

Par exemple : en Europe la part des éoliennes de plus de 15 ans d’âge représentait en 2016 12 % du parc, contre 28 % en 2020. En Allemagne, en Espagne et aux Danemark, cette part passe de 41 à 57 %. Pour la seule année 2020, chacun de ces pays devra se débarrasser de quelques 6000 et 12 000 pales d’éoliennes. ⁵

Image: Les ailes des moulins de nos aïeux étaient faites exclusivement de matériaux recyclables. Image: Rasbak (CC BY-SA 3.0)

Non seulement les pales mises aux rebuts seront de plus en plus nombreuses, mais elles seront aussi de plus en plus volumineuses, l’industrie ayant tendance à concevoir des hélices de diamètre de plus en plus imposant. Les pales des éoliennes construites il y a 25 ans mesuraient 15 à 20 m ; leurs descendantes actuelles atteignent les 75-80 m, voire plus. ³ Des estimations qui s’appuient sur les chiffres actuels de la croissance du parc éolien ont révélé que les matériaux composites utilisés dans les pales d’éoliennes du monde entier représenteront 330 000 tonnes de déchets par an d’ici 2028, et 418 000 tonnes par an d’ici 2040. ¹

On verra bientôt les conséquences de deux décennie d’utilisation croissante de l’électricité éolienne : l’apparition différée mais exponentielle de déchets non recyclables.

Ces estimations sont assez prudentes car on a aussi relevé de nombreuses pales défaillantes, et parce que la tendance est au développement de pales de plus en plus efficaces capables de générer de plus grandes quantités d’énergie, ce qui mène les industriels à remplacer des pales bien avant qu’elles n’atteignent leur âge limite. ¹⁶ De plus, les quantités de déchet actuelles proviennent des éoliennes qui avaient été installées entre 2005 et 2015, alors que l’énergie éolienne ne représentait au maximum que 4 % de la demande (de l’époque) en énergie. Si la part énergétique de l’éolien augmentait pour atteindre 40 % de la demande (actuelle) en électricité, en l’état actuel des choses on peut s’attendre à ce que la quantité de déchets atteigne trois à quatre millions de tonnes par an.

Les ailes de moulins au cours de l’Histoire

Et pourtant en jetant un œil à l’histoire de l’énergie éolienne, on réalise que le plastique n’est pas indispensable. La première utilisation du vent pour produire de l’énergie mécanique date de l’Antiquité, et les premiers « moulins générateurs d’électricité » - plus tard renommés « éoliennes » ont été construits dans les années 1880. Quant aux pales en fibres de verre, elles ont émergé dans les années 1980 : pendant la bagatelle de deux mille ans, les moulins en tous genres étaient recyclables de bout en bout.

Les première éoliennes d’Europe, conçues par Paul La Cour au Danemark, étaient doté d’ailes traditionnelles avec des lattes de bois. Image: Paul La Cour Museum.

Les tours des moulins traditionnels étaient faites de bois, de pierre ou de briques. Leurs «ailes » étaient généralement composées d’un cadre de bois recouvert de toile ou de planches de bois. Au cours des siècles, l’usage du fer, également recyclable, s’est généralisé pour certaines parties de l’ouvrage.

Au dix-huitième et dix-neuvième siècle, alors que de nouveaux types d’ailes étaient conçus (comme les ailes à ressort, l’aile à enrouleur ou encore la« patent sail » de W.Cubitt) puis de nouveaux au vingtième siècle (avec les systèmes Dekker et Bilau), les formes d’ailes ont évolué mais les matériaux sont restés les mêmes (avec l’ajout de l’aluminium). ⁷ De plus et contrairement aux éoliennes actuelles que l’on remplace entièrement au bout de 25 ans environ, les moulins d’antan pouvaient fonctionner pendant des décennies - voire des siècles - car il étaient régulièrement réparés et entretenus.

En jetant un œil à l’histoire de l’énergie éolienne, on réalise qu’utiliser du plastique n’est pas une fatalité.

La première éolienne construite aux États-Unis par Charles F. Brush possédait d’une « aile circulaire » (EN : annular sail) composée de 144 fines pales en bois de cèdre. La première éolienne d’Europe, construite par Paul La Cour au Danemark avait quatre ailes traditionnelles munies de lattes de bois avec une hélice de 22,8m de diamètre.

Le modèle de La Cour fut copié par d’autres entreprises danoises, ainsi entre 1900 et 1920 on a pu voir des milliers d’éoliennes en action sur les fermes danoises. Pendant la première moitié du vingtième siècle, des douzaines d’éoliennes expérimentales furent construites, dont certaines avec des pales d’acier comme l’éolienne États-unienne « Smith-Putnam » de 1939. ⁸

Image: L’éolienne de Gedser utilise une structure métallique pour améliorer la rigidité de ses pales.

C’est en 1957 que Johannes Juul – un élève de Paul La Cour – construisit l’éolienne tripale de Gedser. Son hélice avait un diamètre de 24m et une structure en câbles d’acier permettait de consolider les pales et l’hélice dans son ensemble. Les pales étaient faites de longerons d’aciers, avec une carapace d’aluminium renforcée par des nervures de bois.

Jusqu’au milieu des années 80, l‘éolienne de Gedser resta la plus grande réussite de l’industrie éolienne. Elle fonctionna pendant 11 ans sans aucune maintenance, et générait jusqu’à 360 000 kWh par an. Pourtant, lorsqu’un roulement à bille vînt à défaillir, elle ne fut pas réparée et cessa de fonctionner. A la fin des années 70, alors qu’elle fût rénovée et testée, elle obtenait de meilleures performances que les premières éoliennes en pales de fibre de verre. ⁸⁹

C’est la taille qui compte

C’est en 1978 au Danemark que la première éolienne avec des pales en fibre de verre fut mise en place afin d’alimenter une école en électricité. Avec son hélice de 54 m, l’éolienne « Tvind » était à l’époque la plus grosse éolienne jamais construite. A partir de 1980, la fibre de verre devînt la norme au Danemark, et le « design Danois » fut ensuite exporté partout dans le monde. C’est ainsi que les pales de plastique en vinrent à définir l’éolienne moderne, ce qui nous confronte à un dilemme.

C’est principalement l’envie de construire de plus grandes éoliennes qui a poussé les industriels à passer à la fibre de verre . En effet, de grandes éoliennes baissent le coût par kilowatt-heure d’électricité produite, et ce pour deux raison : les vents sont plus puissants à plus haute altitude, et doubler la taille du rayon d’une hélice multiplie mécaniquement le rendement par quatre. Ce désir de construire toujours plus gros est au centre des préoccupations de l’industrie éolienne. Les plus grosses hélices, qui atteignaient 50m de diamètre dans les années 90, ont atteint les 120m dans les années 2000. De nos jours, les plus grandes éoliennes off-shore dépassent les 160m, et une éolienne de 12MW avec un rotor de 220m de diamètre est en cours de construction aux Pays-Bas. ³⁶¹⁰

Pale d’éolienne améliorée des années 1940, conçue puis fabriquée par P.L Fauel. Image: Rasbak (CC BY-SA 3.0)

Il est à noter toutefois que lorsque la taille de l’ hélice augmente, son poids augmente également, cela force les constructeurs à utiliser des matériaux plus légers -NDLT : pour que les pales restent manipulables et n’entraînent pas une usure excessive des composants- . De plus, plus les pales sont de grande taille plus elles tendent à fléchir face au vent : l’utilisation de matériaux exceptionnellement rigides est nécessaire pour maintenir des performances aérodynamiques optimales et éviter qu’une pale ne se déforme au point de venir percuter le mât. Pour résumer, les grandes éoliennes et leurs pales très longues mettent à rude épreuves leurs matériaux de construction, à un point qui exclut d’emblée l’utilisation de matériaux recyclables. 1112 Dès lors, les éoliennes deviennent de plus en plus efficientes mais également de moins en moins durables.

