Énergie éolienne aux États-Unis

Potentiel éolien aux États-Unis, NREL, 2013.

Le territoire américain offre un bon potentiel éolien, surtout sur la côte du Pacifique au nord de San Francisco, dans les Grands Lacs, dans les Appalaches, dans les îles Aléoutiennes et surtout sur le piémont des Montagnes Rocheuses[1] où souffle le chinook.

Le NREL fournit des cartes plus précises, selon l'altitude et la région[2] et des cartes des ressources éoliennes offshore[3].

Cependant, les ouragans peuvent représenter une menace pour les éoliennes, notamment dans les états du sud[4]^,[5].

Évolution de la production d'électricité éolienne aux États-Unis[p 1]

Production annuelle en GWh depuis 1997

Production mensuelle d'électricité éolienne de janvier 2007 à août 2015
source données : EIA[6].

La production d'électricité éolienne aux États-Unis atteint 337 510 GWh en 2020 (+14 %)[p 1], soit 8,3 % de la production nationale d'électricité[p 2]. La part de l'éolien a évolué très rapidement : elle n'était que de 0,3 % en 2003.

Les États-Unis étaient jusqu'en 2015 le plus grand producteur mondial d'électricité éolienne, mais en 2016 ils ont été dépassés par la Chine et se trouvent en 2019, selon BP, au 2^e rang avec 303,1 TWh, soit 21,2 % de la production éolienne mondiale, contre 405,7 TWh pour la Chine (28,4 %)[8].

Les principaux États producteurs sont en 2020 le Texas (92,99 TWh, soit 27,6 % du total national), l'Iowa (34,15 TWh), l'Oklahoma (29,57 TWh), le Kansas (23,51 TWh), l'Illinois (17,11 TWh), la Californie (13,65 TWh), le Dakota du nord (13,18 TWh), le Colorado (12,73 TWh) et le Minnesota (12,24 TWh)[p 3].

Le facteur de charge (=puissance moyenne produite/puissance installée) des centrales éoliennes de taille commerciale a été de 35,4 % en 2020 contre 34,4 % en 2019 (29,7 % en 2010)[p 4], très élevé en comparaison des valeurs observées en Europe, ce qui indique que le potentiel éolien américain est excellent et surtout que les choix d'implantations sont beaucoup plus sélectifs qu'en Europe.

Installations annuelles d'éoliennes aux États-Unis.

Les États-Unis se classent au 2^e rang mondial pour la puissance installée éolienne avec 122 317 MW fin 2020 (loin derrière la Chine : 288 320 MW), soit 16,5 % du total mondial, alors que leur population ne représente que 4,5 % de la population mondiale. Cette puissance s'est accrue de 16 205 MW (+15,4 %) au cours de l'année 2020 (Monde : +14 %), soit 17,4 % du marché mondial. Cette progression record a été stimulée par la disparition programmée à la fin de 2020 du « Production Tax Credit » (PTC) ; les autorités fiscales ont cependant accordé un délai supplémentaires pour les projets mis en chantier en 2016 et 2017 mais retardés par la crise du COVID-19. Finalement, en décembre 2020, le Sénat a prolongé le PTC pour une année de plus avec un taux réduit à 60 % du taux plein[9].

Les États-Unis ont installé 9 143 MW en 2019 contre 7 588 MW en 2018 ; le marché a donc progressé de 20,5 %. La puissance installée du parc atteint 105 583 MW fin 2019. Les projets en cours de construction totalisent 22 115 MW et les projets à un stade avancé de développement 22 038 MW, dont 7 483 MW en offshore ; le volume de projets avancés a augmenté de 26 % en un an. Une autre tendance émergente est la croissance des contrats de vente directe d'électricité (en anglais : Power Purchase Agreement - PPA) entre producteurs et gros consommateurs d'électricité, qui permettent d'assurer la rentabilité des parcs éoliens grâce à la fixation d'un prix garanti sur une longue période ; les développeurs affirment avoir décroché 8 726 MW de PPA en 2019[10].

