Parcs éoliens – enjeux sonores

18 décembre, 2018 | Blogue

Patrice Choquette

Patrice Choquette, ing, M.Sc.A

Ingénieur, Expert en acoustique et vibrations

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Il y a de cela quelques années, l’impact acoustique des parcs éoliens était un phénomène plus ou moins reconnu. Aujourd’hui, les études sont sans équivoque : les éoliennes produisent un bruit potentiellement nuisible si elles se trouvent trop près d’espaces sensibles[1].

Figure 1 : niveau sonore produit par une éolienne typique en fonction de la distance[2]

L’impact sonore des éoliennes peut toutefois être prédit à l’aide de logiciels spécialisés, ce qui permet d’optimiser le potentiel d’un projet éolien tout en minimisant ses impacts environnementaux. Il reste toutefois quelques enjeux pouvant complexifier le choix des démarches à suivre, c’est pourquoi nous nous attardons ici aux enjeux acoustiques des projets éoliens.

Réglementation versus acceptabilité sociale

Au Canada, l’impact sonore des parcs éoliens est un enjeu provincial et municipal, puisqu’il n’existe malheureusement pas de réglementation nationale à ce sujet. La réglementation municipale sur les nuisances peut être légalement valide lorsque la province concernée n’a pas de réglementation couvrant le bruit éolien. L’absence de cadre légal clair rend parfois difficile l’évaluation des impacts d’un projet éolien. Ceci dit, les provinces sans règlement spécifique demandent parfois d’analyser les impacts sonores selon le règlement d’une province voisine ou selon des lignes directrices prévues pour pallier au vide législatif.

Les règlements provinciaux canadiens actuels établissent le niveau sonore maximal acceptable en milieu rural à 40 dBA. Mais cette limite est-elle adéquate? L’organisme mondial de la santé dit que ce niveau sonore n’est pas nuisible pour la santé[3]. Ceci dit, plusieurs pays européens demandent des niveaux sonores inférieurs, soit de 35 dBA[4]. Alors qui dit vrai? Santé Canada a réalisé une étude corrélant le niveau de dérangement d’un projet éolien en fonction de l’amplitude du bruit aux résidences étudiées[5]. L’étude révèle que l’inconfort acoustique augmente de façon importante dès l’atteinte d’un niveau sonore moyen de 35 dBA. Il n’est d’ailleurs pas inhabituel que les autorités responsables demandent une analyse du nombre de résidences exposées à plus de 35 dBA pour cerner le nombre de personnes potentiellement dérangées par un projet éolien malgré le respect des normes.

Ainsi, sur quels critères sonores devrait-on baser un projet éolien? La réponse se trouve dans une combinaison de la réglementation et d’une analyse de densité des milieux sensibles entourant le projet éolien à l’étude afin de bien comprendre les risques associés.

Simulation versus réalité

Un autre élément litigieux rencontré dans le cadre d’une étude sonore d’un projet éolien est l’interprétation des résultats des simulations de propagation sonore en comparaison au niveau de bruit réel que subiront les récepteurs.

Les autorités responsables d’étudier les impacts environnementaux des projets éoliens demandent de respecter certains protocoles et d’utiliser des méthodes de calculs reconnues (ISO 9613, CONCAWE, NORD2000, etc.). Or, bien que standardisées, ces méthodes obligent parfois de présenter des résultats conservateurs ou irréalistes. Les simulations standardisées risquent donc de présenter un portait irréaliste de l’impact du projet si les calculs ne sont pas interprétés par une personne capable d’identifier les limitations des protocoles imposés.

Figure 2 : Propagation sonore – Parc éolien[6]

Un exemple de représentation irréaliste typique est la différence entre un vent porteur et un vent dominant : la procédure demande de simuler le bruit d’une turbine sous des conditions favorables à la propagation du bruit (vent vers les récepteurs). Mais dans les faits, est-ce que cette situation est probable? Si les vents dominants sont dans la direction opposée à la résidence, ne devrions-nous pas tenir compte de cette situation? Le bruit d’une éolienne peut varier par plus de 10 dBA selon la direction du vent. Il serait donc possible de placer une éolienne dans une zone plus rentable (malgré la présence d’une résidence) si l’étude tient compte de l’amplitude et la direction des vents. L’analyse des conditions climatiques locales est primordiale afin de maximiser le potentiel énergétique tout en respectant les objectifs sonores visés. L’analyse est potentiellement plus exigeante, mais les bénéfices à long terme compensent largement l’alternative qui consiste simplement à appliquer les protocoles.