Les grandes éoliennes et leurs pales très longues mettent à rude épreuves leurs matériaux de construction.

Cette tendance se poursuit actuellement par l’utilisation croissance de plastique renforcé de fibre de carbone, un matériau à la fois plus résistant, rigide et léger que le plastique renforcé de fibre de verre. ¹¹ L’utilisation de ce nouveau matériau – qui complique une fois de plus les tentatives de recyclage des pales – est en train de devenir une norme dans les plus grandes éoliennes, et est utilisé pour consolider les parties soumise au stress le plus intense comme la racine des pales et les semelles de longeron (EN :spar caps).

Ainsi on peut dire que nous sommes entrés dans une nouvelle ère : désormais on attend des pales d’éolienne qu’elles soient si grandes que les construire en plastiques composites renforcés de fibre de verre ne suffit même plus.

Réinventer la pale d’éolienne

Il est intolérable qu’une industrie qui se prétend durable et renouvelable déverse chaque année des millions de tonnes de plastique dans les décharges. Dans ce cas, serait-il possible de revenir sur nos pas et de n’utiliser que des matériaux recyclables pour nos éoliennes comme par le passé ? Quelle taille pourraient-elles atteindre ? Dans quelle mesure est-il possible de réconcilier durabilité et efficience ?

Moulin amélioré des années 1930, conçu par Kurt Bilau. La tour est en pierre et les ailes en bois et aluminium. Image: Frank Vincentz (CC BY-SA 3.0).

La recherche de nouveaux modèles de pales d’éoliennes plus durable se concentre sur des solutions qui emploien le plastique comme principal matériau. Les thermoplastiques peuvent être fondus puis réutilisés, ce qui pourrait permettre de recycler les pales fatiguées pour en faire de nouvelles, peut-être même directement sur place. Malheureusement ce matériau est bien moins résistant et rigide que les plastiques renforcés actuels, ainsi les pales construites en thermoplastiques n’ont jamais atteint une longueur de plus de 9m jusqu’à présent. ¹¹³

Dans un autre domaine, on étudie la possibilité de remplacer la fibre de verre par de la fibre de bois ou de chanvre. Les pales construites ainsi peuvent atteindre de plus grandes tailles que celles construites en thermoplastiques, mais l’amélioration est très faible en terme de durabilité par rapport aux pale époxy-fibre de verre. 1415 C’est bien l’époxy, dérivé du pétrole (NDLT : mais également le bio-époxy qui a un impact non négligeable même si plus faible), qui est le plus nocif des deux composants, et les pales utilisant les fibres de chanvre ont besoin d’une plus grande quantité d’époxy pour atteindre les propriétés aérodynamiques escomptées.¹⁶¹⁷¹²

La longueur que l’on peut donner aux pales de bois n’est plus déterminée par la disponibilité de grands troncs d’arbre de consistance homogène.

Certains ingénieurs et scientifiques essaient d’autres approches et s’intéressent à des méthodes de construction en bois plus traditionnelle. Pour les éoliennes de petite taille, il est possible de tailler les pales dans du bois massif. Pour les éoliennes plus grandes il est possible de créer une coque aérodynamique évidée munie d’une structure interne de nervures et de lisses (EN:stringer) soutenues par une poutre, le longeron – le tout créé à partir de planches, poutres et panneaux de « lamibois » (EN : laminated veneer lumber).

Le Lamibois

Le lamibois – matériau composite constitué de fines couches de placage de bois collée – est apparu dans les années 1980 et présente de sérieux avantages par rapport au bois massif . En effet, la consistance du bois massif peut être très variable, même dans un seul tronc d’arbre : ainsi la taille des longerons utilisés pour les moulins traditionnels était limitée par la disponibilité de grands troncs d’arbres de consistance homogène. La plus grand moulin traditionnel jamais construit – le Murphy Mill à San Francisco, 1900 – possédait une hélice de 35m de diamètre.

Aile « Patent Sail» dotées du système Dekker, années 1940. Image: Reboelje.

En revanche, le processus de production du lamibois permet de répartir les défauts du tronc (comme les nœuds du bois), ce qui apporte une rigidité plus homogène au matériau. Ainsi il peut être utilisé pour construire de plus grandes pales d’éolienne. ¹² Le lamibois est aussi plus léger et moins cher que la fibre de verre. La solidité et la rigidité du matériau sont moins élevées, mais étant donné que la plupart des forces s’exerçant sur les pales sont dues au poids de celle-ci, une pale de bois plus légère n’a pas besoin d’être aussi solide qu’une lourde pale de fibre de verre. ¹²

Malheursement, la rigidité limitée du lamibois ne suffit pas à contrer les déformations que subissent les pales lorsqu’elles atteignent de très grandes tailles.

Une étude de 2017 de l’Université de Amherst, Massachusetts portant sur une éolienne de 5MV munie de pales de 61,5m a calculé que pour pouvoir résister aux forces auxquelles elle est exposée, une pale de 60m faite de panneaux de lamibois devrait peser 2,8 fois plus qu’une pale composite (48 tonnes pour 17 tonnes) et avoir une épaisseur de lamibois de 50cm. ¹² Il est donc bel et bien techniquement possible de construire une pale de lamibois de 60m, mais cela n’est pas pratique : une éolienne munie de pales si lourdes devra être bien plus solide pour résister au stress créé par ce poids, ce qui la rend plus chère et plus coûteuse en ressources à la construction.

Trouver un compromis?

On peut aborder le problème de deux manières : la première serait de concevoir une pale en lamibois, la doter d’un longeron en polymère renforcé de carbone (PRFC) et la recouvrir d’une couche de composite renforcé de fibre de verre. L’étude mentionnée ci-dessus a montré qu’une telle pale « hybride » bois-carbone est suffisamment rigide pour atteindre les 61,5m pour une éolienne de 5MW, et pèse jusqu’à 3 tonnes de moins qu’une pale en fibre de verre. ¹² Une autre étude portant sur une pale hybride bois-carbone de taille similaire arrive à la même conclusion, mais dans cette seconde étude la pale ainsi obtenue est légèrement plus lourde que la pale en plastique. ¹⁴

Une pale essentiellement fait de lamibois mais renforcée de longerons de carbone peut dépasser les 60m de long. De telles pales hybrides contiennent moins de composés plastiques, et ces plastiques ne sont pas entrelacé dans le bois : au contraire ce sont deux couches séparées ce qui rend plus facile la réutilisation, le recyclage ou l’incinération des pales en fin de vie.