Les États-Unis se classaient au 2^e rang mondial pour la puissance installée éolienne avec 105 466 MW fin 2019 (loin derrière la Chine : 236 402 MW), soit 16,2 % du total mondial. Cette puissance s'est accrue de 9 143 MW (+9,5 %) au cours de l'année 2019 (Monde : +10,1 %), soit 15,1 % du marché mondial[11].

En 2018, les États-Unis ont installé 7 588 MW contre 7 016 MW en 2017, soit une progression de 8,2 %. La puissance installée du parc atteignait 96 488 MW fin 2018. Les projets en cours de construction totalisaient 16 521 MW et les projets proches de leur lancement 18 574 MW. Le marché de la rénovation atteignait 1 344 MW[12].

Selon l'American Wind Energy Association (AWEA), les projets en cours de construction ou en développement avancé fin 2017 totalisent 28,7 GW, soit quatre fois les mises en service de 2017 et 34 % de plus que fin 2016. Les innovations de l'industrie éolienne ont permis d'abaisser les coûts de l'éolien d'année en année. Selon la banque d'investissement Lazard, le coût de l'éolien a diminué de 4 % durant l'année 2017 aux États-Unis, et la baisse cumulée de 2009 à 2016 atteint les deux tiers ; dans de nombreuses régions du pays, l'éolien est moins cher que les sources d'énergie conventionnelles, y compris sans incitations[13].

En 2013, les États-Unis ont installé seulement 1 084 MW contre 13 078 MW en 2012, le Production Tax Credit (PTC) expirant au 31/12/2012 ; or le Congrès n'a décidé sa reconduction que le 2 janvier 2013, pour une année supplémentaire, alors que les investisseurs avaient cessé toute activité de montage de projet ; il a fallu attendre le quatrième trimestre pour que de nouveaux projets arrivent au stade de la mise en service ; le PTC apporte une incitation de 2,3 c$/kWh pendant dix ans[14].

C'est en 2008 que les États-Unis sont devenus le premier pays pour la capacité d’énergie éolienne avec 25 170 MW installés[15] devant l’Allemagne (23 902 MW) ; ce secteur employait alors 85 000 américains[16].

En 2007, la capacité éolienne installée aux États-Unis a augmenté de 45 % et 9 milliards de dollars ont été investis dans ce secteur ; les éoliennes fournissaient 1 % de l’électricité américaine[17].

Répartition des parcs éoliens aux États-Unis en 2018.

Carte des puissances installées éoliennes par État fin 2018 (source : AWEA).

Carte des puissances installées éoliennes par habitant fin 2017

Évolution de la production éolienne des cinq États leaders.

En 2020, cinq États ont tiré du vent plus de 30 % de leur électricité : l'Iowa (57,5 %), le Kansas (43,3 %), l'Oklahoma (35,4 %), le Dakota du Sud (32,9 %), le Dakota du Nord (30,9 %) ; cinq autres dépassent 20 % : le Maine, le Nebraska, le Colorado, le Minnesota et le Nouveau-Mexique. Seize États ont dépassé le seuil de 10 % de production éolienne[p 3]^,[p 5].

La plupart des nouvelles installations éoliennes sont construites dans le centre et le nord des États-Unis. La carte ci-contre donne les puissances installées par État en 2018.

Le tableau suivant donne, pour chacun des 41 États ayant des éoliennes, les capacités installées à la fin de 2020, la production éolienne 2020 et sa part en 2018 dans la production d'électricité de l'État :

Le Texas possède 25,7 % de la capacité totale des éoliennes du pays et produit 27,6 % de son électricité éolienne.

Parc éolien de Meyersdale sur la crête des Allegheny dans le sud de la Pennsylvanie, près de Meyersdale dans le comté de Somerset. Photo prise d'un planneur en avril 2007.

La plupart des parcs éoliens appartiennent à des producteurs indépendants d'électricité (IPPs pour Independent Power Producers) qui signent des contrats à long terme de fourniture d'électricité (PPAs pour Power Purchase Agreements) avec les fournisseurs d'électricité (electric utilities) ; cependant, au cours des dernières années, 10 à 20 % des projets réalisés chaque année appartiennent directement aux utilities[18].

