Etude acoustique
L’étude acoustique permet de réaliser des simulations d’impact sonore permettant d’évaluer la contribution de chaque éolienne sur les niveaux de bruit aux voisinages. Cette estimation servira à vérifier la conformité des installations vis-à-vis de la réglementation découlant de l’arrêté du 26 aout 2011 modifié par arrêté du 22 juin 2020.
Elle se déroule en plusieurs phases :
- Mesure du bruit résiduel en 6 zones à émergence réglementée autour du site, sur une large plage de vitesses de vent (février 2021)
- Analyse statistique du bruit résiduel aux différentes zones en fonction de la vitesse de vent (hiver / printemps 2021)
- Définition des objectifs réglementaires (hiver / printemps 2021)
- Simulation de l’impact acoustique du projet sur les zones à émergence réglementées et sur les périmètres de mesure du bruit (printemps 2021)
- Analyse des résultats selon les objectifs réglementaires (printemps 2021)
Quelle démarche ?
Les éoliennes sont soumises à la législation des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE) qui fixent les mesures propres à prévenir les impacts sur l’environnement et le voisinage : obligation générale d’implantation des éoliennes à plus de 500 mètres des zones destinées à l’habitation, niveau de bruit incident fixé par l’arrêté préfectoral d’autorisation (+3dB la nuit et +5dB le jour par rapport au bruit résiduel – en l’absence du bruit des éoliennes).
Élaboration de l’état initial sur site
Des mesures, à l’aide de sonomètres placés au pied des habitations les plus proches du futur parc, ont été réalisées en février 2021. Le vent est également mesuré sur site à l’aide d’un mat de mesures. Ceci permet ensuite d’associer les mesures acoustiques avec les mesures de vent, afin d’établir la corrélation entre les niveaux de bruit enregistrés et les niveaux de vent mesurés.
Prévision de l’impact sonore du parc éolien
Grâce à une cartographie de l’état initial acoustique, le bureau d’étude est en mesure d’évaluer l’impact sonore du projet éolien. Ceci est fait à l’aide d’un logiciel spécialisé, modélisant la propagation sonore dans l’environnement.
En positionnant précisément les éoliennes par rapport aux habitations, et connaissant les émissions acoustiques des éoliennes en fonctionnement, il est possible s’estimer combien de décibels le parc éolien génèrera au niveau des habitations les plus proches. Les niveaux d’émergence calculés (différence entre les niveaux de bruit à l’arrêt et en fonctionnement du parc éolien selon différentes vitesses de vent mesurées) doivent être inférieures à 3dB la nuit et 5dB le jour au niveau des zones à émergences réglementées (notamment intérieur et extérieur des habitations les plus proches).
Si nécessaire, des actions correctrices (arrêt ponctuel ou bridage des machines) sont imposées afin de respecter la réglementation.
Vérification de l’impact sonore lors de l’exploitation
Après installation, nos parcs éoliens font l’objet d’une campagne de mesure de réception, afin de vérifier et valider la conformité, et au besoin, adapter le plan de gestion du parc.
Comment la conformité acoustique est-elle vérifiée et maîtrisée ?
Niveau résiduel
Le niveau résiduel caractérise le niveau de bruit obtenu dans les conditions environnementales initiales du site, c’est-à-dire en l’absence du bruit généré par les éoliennes (niveau de bruit avec éoliennes à l’arrêt).
Niveau ambiant
Le niveau ambiant caractérise le niveau de bruit obtenu en considérant l’ensemble des sources présentes dans l’environnement du site. En l’occurrence, ce niveau sera la somme entre le bruit résiduel et le bruit généré par les éoliennes (niveau de bruit avec éoliennes en fonctionnement).
Emergence acoustique (E)
L’émergence acoustique est fondée sur la différence entre le niveau de bruit équivalent pondéré A du bruit ambiant comportant le bruit particulier de l’équipement en fonctionnement (en l’occurrence celui des éoliennes) et celui du résiduel.
Un plan de bridage est élaboré à partir de plusieurs modes de bridage offrant une certaine souplesse et limitant ainsi la perte de production. Ils correspondent à des ralentissements graduels de la vitesse de rotation du rotor de l’éolienne permettant de réduire la puissance sonore des éoliennes.