Cependant, et toujours selon les deux études mentionnées ci-dessus, une pale hybride bois-carbone contient toujours entre 2,5 tonnes 14 et 6,2 tonnes 12 de plastique. Ainsi pour une éolienne tripale de 5MW, cela représente entre 7,5 et 18,4 tonnes de déchets non recyclables – en comparaison une pale conventionnelle en produit actuellement 50 tonnes.

Des éoliennes plus petites?

A l’aune des dommages environnementaux causés par les pales d’éoliennes conventionnelles on pourrait être tenté de considérer les dommages plus modestes causés par l’utilisation de longerons carbone-époxy dans les pales de bois comme négligeables. Pourtant, ce changement de matériaux ne peut suffir à résoudre le problème des déchets de l’industrie - la production croissante d’éoliennes continuera de générer des flux de déchets de plus en plus massifs.

Image: Pale éolienne en lamellé-collé avec des semelles de longeron en carbone. Source: ¹⁴

Si l’on voulait se montrer plus ambitieux dans notre définition de ce que pourrait être une production éolienne durable, nous pourrions choisir de construire nos éoliennes intégralement en (lami)bois, même si nous devrions pour cela nous contenter d’éoliennes plus petites.

On peut aussi opposer un autre argument à la recherche d’efficience à tout prix : le manque de durabilité induit par la taille croissante des éoliennes concerne non seulement les pales, mais aussi d’autres composants qu’il devient de plus en plus courant de fabriquer en composite plastiques (NDLT : pour résister au poids des pales) – particulièrement le cône frontal et la coque de la nacelle (l’habitacle qui protège des éléments le générateur, le multiplicateur et les autres équipements auxiliaires). ¹²³⁴

On peut aussi mentionner l’utilisation croissante de pièces électroniques proprement impossibles à recycler et des moteurs à aimants permanents à base de terres rares, qui ne parviennent à coûter moins chers qu’une boîte de vitesses mécanique que grâce une industrie minière de plus en plus destructrice. Les éoliennes de grandes tailles sont aussi responsables de la mort d’un plus grand nombre d’oiseaux et de chauve-souris. ¹⁹

On pourrait améliorer sensiblement la durabilité au prix d’un peu d’efficacité.

On pourrait améliorer sensiblement la durabilité au prix d’un peu d’efficacité. Les défenseurs de l’énergie éolienne seront peut-être opposés à cette idée, car elle rendrait l’éolienne incapable de concurrencer les énergies fossiles en termes de prix. Mais on pourrait imaginer contrebalancer le coût plus élevé de l’éolien en augmentant celui des énergies fossiles.

Notre problème en réalité est que nous choisissons de continuer à juger de la viabilité de l’énergie éolienne en utilisant les énergies fossiles les moins coûteuses comme unité de mesure. C’est parce que nous essayons à tout prix de concurrencer les énergies fossiles – c’est à dire de produire autant d’énergie que celle nécessaire à un mode de vie basé sur l’abondance d’énergies fossiles – que nous avons rendu les éoliennes de plus en plus néfastes pour l’environnement. Si nous choisissons de réduire la demande en énergie, se contenter d’éoliennes plus petites et moins efficientes n’est plus un problème.

Image: La première éolienne construite aux États-Unis par Charles F. Brush possédait d’une « aile circulaire » (EN : annular sail) composée de 144 fines pales en bois de cèdre

Jusqu’à quelle taille pouvons-nous construire des éoliennes viables si l’on utilise uniquement du lamibois ? Personne ne semble étudier la question. Je l’ai posée à Rachel Koh, la scientifique qui a calculé les caractéristiques de la pale lamibois de 61,5m, mais elle n’a pas pu m’en apprendre beaucoup plus : « Le modèle que j’ai créé n’est applicable qu’à une éolienne de 5MW. Il serait hypothétiquement possible de mener une autre étude pour répondre à votre question, mais ça nécessiterait beaucoup de travail. » Elle note également qu’il est sûrement possible d’améliorer encore plus la rigidité du lamibois par des innovations industrielles.

Une Forêt d’Éoliennes

Selon que nous options pour des pales géantes en bois-carbone ou de plus petites pales entièrement en bois, dans les deux cas il est déjà possible de construire la tour et la coque de la nacelle en bois. En 2012, l’entreprise allemande TimberTower a construit une tour en lamibois de 100m de hauteur pour équiper une éolienne de 1,5MW. On pourrait penser que construire une tour d’éolienne en bois n’apporte pas grand-chose de plus, car le bois vient remplacer de l’acier qui est déjà parfaitement recyclable. Et pourtant, une éolienne construite intégralement en bois présente des avantages supplémentaires :

Illustration: Eva Miquel pour Low-tech Magazine

Utiliser du bois permettrait à l’énergie éolienne de s’affranchir de l’industrie minière et des énergies fossiles, à l’exception des parties mécaniques et électriques (mais il est déjà possible d’améliorer ce point en utilisant l’énergie du vent pour la production d’énergie mécanique directe ou la production directe de chaleur). ¹⁸

De plus, des parcs éolien faits de bois feraient office de puits de carbone – car leurs composants de bois séquestreraient du CO2 issus de l’atmosphère. (NDLT : voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Puits_de_carbone)

Enfin, l’espace présent entre les éoliennes qui composent les fermes d’éoliennes, très peu propice à des zones résidentielles, pourrait en revanche être utilisé pour planter une forêt dont le bois pourrait servir à construire la génération d’éolienne suivante. Ainsi le bois pourrait être scié, transformé et assemblé sur place, ce qui diminuerait grandement l’énergie nécessaire au déplacement des pièces d’éoliennes.

Les éoliennes déjà en place, dont l’action serait complétée par l’usage de la biomasse forestière, pourraient fournir l’énergie nécessaire pour fabriquer le lamibois et les différents composants. Le parc éolien pourrait ainsi devenir un modèle en matière d’économie circulaire, surtout si l’on choisissait de n’utiliser que du bois pour les pièces qui s’y prêtent.

Et les panneaux solaires dans tout ça?

Un prochain article s’intéressera à la durabilité des panneaux solaires. Le photovoltaïque est-il condamné à produire des déchets toxiques ? Est-il possible de construire des panneaux solaires uniquement en matériaux recyclables ? Et quelles en seraient les conséquences sur le coût et l’efficience de ce type cette source d’énergie ?