Parmi les acquéreurs de la production éolienne, outre 65 utilities, on note des villes et des entreprises industrielles et commerciales ; 85 % de la capacité installée bénéficie de contrats à long terme, indispensables pour le financement de projets aux États-Unis[18]. En 2014, plus de 23 % des MW ayant fait l'objet de contrats à long terme ont été achetés par des entreprises ou autres entités autres que les utilities, dont Amazon, Microsoft, Yahoo, Walmart et la General Services Administration[19].

Plus de 500 usines fabriquent des composants pour les éoliennes en 2012 ; le contenu national des éoliennes installées aux États-Unis a progressé de moins de 25 % en 2005 à 67 % en 2011[18].

Les effectifs employés par l'industrie éolienne ont progressé de 22 500 équivalents temps plein (etp) en 2014 pour atteindre 22 500 etp fin 2014 ; en 2013, ils avaient perdu près de 30 000 etp à cause de l'incertitude sur le crédit d'impôt électricité. Ces emplois sont répartis sur l'ensemble du territoire, avec une densité plus élevée sur la moitié est du pays, mais aussi sur la côte ouest[19].

Les coûts ont baissé de 50 % entre 2009 et 2013 du fait des progrès techniques, depuis l'amélioration dans le choix des sites jusqu'à l'accroissement de la taille des éoliennes : en 2014, le diamètre moyen des rotors atteignait 99,7 mètres et la hauteur du mât 82,4 mètres[19].

GE Wind Energy était le 6^e fabricant mondial d'éoliennes en 2011 avec une part de marché de 7,7 %[20].

En 2012, les parts de marché des principaux fabricants d'éoliennes étaient (sur l'ensemble du parc installé depuis l'origine)[21] :

• GE Wind Energy : 40 % ;
• Vestas : 19 % ;
• Siemens : 14 % ;
• Gamesa : 6,5 % ;
• Mitsubishi : 6,5 % ;
• Suzlon : 4,5 %

53 autres fabricants se partagent les 9,3 % restants.

Le Congrès américain a voté le 18 décembre 2015 la prolongation des crédits d’impôt en faveur du solaire et de l’éolien ; les démocrates ont obtenu leur reconduction pour cinq ans, en contrepartie de la levée de l’interdiction faite, depuis plus de 40 ans, aux compagnies pétrolières américaines d’exporter leur production. Les avantages fiscaux en faveur de l’éolien s'étaient éteints fin 2014. L’énergie produite par les nouvelles éoliennes bénéficiera d’un crédit d’impôt de 2,3 $cents par kilowatt-heure d’électricité jusqu’à fin 2016, qui s’éteindra progressivement jusqu’en 2020. Cette décision déclenchera des investissements supplémentaires attendus à 35 milliards de dollars pour 19 GW dans l'éolien d’ici à 2020, selon Bloomberg New Energy Finance[22].

Fin 2019, le crédit d’impôt en faveur de la production éolienne (PTC : Production Tax Credit) a été prolongé jusqu'à la fin de 2020 ; les projets dont la construction commence en 2019 recevront un crédit d’impôt de 40 % contre 60 % pour ceux qui commencent en 2020. Le crédit d’impôt est de 2,5 US$cent/kWh sur dix ans[10].

Parc éolien de Shepherds Flat, Oregon.

La base de données The Windpower recense 1 115 parcs éoliens américains totalisant 76 543 MW en février 2016[23], et donne leur liste exhaustive[24].

Texas

Ferme éolienne de Panther Creek, Texas, 2014.

Ferme éolienne dans le comté de Stirling, Texas, 2008.

Ferme éolienne de Green Mountain (Brazos Wind Farm) au Texas.

Le Texas est de loin le premier État producteur d’énergie éolienne du pays, avec 30 224 MW installés fin 2020, soit 25,7 % de la puissance installée éolienne du pays[p 6] et une production de 92 989 GWh, soit 27,6 % du total national[p 3] ; la part de l'éolien dans sa production d'électricité atteignait 19,6 % en 2020[p 5].

Les plus grands parcs éoliens texans sont :

• la Ferme éolienne de Roscoe, qui était la plus grande du monde à sa mise en service en 2009, avec ses 627 turbines totalisant 781 MW[31].
• le Horse Hollow Wind Energy Center, mis en service de 2005 à 2006, avec 735 MW[32].
• la Ferme éolienne de Capricorn Ridge : 662,5 MW[33].
• la Ferme éolienne de Sweetwater : 585 MW[34].
• la Ferme éolienne de Buffalo Gap : 524 MW[35].
• la Ferme éolienne de Panther Creek : 458 MW[36].
• la Ferme éolienne de Peñascal : 404 MW[37].