Un second scénario irréaliste rencontré lors du respect des procédures, est lorsqu’une résidence est entourée de plusieurs éoliennes. On demande que le bruit de chaque éolienne soit simulé par vent porteur. Mais qu’arrive-t-il lorsque des éoliennes se trouvent à des endroits opposés par rapport à une résidence spécifique? Le protocole demande de simuler des vents de directions différentes qui favorisent la propagation du bruit. Ceci est physiquement impossible, car les vents ne peuvent provenir que d‘une seule direction.

Figure 3 : source : https://www.homebuilding.co.uk/renewable-technology-guide/

Pour connaître le vrai impact sonore d’une configuration de parc éolien, il est primordial de simuler selon les conditions de vent réelles pour connaître l’impact sonore d’un projet éolien. Encore une fois, l’analyse est plus exhaustive, mais les bénéfices économiques s’ils sont observés sur l’ensemble de la vie utile du projet compenseront amplement l’analyse préliminaire.

Contrôler les émissions sonores d’une éolienne en milieu urbain

Plusieurs innovations technologiques sont maintenant disponibles ou en développement pour minimiser l’impact acoustique des éoliennes. Dans l’éventualité où un projet éolien se verrait imposer des restrictions d’opérations (freinage de certaines éoliennes pour en réduire le bruit par exemple), il existe, sous certaines conditions climatiques, des solutions pour contrôler les émissions sonores émises par une turbine tout en augmentant la production d’énergie de celle-ci.

En premier lieu, une éolienne peut subir des dommages (éclairs) ou de l’usure avec le temps. Il est possible d’utiliser une caméra acoustique pour déterminer si certaines composantes d’une éolienne génèrent davantage de bruit aujourd’hui que lors de son démarrage. La caméra acoustique utilise ainsi une matrice de microphone pour localiser l’origine d’un bruit.

Figure 4 : imagerie sonore – sources sonore dominantes d’une éolienne[7]

Cette technique permet d’identifier si le problème de bruit peut simplement être réglé via une maintenance sans même avoir à accéder à la nacelle.

Plusieurs compagnies ont optimisé la forme des pales d’éolienne pour maximiser le potentiel énergétique tout en minimisant les impacts sonores : une compagnie canadienne a ainsi réussi à augmenter l’efficacité des pales de 20 % tout en réduisant le niveau de bruit de 2 dBA[8]. Certaines solutions de ce type sont également disponibles sous forme d’ajouts sur des pales standards[9].

Finalement, il existe des systèmes d’asservissement en temps réel pour maximiser la production énergétique des éoliennes tout en respectant les critères acoustiques réglementaires[10]. Ce système écoute le bruit produit par les éoliennes et freine celles-ci pour garder un niveau sonore acceptable aux résidences protégées.

Conclusion

Comme il est possible de le constater, les enjeux sonores liés à un parc éolien situé à proximité d’un milieu habité peuvent parfois devenir complexes. Il importe de consacrer les efforts d’analyse nécessaires pour s’assurer de bien cerner les impacts d’un projet. Cela permet ainsi d’éviter les mauvaises surprises ou les mauvaises décisions telles que la sélection d’une configuration de parc éolien non optimale puisque les contraintes réelles imposées par le milieu n’ont pas été cernées correctement. Les experts de BBA peuvent vous aider au travers de chaque étape de réalisation d’un projet éolien (construction, exploitation et optimisation) pour assurer un rendement maximal de celui-ci.

[1] https://www.canada.ca/en/health-canada/services/environmental-workplace-health/noise/wind-turbine-noise.html
[2] https://community.plm.automation.siemens.com/t5/Simcenter-Blog/Not-in-my-backyard-How-annoying-is-wind-turbine-noise/ba-p/517624
[3] http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0008/383921/noise-guidelines-eng.pdf
[4] https://www.conforg.fr/euronoise2015/proceedings/data/articles/000225.pdf
[5] https://www.canada.ca/en/health-canada/services/environmental-workplace-health/noise/wind-turbine-noise/wind-turbine-noise-health-study-summary-results.html
[6] http://www.gamba-acoustique.fr/ingenierie/acoustique-parcs_eoliens
[7] https://slideplayer.fr/slide/3685620/
[8] https://energi.news/innovation/canadian-inventors-turbine-humpback-whales-increasing-wind-efficiency/
[9] https://www.utwente.nl/en/news/!/2009/9/273080/saw-teeth-make-wind-turbines-quieter
[10] http://www.iear.fr/fr/

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