Kris De Decker

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Ramirez-Tejeda, Katerin, David A. Turcotte, and Sarah Pike. “Unsustainable Wind Turbine Blade Disposal Practices in the United States: A Case for Policy Intervention and Technological Innovation.” NEW SOLUTIONS: A Journal of Environmental and Occupational Health Policy 26.4 (2017): 581-598. http://docs.wind-watch.org/ramireztejeda2016-bladedisposal.pdf ↩↩↩↩↩↩
Wilburn, David R. Wind energy in the United States and materials required for the land-based wind turbine industry from 2010 through 2030. US Department of the Interior, US Geological Survey, 2011. https://pubs.usgs.gov/sir/2011/5036/sir2011-5036.pdf ↩↩↩
Jensen, Jonas Pagh. “Evaluating the environmental impacts of recycling wind turbines.” Wind Energy 22.2 (2019): 316-326. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/we.2287 ↩↩↩↩↩
Martínez, Eduardo, et al. “Life cycle assessment of a multi-megawatt wind turbine.” Renewable energy 34.3 (2009): 667-673. http://communityrenewables.org.au/wp-content/uploads/2013/02/Life-cycle-analysis-turbines_Renewable-Energy_2009.pdf ↩↩↩
Ziegler, Lisa, et al. “Lifetime extension of onshore wind turbines: A review covering Germany, Spain, Denmark, and the UK.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 82 (2018): 1261-1271. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032117313503 ↩
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Réinventer la petite éolienne domestique

2019-06-02T07:00:00+02:00

Petite éolienne avec pales et mât faits en bois. Image: InnoVentum.

Beaucoup des éoliennes domestiques que l’on peut trouver dans le commerce, équipée de pales en plastiques et de mâts en acier, sont connues pour leur manque de fiabilité, leur énergie grise/intrinsèque élevée et leur puissance médiocre. On peut corriger certains de ces défauts en construisant certaines pièces en bois.

L’utilisation du bois pour construire des éoliennes peut aussi améliorer la perception de l’éolien par le public de manière plus large, grâce aux qualités esthétiques du bois et à la possibilité de sourcer les matériaux localement. De plus, nous verrons que des innovations en matières de mâts d’éolienne rendent la construction de petites éoliennes plus aisée : il n’est plus nécessaire de recourir systématiquement à des engins de chantiers et à des fondations béton.

De faibles performances

Différents tests ont démontré que les éoliennes domestiques que l’on peut trouver dans le commerce ne sont pas toujours capable de générer assez d’électricité au cours de leur vie pour compenser l’énergie utilisée pour les produire.

Trois facteurs expliquent cela : en première ligne, les lois de la physique. Le rendement énergétique d’une éolienne augmente plus vite que son poids et la taille de son hélice, ce qui veut dire que plus une éolienne est petite, moins elle fournira de puissance en proportion avec sa taille. (NDLT : lorsque le diamètre de l’hélice est divisé par 2, le rendement lui, est divisé par 4).

Deuxièmement, les pales d’éoliennes sont généralement faites de plastique composite renforcé de fibre de verre, des matériaux dont la fabrication est très coûteuse en énergie (et qui sont impossibles à recycler). Cette énergie (grise) doit donc être « remboursée » avant de pouvoir considérer que l’éolienne produit de l’électricité, ce qui peut s’avérer difficile à réaliser sur la durée de vie des machines quand elles ont une hélice de diamètre modeste.

Enfin troisièmement, les possibilités de maintenance de ces petites éoliennes dépendent des fabricants et de leur capacité à ne pas faire faillite pour pouvoir proposer des pièces détachées à leur clients tout au long de la vie des éoliennes. Contrairement aux panneaux solaires, les éoliennes comportent beaucoup de composants mobiles, ce qui augmente la probabilité de devoir les réparer. Malheureusement, les entreprises fabricant des éoliennes domestiques tendent à avoir une durée de vie encore plus faible que celle de leurs produits. ¹

Des pales de Bois sculptées à la main

Si les lois de la physiques sont immuables, ce ne sont pas seulement elles qui rendent les éoliennes domestiques aberrantes économiquement et en terme d’impact environnemental. Les deux autres facteurs sont également déterminants, et ce sont des problèmes auxquels il est possible de remédier. D’ailleurs, cela fait plus de deux décennies que des solutions sont trouvées, notamment grâce au travail de l’ingénieur écossais Hugh Piggott, qui construit des petites éoliennes de 1 à 2 kW avec des pales de bois massif, dont les hélices atteignent 2 à 4 mètres. ²

Image: Hand carved wooden blades. Source: ⁵

Les pales sont taillées sur place et ne nécessitent que quelques outils simples et des compétences de base en menuiserie. Contrairement aux pales en fibre de verre, il n’y a besoin que des très peu voire pas d’utilisation d’énergie pour les fabriquer. Ce simple fait augmente la probabilité que l’éolienne produise plus d’énergie au cours de sa vie que la quantité qui a été utilisée pour la construire.

Avec ses éoliennes, Piggott prend à contre-pied la tendance de l’industrie à rechercher la plus grande efficacité : ses éoliennes sacrifient la puissance « crête » (NDLT : maximale, en conditions optimales) pour un fonctionnement plus fiable.

En effet, ses machines utilisent le système de régulation « Furling », qui empêche l’utilisation d’un vent qui dépasse les 8 m/s (Beaufort 5) (NDLT : L’éolienne pivote et se détourne de la perpendiculaire au vent puis devient moins efficace, sa vitesse ne peut plus augmenter), tandis ce que la plupart des modèles d’éoliennes domestiques continuent de fonctionner à des niveaux de vent plus élevés. Choisir de limiter le fonctionnement de l’éolienne à un niveau de vent plus faible augmente sa fiabilité dans le temps, car plus une machine tourne vite, plus ses composants s’usent rapidement. ³

Production locale

Une étude comparative des éoliennes Piggott avec d’autres modèles d’éoliennes du commerce a conclus que le rendement énergétique plus élevé obtenu par ces dernières pour les vents dépassant les 8 m/s est la plupart du temps gâché, car une grande partie de cette puissance supplémentaire est dégagée alors que les batteries sont déjà pleines. L’étude a également démontré que le modèle de Piggott est aussi environ 20 % moins cher à mettre en œuvre, en incluant les dépenses d’investissement et et les coûts opérationnels. 3

Image: Wooden wind turbines in Nepal. Source: ⁵

Le modèle open-source de Piggott a permis l’apparition de milliers de petites éoliennes DIY (NDLT : le mouvement Do It Yourself, « faites-le vous-même » vise à créer ou réparer des objets de la vie courante, technologiques, ou artistiques, généralement de façon artisanale ) tout autour du globe. Plusieurs initiative visant à équiper des communautés rurales en électricité se sont également inspirées de ce modèle d’éolienne, en Mongolie, au Népal, au Pérou ou encore au Nicaragua.4567

Dans ces pays « en développement », le fait de pouvoir produire et faire la maintenance de ces éoliennes localement est un gros avantage par rapport aux éoliennes et panneaux solaires vendus dans le commerce.

Des Éoliennes du Commerce avec des Pales en Bois

S’il était commun d’utiliser des pales de bois massif pour les petits moulins et les premières éoliennes, ce n’est que récemment que l’industrie éolienne s’est intéressée de nouveau à cette question.89 On peut par exemple évoquer le succès rencontré par l’entreprise néerlandaise EAZ Wind, fondée en 2014 par 4 jeunes véliplanchistes. Cette société - qui salarie actuellement 40 personnes- vend ses éoliennes à pales en bois massif à des fermes et à des coopératives d’énergie verte dans la région. Leurs machines ont une puissance de 10 kW pour un diamètre d’hélice de 12 mètres, elles sont donc environ cinq fois plus grosses que les éoliennes Piggott.