EDF Énergies Nouvelles a mis en service en juin 2015 son cinquième parc éolien au Texas. Situé au nord de l'État, le parc éolien de Longhorn est composé de 100 turbines Vestas de 2 MW, pour une capacité installée totale de 200 MW. EDF EN exploite 872 MW dans l’État. Le Texas a représenté 37 % de la puissance installée en 2014 et l'éolien a fourni 10,6 % de son électricité. Le décollage de l’éolien au Texas a été amorcé grâce à un système de soutien mis en place en 1999, basé sur un crédit accordé aux producteurs d’énergies renouvelables, qui revendent la production aux fournisseurs locaux d’électricité, contraints d’avoir des approvisionnements en partie dé-carbonés. Des lignes à haute tension ont été construites entre l’ouest du pays, où se situe la ressource éolienne, et les grandes villes de l’Est[38]. Avec la mise en service en octobre 2015 du parc éolien de Spinning Spur 3 (194 MW), la capacité éolienne installée d’EDF EN au Texas dépasse désormais le gigawatt. EDF EN va aussi construire d'ici fin 2016 le parc éolien de Tyler Bluff (123 MW), dans le comté de Cooke, au Texas, pour alimenter les usines de Procter & Gamble[39].

C'est en 2006 que le Texas est devenu le premier État producteur d’énergie éolienne du pays, devant la Californie[17]. À la fin 2007, les éoliennes installées au Texas développaient une puissance totale de 4 356 mégawatts, contre 2 439 mégawatts en Californie, et 1 300 mégawatts au Minnesota et en Iowa[40]. Des projets éoliens sont en cours d’étude au Texas : Shell et TXU Corporation prévoient de construire la plus grande ferme éolienne du monde d’une puissance de 3 000 mégawatts[40]. En 2008, le milliardaire texan T. Boone Pickens, magnat du pétrole, a commandé auprès de General Electric 667 turbines éoliennes pour deux milliards de dollars[41].

Californie

Vue presque complète de la Ferme éolienne de San Gorgonio Pass, à l'extrémité occidentale de la vallée de Coachella, un des sites les plus ventés de la planète.

Carte des ressources éoliennes de la Californie à 50 m d'altitude.

Ferme éolienne de San Gorgonio Pass près de Palm Springs

Une petite partie du parc éolien Alta Wind vu de la route d'Oak Creek en août 2013.

Parc éolien de Tehachapi Pass, 2008.

La Californie est le sixième État pour la puissance installée éolienne avec 6 027 MW fin 2020[p 6] et pour sa production : 13 645 GWh[p 3] ; la part de l'éolien dans sa production d'électricité (hors solaire diffus) atteignait 7 % en 2020[p 5].

Quatre parcs éoliens de grande taille concentrent plus de la moitié de cette puissance :

• Altamont Pass, construit dans les années 1970 à l'est de San Francisco, compte plus de 4 800 éoliennes de taille assez modeste, d'une capacité totale de 576 MW[42]. Il s'agit de la plus grande concentration d'éoliennes du monde (en nombre d'éoliennes)[43].
• San Gorgonio Pass près de Palm Springs possède plus de 3 500 éoliennes[44] d'une capacité supérieure à 615 MW[45].
• Tehachapi Pass dans le comté de Kern (sud de la Californie) produit avec ses 705 MW l'électricité nécessaire à 500 000 personnes[46].
• Alta Wind, également dans la Tehachapi Pass, est en 2013 le plus grand parc éolien du monde avec 1 320 MW[47].

Le gouverneur de la Californie a signé en 2011 une loi qui relève l'objectif de part d'énergies renouvelables de l'État de 20 % à 33 % en 2020[18].

• (en) « Electric Power Monthly, February 2021 », Energy Information Administration, dépendant du département de l'Énergie des États-Unis, février 2021 (consulté le 6 juin 2021)

Autres références :