Les plans d’optimisation permettent de prévoir un plan de fonctionnement du parc respectant les contraintes acoustiques réglementaires après la mise en exploitation des machines. Pour confirmer et affiner ces calculs, une campagne de mesure de réception en phase de fonctionnement des éoliennes sera réalisée, selon la norme de mesurage NFS 31-114 « Acoustique – Mesurage du bruit dans l’environnement avec et sans activité éolienne », et pour les deux directions de vent dominantes du site. En fonction des résultats de cette mesure de réception, les plans de bridages pourront être allégés ou renforcés (un arrêt complet de l’éolienne étant envisageable en cas de dépassement des seuils réglementaires avérés) afin de respecter la réglementation en vigueur.
Ce plan de bridage est mis en œuvre grâce au logiciel de contrôle à distance de l’éolienne via le SCADA. A partir du moment où l’éolienne enregistrera, par l’anémomètre (vitesse du vent) et la girouette (direction du vent) situés en haut de la nacelle, des données de vent « sous contraintes » et en fonction des périodes horaires (diurne : 7h-22h ou nocturne : 22h-7h), le mode de bridage programmé se mettra en œuvre. Concrètement, la vitesse de rotation du rotor sera réduite par une réorientation des pales, via le pitch (système d’orientation des pales se trouvant au niveau du hub ou nez de l’éolienne), afin de limiter leur prise au vent en jouant sur le profil aérodynamique de la pale. Les modes de bridage correspondent donc à une inclinaison plus ou moins importante des pales. L’intérêt de cette technique est qu’elle permet de ne pas utiliser de frein, qui pourrait lui aussi produire une émission sonore et augmenter l’usure des parties mécaniques. En cas d’arrêt programmé de l’éolienne dans le cadre du plan de bridage, les pales seront mises « en drapeau » de la même manière, afin d’annuler la prise au vent des pales et donc empêcher la rotation du rotor.
Technologies permettant la maîtrise acoustique : les serrations
Au-delà de la définition d’un plan de bridage en phase d’exploitation du parc éolien permettant un respect de la réglementation acoustique, les fabricants de matériel introduisent régulièrement des évolutions technologiques permettant de réduire les émissions sonores, qu’elles soient d’origine mécanique ou du fait du vent.
Par exemple, le système STE (serration trailing edge ou peignes) intégré aux éoliennes est un dispositif aérodynamique, en forme de dents de scie, mis en place au niveau du bord de fuite des pales permettant de modifier l’écoulement de l’air afin de diminuer la turbulence et de réduire le bruit d’origine aérodynamique de l’éolienne lors de la pénétration des pales dans l’air.
Sur une éolienne en fonctionnement, le flux d’air longe les deux côtés de la pale perpendiculairement à l’axe principal de celle-ci. Au bord de fuite de la pale, le flux d’air se détache de la pale et devient turbulent, entrainant la formation de tourbillons. Ce sont ces tourbillons qui seront responsables du bruit. Grâce aux serrations, la transition entre le bord de fuite et l’écoulement d’air libre est moins brutal, entrainant la réduction des tourbillons et donc du bruit.
Les serrations ont également l’avantage de modifier le spectre acoustique de l’éolienne. Le bruit est composé de plusieurs fréquences atteignant différents niveaux (les niveaux étant la quantité de son perçue, exprimée en décibels). Une fréquence basse provoque un son grave qui se propage loin et une fréquence haute provoque un son aigu, rapidement atténué dans l’atmosphère. Les serrations modifient le spectre acoustique et diminuent l’émission de fréquences basses au profit des fréquences hautes, permettant ainsi d’atténuer la propagation du son dans l’air et donc de réduire l’impact sonore aux habitations.
Les serrations ont donc un double bénéfice : elles réduisent la puissance sonore et limitent la propagation du son dans l’atmosphère. Bien que les serrations soient souvent installées en série par la plupart des fabricants d’éoliennes, il est toujours possible de les installer sur des parcs éoliens déjà en exploitation.