Image: Éolienne à pales de bois construite par EAZ Wind.

Les pales sont faites de poutres de bois collées les unes aux autres puis poncées pour obtenir la forme désirée. Elles sont ensuite couvertes d’un revêtement en époxy pour les préserver de l’humidité, et le côté tranchant est équipé d’une bande de plastique composite renforcé de fibre de glace pour le renforcer. D’après le fabricant, ces éoliennes -munie de tours de 15 mètres- produisent environ 30 kWh d’électricté par an, soit la consommation électrique de 10 foyers néerlandais. Une machine coûte 46 000 euro, ce qui revient moins cher qu’une installation photovoltaïque (c’est-à-dire 4600 euro par foyer, moins de la moitié du prix d’une installation solaire équivalente). Installée dans les venteuses régions nordiques des Pays-Bas, une telle éolienne aura une période de recouvrement de l’investissement financier initial comprise entre 7 et 10 ans.

Acceptation des Éoliennes

Il est à noter que le principal critère mis en avant par EAZ Wind pour son choix d’éoliennes à pales de bois n’est pas leur moindre coût énergétique. Il s’agit plutôt de leur souhait d’inciter les habitants des campagnes – particulièrement des fermes mais aussi des hameaux – à devenir autosuffisants énergétiquement, grâce à des éoliennes plus belles et produites localement qui suscitent moins de rejet chez les habitants. Comme dans beaucoup de pays, les grandes fermes d’éoliennes – et leurs lignes à haute tension – rencontrent une forte opposition locale aux Pays-Bas.

Image: installation d’une éolienne à pales de bois. Image: EAZ Wind.

Cette approche semble porter ses fruits. Lorsqu’une ferme choisit d’installer une de ces éoliennes, les fermes voisines deviennent les clients suivants. A ce jour plus de 400 éoliennes ont été vendues par EAZ Wind.

L’acceptation de l’énergie éolienne semble dépendre de deux facteurs : premièrement, les éoliennes de bois ont une apparence plus « naturelle », ce qui les rend plus esthétiquement plaisantes. Deuxièmement, ces machines sont produites localement, ainsi l’achat d’une éolienne nourrit l’économie locale. Le bois des pales provient d’une région voisine et est transformé par des entreprises de la région.

Des Mâts de Bois

Les éoliennes fabriquées par EAZ Wind ont des pales de bois, mais leur mât est en acier. L’entreprise suédoise InnoVentum prend le problème sous un autre angle : les éoliennes produites par cette société ont un mât de bois tandis que ses pales sont en plastique. Les mâts qu’ils conçoivent mesurent entre 12 et 20 mètres et sont très particuliers : il s’agit de tours modulaires composées de courtes pièces de bois que l’on peut boulonner à même le sol en quelques heures.

Image: Le mât d’éolienne de InnoVentum.

Cette tour avec ses jambes multiples ne nécessite pas ou presque pas de béton pour ses fondations et peut être mise en place sans utiliser de grue, en utilisant une corde et des treuils. Depuis 2012 environ quinze éoliennes ont été installées par l’entreprise. Tout comme EAZ Wind, InnoVentum souhaite travailler l’esthétique de ses machines pour améliorer la perception des éoliennes par la population.

Image: Le mât d’éolienne modulaire en bois d’InnoVentum.

On peut facilement envisager des modèles d’éoliennes qui combineraient les deux approches pour obtenir de petites éoliennes utilisant le bois pour leur mât, leurs pales et d’autres pièces maîtresses. Une machine quasi intégralement faite en bois (à l’exception bien sûr de la mécanique et du générateur électrique) peut atteindre un coût énergétique d’autant plus faible pour sa fabrication, ce qui la rend plus économique et durable tout au long de sa vie. En matière d’émissions carbones, on peut même considérer une telle éolienne comme un puits de carbone, car le bois qui la compose séquestre du CO2 que les arbres ont absorbé dans l’atmosphère.

Combiner Éolien et Solaire

Les derniers produits de EAZ Wind et Inno Ventum incluent des panneaux solaires à leurs structures. En effet une éolienne et une installation photovoltaïque peuvent partager la même structure, le même système électrique et les mêmes équipements de stockage de l’électricité, et cette approche est plus économique financièrement et en termes de matières premières. Combiner ces deux sources d’énergie permet également de générer la puissance nécessaire à satisfaire la demande à un moment « t » en quasi permanence, ce qui évite de trop recourir à l’utilisation de batteries, qui sont la partie la moins durable d’une installation électrique « hors-réseau » (EN : off-grid).

Image: InnoVentum.

Si l’on examine le modèle d’hybride éolienne-photovolataïque construit par EAZ Wind, on constate que la partie éolienne produit deux fois plus d’électricité que les panneaux solaires, ce qui reflète la météo locale (venteuse, mais pas très ensoleillée). L’ajout des panneaux solaires permet au rendement d’atteindre 45 000 kWh par an, soit la consommation annuelle de 14 foyers néerlandais. Cependant l’utilisation de panneaux solaire augmente drastiquement d’énergie intrinsèque du système et l’on ne peut plus considérer qu’il agit comme un puits de carbone.

Image: InnoVentum.

Production d’énergie Décentralisée

On a constaté que les éolienne domestiques fabriquées en bois procurent des avantages supplémentaires que l’on retrouve dans toutes les sources d’énergie décentralisées. En effet ce sont les même personnes qui paient pour mettre en place le système et qui profitent ensuite l’énergie produite, ce qui améliore sa réception par les habitants.

L’énergie produite localement permet aussi d’éviter de recourir à l’installation de lignes à haute tension, et on sait que plus l’électricité et produite et utilisée localement, plus il devient facile d’intégrer l’imprédictibilité de l’énergie éolienne dans le mix énergétique national. Enfin, adapter la production d’énergie en fonction de la demande encourage les habitants à adopter des modes de vies plus sobres en énergie.

Kris De Decker

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Kostakis, Vasilis, et al. “The convergence of digital commons with local manufacturing from a degrowth perspective: two illustrative cases.” Journal of Cleaner Production 197 (2018): 1684-1693. https://www.minasliarokapis.com/CleanerProduction2016_Kostakis_DigitalCommonsLocalManufacturing.pdf ↩
How to build a wind turbine. High Piggott, 2003. https://www.scoraigwind.com/pirate%20oldies/Hugh%20Piggott%20Axial-flow%20PMG%20wind%20turbine%20May%202003.pdf ↩
Sumanik-Leary, Jon, et al. “Locally manufactured small wind turbines: how do they compare to commercial machines.” Proceedings of 9 th PhD Seminar on Wind Energy in Europe. 2013. http://windempowerment.org/wp-content/uploads/2014/11/PhD_Seminar_2013_FullPaper_Sumanik-Leary-FINAL.pdf ↩
Mishnaevsky, Leon, et al. “Materials for wind turbine blades: an overview.” Materials 10.11 (2017): 1285. https://www.mdpi.com/1996-1944/10/11/1285 ↩
Mishnaevsky Jr, Leon, et al. “Strength and reliability of wood for the components of low-cost wind turbines: computational and experimental analysis and applications.” Wind Engineering 33.2 (2009): 183-196. https://www.researchgate.net/profile/Hai_Qing2/publication/242770543_Strength_and_Reliability_of_Wood_for_the_Components_of_Low-cost_Wind_Turbines_Computational_and_Experimental_Analysis_and_Applications/links/590142fa0f7e9bcf65468690/Strength-and-Reliability-of-Wood-for-the-Components-of-Low-cost-Wind-Turbines-Computational-and-Experimental-Analysis-and-Applications.pdf ↩↩
Mishnaevsky Jr, Leon, et al. “Small wind turbines with timber blades for developing countries: Materials choice, development, installation and experiences.” Renewable Energy 36.8 (2011): 2128-2138. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148111000565 ↩
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Clausen, P. D., F. Reynal, and D. H. Wood. “Design, manufacture and testing of small wind turbine blades.” Advances in wind turbine blade design and materials. Woodhead Publishing, 2013. 413-431. ↩
Pourrajabian, Abolfazl, et al. “Choosing an appropriate timber for a small wind turbine blade: A comparative study.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 100 (2019): 1-8. ↩

Comment créer un site web basse technologie

2018-09-24T00:00:00+02:00

Premier prototype du serveur alimenté à l’énergie solaire sur lequel tourne le nouveau site.

La traduction a paru premièrement ici, sur le website du Framasoft.

Pourquoi un site web basse technologie ?

On nous avait dit qu’Internet permettrait de « dématérialiser » la société et réduire la consommation d’énergie. Contrairement à cette projection, Internet est en fait lui-même devenu un gros consommateur d’énergie de plus en plus vorace. Selon les dernières estimations, le réseau tout entier représente 10 % de la consommation mondiale d’électricité et la quantité de données échangées double tous les deux ans.

Pour éviter les conséquences négatives d’une consommation énergivore, les énergies renouvelables seraient un moyen de diminuer les émissions des centres de données. Par exemple, le rapport annuel ClickClean de Greenpeace classe les grandes entreprises liées à Internet en fonction de leur consommation d’énergies renouvelables.

Cependant, faire fonctionner des centres de données avec des sources d’énergie renouvelables ne suffit pas à compenser la consommation d’énergie croissante d’Internet. Pour commencer, Internet utilise déjà plus d’énergie que l’ensemble des énergies solaire et éolienne mondiales. De plus, la réalisation et le remplacement de ces centrales électriques d’énergies renouvelables nécessitent également de l’énergie, donc si le flux de données continue d’augmenter, alors la consommation d’énergies fossiles aussi.

Faire fonctionner les centres de données avec des sources d’énergie renouvelables ne suffit pas à combler la consommation d’énergie croissante d’Internet.

Enfin, les énergies solaire et éolienne ne sont pas toujours disponibles, ce qui veut dire qu’un Internet fonctionnant à l’aide d’énergies renouvelables nécessiterait une infrastructure pour le stockage de l’énergie et/ou pour son transport, ce qui dépend aussi des énergies fossiles pour sa production et son remplacement. Alimenter les sites web avec de l’énergie renouvelable n’est pas une mauvaise idée, mais la tendance vers l’augmentation de la consommation d’énergie doit aussi être traitée.

Tout d’abord, le contenu consomme de plus en plus de ressources. Cela a beaucoup à voir avec l’importance croissante de la vidéo, mais une tendance similaire peut s’observer sur les sites web. La taille moyenne d’une page web (établie selon les pages des 500 000 domaines les plus populaires) est passée de 0,45 mégaoctets en 2010 à 1,7 mégaoctets en juin 2018. Pour les sites mobiles, le poids moyen d’une page a décuplé, passant de 0,15 Mo en 2011 à 1,6 Mo en 2018. En utilisant une méthode différente, d’autres sources évoquent une moyenne autour de 2,9 Mo en 2018.

La croissance du transport de données surpasse les avancées en matière d’efficacité énergétique (l’énergie requise pour transférer 1 mégaoctet de données sur Internet), ce qui engendre toujours plus de consommation d’énergie. Des sites plus « lourds » ou plus « gros » ne font pas qu’augmenter la consommation d’énergie sur l’infrastructure du réseau, ils raccourcissent aussi la durée de vie des ordinateurs, car des sites plus lourds nécessitent des ordinateurs plus puissants pour y accéder. Ce qui veut dire que davantage d’ordinateurs ont besoin d’être fabriqués, une production très coûteuse en énergie.

Être toujours en ligne ne fait pas bon ménage avec des sources d’énergies renouvelables telles que l’éolien ou le solaire, qui ne sont pas toujours disponibles.

La deuxième raison de l’augmentation de la consommation énergétique d’Internet est que nous passons de plus en plus de temps en ligne. Avant l’arrivée des ordinateurs portables et du Wi-Fi, nous n’étions connectés au réseau que lorsque nous avions accès à un ordinateur fixe au bureau, à la maison ou à la bibliothèque. Nous vivons maintenant dans un monde où quel que soit l’endroit où nous nous trouvons, nous sommes toujours en ligne, y compris, parfois, sur plusieurs appareils à la fois.

Un accès Internet en mode « toujours en ligne » va de pair avec un modèle d’informatique en nuage, permettant des appareils plus économes en énergie pour les utilisateurs au prix d’une dépense plus importante d’énergie dans des centres de données. De plus en plus d’activités qui peuvent très bien se dérouler hors-ligne nécessitent désormais un accès Internet en continu, comme écrire un document, remplir une feuille de calcul ou stocker des données. Tout ceci ne fait pas bon ménage avec des sources d’énergies renouvelables telles que l’éolien ou le solaire, qui ne sont pas disponibles en permanence.

Conception d’un site internet basse technologie

La nouvelle mouture de notre site répond à ces deux problématiques. Grâce à une conception simplifiée de notre site internet, nous avons réussi à diviser par cinq la taille moyenne des pages du blog par rapport à l’ancienne version, tout en rendant le site internet plus agréable visuellement (et plus adapté aux mobiles). Deuxièmement, notre nouveau site est alimenté à 100 % par l’énergie solaire, non pas en théorie, mais en pratique : il a son propre stockage d’énergie et sera hors-ligne lorsque le temps sera couvert de manière prolongée.

Internet n’est pas une entité autonome. Sa consommation grandissante d’énergie est la résultante de décisions prises par des développeurs logiciels, des concepteurs de site internet, des départements marketing, des annonceurs et des utilisateurs d’internet. Avec un site internet poids plume alimenté par l’énergie solaire et déconnecté du réseau, nous voulons démontrer que d’autres décisions peuvent être prises.

Avec 36 articles en ligne sur environ une centaine, le poids moyen d’une page sur le site internet alimenté par énergie solaire est environ cinq fois inférieur à celui de la version précédente.

Pour commencer, la nouvelle conception du site va à rebours de la tendance à des pages plus grosses. Sur 36 articles actuellement en ligne sur environ une centaine, le poids moyen d’une page sur le site internet alimenté par énergie solaire est 0,77 Mo – environ cinq fois inférieur à celui de la version précédente, et moins de la moitié du poids moyen d’une page établi sur les 500 000 blogs les plus populaires en juin 2018.

Image: un test de vitesse d’une page web entre l’ancienne et la nouvelle version du magazine Low-Tech. La taille de la page a été divisée par plus de six, le nombre de requêtes par cinq, et la vitesse de téléchargement a été multipliée par dix. Il faut noter que l’on n’a pas conçu le site internet pour être rapide, mais pour une basse consommation d’énergie. La vitesse aurait été supérieure si le serveur avait été placé dans un centre de données et/ou à une position plus centrale de l’infrastructure d’Internet. Source : Pingdom

Ci-dessous sont détaillées plusieurs des décisions de conception que nous avons faites pour réduire la consommation d’énergie. Des informations plus techniques sont données sur deux pages distinctes: un sur le front-end et un sur le back-end. Nous avons aussi libéré le code source pour la conception de notre site internet.

Site statique

Un des choix fondamentaux que nous avons faits a été d’élaborer un site internet statique. La majorité des sites actuels utilisent des langages de programmation côté serveur qui génèrent la page désirée à la volée par requête à une base de données. Ça veut dire qu’à chaque fois que quelqu’un visite une page web, elle est générée sur demande.

Au contraire, un site statique est généré une fois pour toutes et existe comme un simple ensemble de documents sur le disque dur du serveur. Il est toujours là, et pas seulement quand quelqu’un visite la page. Les sites internet statiques sont donc basés sur le stockage de fichiers quand les sites dynamiques dépendent de calculs récurrents. En conséquence, un site statique nécessite moins de puissance de calcul, donc moins d’énergie.

Le choix d’un site statique nous permet d’opérer la gestion de notre site de manière économique depuis notre bureau de Barcelone. Faire la même chose avec un site web généré depuis une base de données serait quasiment impossible, car cela demanderait trop d’énergie. Cela présenterait aussi des risques importants de sécurité. Bien qu’un serveur avec un site statique puisse toujours être piraté, il y a significativement moins d’attaques possibles et les dommages peuvent être plus facilement réparés.

Images optimisées pour en réduire le « poids »

Le principal défi a été de réduire la taille de la page sans réduire l’attractivité du site. Comme les images consomment l’essentiel de la bande passante il serait facile d’obtenir des pages très légères et de diminuer l’énergie nécessaire en supprimant les images, en réduisant leur nombre ou en réduisant considérablement leur taille. Néanmoins, les images sont une part importante de l’attractivité de Low-tech Magazine et le site ne serait pas le même sans elles.

Par optimisation, on peut rendre les images dix fois moins gourmandes en ressources, tout en les affichant bien plus largement que sur l’ancien site.

Nous avons plutôt choisi d’appliquer une ancienne technique de compression d’image appelée « diffusion d’erreur ». Le nombre de couleurs d’une image, combiné avec son format de fichier et sa résolution, détermine la taille de cette image. Ainsi, plutôt que d’utiliser des images en couleurs à haute résolution, nous avons choisi de convertir toutes les images en noir et blanc, avec quatre niveaux de gris intermédiaires.

Image: exemple d’images traitées pour en réduire le poids, elles sont monochromes et d’une définition dégradée.

Ces images en noir et blanc sont ensuite colorées en fonction de la catégorie de leur contenu via les capacités de manipulation d’image natives du navigateur. Compressées par ce module appelé dithering, les images présentées dans ces articles ajoutent beaucoup moins de poids au contenu; par rapport à l’ancien site web, elles sont environ dix fois moins consommatrices de ressources.

Police de caractère par défaut / Pas de logo

Toutes les ressources chargées, y compris les polices de caractères et les logos, le sont par une requête supplémentaire au serveur, nécessitant de l’espace de stockage et de l’énergie. Pour cette raison, notre nouveau site web ne charge pas de police personnalisée et enlève toute déclaration de liste de polices de caractères, ce qui signifie que les visiteurs verront la police par défaut de leur navigateur.

une page du magazine l’image d’illustration est rouge, le fond est jaune, aucun logo n’est ajouté, l’essentiel est du texte et une image Une page du magazine en version basse consommation Nous utilisons une approche similaire pour le logo. En fait, Low-tech Magazine n’a jamais eu de véritable logo, simplement une bannière représentant une lance, considérée comme une arme low-tech (technologie sobre) contre la supériorité prétendue des « high-tech » (hautes technologies).

Au lieu d’un logo dessiné, qui nécessiterait la production et la distribution d’image et de polices personnalisées, la nouvelle identité de Low-Tech Magazine consiste en une unique astuce typographique : utiliser une flèche vers la gauche à la place du trait d’union dans le nom du blog : LOW←TECH MAGAZINE.

Pas de pistage par un tiers, pas de services de publicité, pas de cookies

Les logiciels d’analyse de sites tels que Google Analytics enregistrent ce qui se passe sur un site web, quelles sont les pages les plus vues, d’où viennent les visiteurs, etc. Ces services sont populaires car peu de personnes hébergent leur propre site. Cependant l’échange de ces données entre le serveur et l’ordinateur du webmaster génère du trafic de données supplémentaire et donc de la consommation d’énergie.

Avec un serveur auto-hébergé, nous pouvons obtenir et visualiser ces mesures de données avec la même machine: tout serveur génère un journal de ce qui se passe sur l’ordinateur. Ces rapports (anonymes) ne sont vus que par nous et ne sont pas utilisés pour profiler les visiteurs.

Avec un serveur auto-hébergé, pas besoin de pistage par un tiers ni de cookies.

Low-tech Magazine a utilisé des publicités Google Adsense depuis ses débuts en 2007. Bien qu’il s’agisse d’une ressource financière importante pour maintenir le blog, elles ont deux inconvénients importants. Le premier est la consommation d’énergie: les services de publicité augmentent la circulation des données, ce qui consomme de l’énergie.

Deuxièmement, Google collecte des informations sur les visiteurs du blog, ce qui nous contraint à développer davantage les déclarations de confidentialité et les avertissements relatifs aux cookies, qui consomment aussi des données et agacent les visiteurs. Nous avons donc remplacé Adsense par d’autres sources de financement (voir ci-dessous pour en savoir plus). Nous n’utilisons absolument aucun cookie.

À quelle fréquence le site web sera-t-il hors-ligne?

Bon nombre d’entreprises d’hébergement web prétendent que leurs serveurs fonctionnent avec de l’énergie renouvelable. Cependant, même lorsqu’elles produisent de l’énergie solaire sur place et qu’elles ne se contentent pas de « compenser » leur consommation d’énergie fossile en plantant des arbres ou autres, leurs sites Web sont toujours en ligne.

Cela signifie soit qu’elles disposent d’un système géant de stockage sur place (ce qui rend leur système d’alimentation non durable), soit qu’elles dépendent de l’énergie du réseau lorsqu’il y a une pénurie d’énergie solaire (ce qui signifie qu’elles ne fonctionnent pas vraiment à 100 % à l’énergie solaire).

Image: Le panneau photo-voltaïque solaire de 50 W. Au-dessus, un panneau de 10 W qui alimente un système d’éclairage.

En revanche, ce site web fonctionne sur un système d’énergie solaire hors réseau avec son propre stockage d’énergie et hors-ligne pendant les périodes de temps nuageux prolongées. Une fiabilité inférieure à 100 % est essentielle pour la durabilité d’un système solaire hors réseau, car au-delà d’un certain seuil, l’énergie fossile utilisée pour produire et remplacer les batteries est supérieure à l’énergie fossile économisée par les panneaux solaires.

Reste à savoir à quelle fréquence le site sera hors ligne. Le serveur web est maintenant alimenté par un nouveau panneau solaire de 50 Wc et une batterie plomb-acide (12V 7Ah) qui a déjà deux ans. Comme le panneau solaire est à l’ombre le matin, il ne reçoit la lumière directe du soleil que 4 à 6 heures par jour. Dans des conditions optimales, le panneau solaire produit ainsi 6 heures x 50 watts = 300 Wh d’électricité.

Le serveur web consomme entre 1 et 2,5 watts d’énergie (selon le nombre de visiteurs), ce qui signifie qu’il consomme entre 24 et 60 Wh d’électricité par jour. Dans des conditions optimales, nous devrions donc disposer de suffisamment d’énergie pour faire fonctionner le serveur web 24 heures sur 24. La production excédentaire d’énergie peut être utilisée pour des applications domestiques.

Nous prévoyons de maintenir le site web en ligne pendant un ou deux jours de mauvais temps, après quoi il sera mis hors ligne.

Cependant, par temps nuageux, surtout en hiver, la production quotidienne d’énergie pourrait descendre à 4 heures x 10 watts = 40 watts-heures par jour, alors que le serveur nécessite entre 24 et 60 Wh par jour. La capacité de stockage de la batterie est d’environ 40 Wh, en tenant compte de 30 % des pertes de charge et de décharge et de 33 % de la profondeur ou de la décharge (le régulateur de charge solaire arrête le système lorsque la tension de la batterie tombe à 12 V).

Par conséquent, le serveur solaire restera en ligne pendant un ou deux jours de mauvais temps, mais pas plus longtemps. Cependant, il s’agit d’estimations et nous pouvons ajouter une deuxième batterie de 7 Ah en automne si cela s’avère nécessaire. Nous visons un uptime, c’est-à-dire un fonctionnement sans interruption, de 90 %, ce qui signifie que le site sera hors ligne pendant une moyenne de 35 jours par an.

Premier prototype avec batterie plomb-acide (12 V 7 Ah) à gauche et batterie Li-Po UPS (3,7V 6600 mA) à droite. La batterie au plomb-acide fournit l’essentiel du stockage de l’énergie, tandis que la batterie Li-Po permet au serveur de s’arrêter sans endommager le matériel (elle sera remplacée par une batterie Li-Po beaucoup plus petite).

Quel est la période optimale pour parcourir le site?

L’accessibilité à ce site internet dépend de la météo à Barcelone en Espagne, endroit où est localisé le serveur. Pour aider les visiteurs à « planifier » leurs visites à Low-tech Magazine, nous leur fournissons différentes indications.

Un indicateur de batterie donne une information cruciale parce qu’il peut indiquer au visiteur que le site internet va bientôt être en panne d’énergie – ou qu’on peut le parcourir en toute tranquillité. La conception du site internet inclut une couleur d’arrière-plan qui indique la charge de la batterie qui alimente le site Internet grâce au soleil. Une diminution du niveau de charge indique que la nuit est tombée ou que la météo est mauvaise.

Outre le niveau de batterie, d’autres informations concernant le serveur du site web sont affichées grâce à un tableau de bord des statistiques. Celui-ci inclut des informations contextuelles sur la localisation du serveur : heure, situation du ciel, prévisions météorologiques, et le temps écoulé depuis la dernière fois où le serveur s’est éteint à cause d’un manque d’électricité.

Matériel & Logiciel

Nous avons écrit un article plus détaillé d’un point de vue technique: Comment faire un site web basse technologie: logiciels et matériel.

SERVEUR : Ce site web fonctionne sur un ordinateur Olimex A20. Il est doté de 2 GHz de vitesse de processeur, 1 Go de RAM et 16 Go d’espace de stockage. Le serveur consomme 1 à 2,5 watts de puissance.

SOFTWARE DU SERVEUR : le serveur web tourne sur Armbian Stretch, un système d’exploitation Debian construit sur un noyau SUNXI. Nous avons rédigé une documentation technique sur la configuration du serveur web.

LOGICIEL DE DESIGN : le site est construit avec Pelican, un générateur de sites web statiques. Nous avons publié le code source de « solar », le thème que nous avons développé.

CONNEXION INTERNET. Le serveur est connecté via une connexion Internet fibre 100 MBps. Voici comment nous avons configuré le routeur. Pour l’instant, le routeur est alimenté par le réseau électrique et nécessite 10 watts de puissance. Nous étudions comment remplacer ce routeur gourmand en énergie par un routeur plus efficace qui pourrait également être alimenté à l’énergie solaire.

SYSTÈME SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE. Le serveur fonctionne avec un panneau solaire de 50 Wc et une batterie plomb-acide 12 V 7 Ah. Cependant, nous continuons de réduire la taille du système et nous expérimentons différentes configurations. L’installation photovoltaïque est gérée par un régulateur de charge solaire 20A.

Qu’est-il arrivé à l’ancien site?

Le site Low-tech Magazine alimenté par énergie solaire est encore en chantier. Pour le moment, la version alimentée par réseau classique reste en ligne. Nous encourageons les lecteurs à consulter le site alimenté par énergie solaire, s’il est disponible. Nous ne savons pas trop ce qui va se passer ensuite. Plusieurs options se présentent à nous, mais la plupart dépendront de l’expérience avec le serveur alimenté par énergie solaire.

Tant que nous n’avons pas déterminé la manière d’intégrer l’ancien et le nouveau site, il ne sera possible d’écrire et lire des commentaires que sur notre site internet alimenté par réseau, qui est toujours hébergé chez TypePad. Si vous voulez envoyer un commentaire sur le serveur web alimenté en énergie solaire, vous pouvez en commentant cette page ou en envoyant un courriel à solar (at) lowtechmagazine (dot) com.

Est-ce que je peux aider?

Bien sûr, votre aide est la bienvenue.

D’une part, nous recherchons des idées et des retours d’expérience pour améliorer encore plus le site web et réduire sa consommation d’énergie. Nous documenterons ce projet de manière détaillée pour que d’autres personnes puissent aussi faire des sites web basse technologie.

D’autre part, nous espérons recevoir des contributions financières pour soutenir ce projet. Les services publicitaires qui ont maintenu Low-tech Magazine depuis ses débuts en 2007 sont incompatibles avec le design de notre site web poids plume. C’est pourquoi nous cherchons d’autres moyens de financer ce site :

Nous proposerons bientôt un service de copies du blog imprimées à la demande. Grâce à ces publications, vous pourrez lire le Low-tech Magazine sur papier, à la plage, au soleil, où vous voulez, quand vous voulez.

Vous pouvez nous soutenir en envoyant un don sur PayPal, Patreon ou LiberaPay.

Le serveur alimenté par énergie solaire est un projet de Kris De Decker, Roel Roscam Abbing, et Marie Otsuka.

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