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« EOLJORAT », SECTEUR SUD

Évaluation des effets d’ombres clignotantes

KohleNusbaumer SA – juillet 2012

2

KohleNusbaumer SA

Chemin de Mornex 10

Case postale 570

1001 Lausanne

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SI-REN SA

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3

Table des matières

1. Introduction ......................................................................................................................................... 4

2. Situation ................................................................................................................................................ 5

3. Recommandations en matière de projection d’ombres ........................................................... 6

4. Immissions d’ombres clignotantes .................................................................................................. 7

4.1. Emplacements des éoliennes et des récepteurs ................................................................ 7 4.2. Hypothèses pour le calcul de projection des ombres clignotantes ............................... 8 4.3. Ensoleillement moyen mensuel du site ................................................................................. 9 4.4. Distribution des phases de vent .............................................................................................. 9 4.5. Orientations mensuelles des éoliennes ............................................................................... 10

5. Résultats .............................................................................................................................................. 11

6. Conclusions ........................................................................................................................................ 13

6.1. Généralités................................................................................................................................ 13 6.2. Mesures prévues ...................................................................................................................... 13

7. Annexes .............................................................................................................................................. 14

7.1. Durée d’ensoleillement absolue en Suisse (MétéoSuisse) en pourcents du

temps de la journée ................................................................................................................ 14 7.2. Emplacement des éoliennes et des récepteurs ............................................................... 15 7.3. Cartes des isolignes d’ombre ................................................................................................ 16 7.4. Calendriers graphiques des ombres portées ..................................................................... 18

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1. Introduction

Le projet « EolJorat » a pour objectif la réalisation, par SI-REN SA, Alpiq EcoPower Suisse SA et

Romande Energie SA, d’un parc éolien dans la région des Bois du Jorat. Le projet de parc

s’étend sur les communes de Lausanne, Froideville, Poliez-Pittet, Jorat-Menthue et Corcelles-

le-Jorat, qui sont toutes partenaires du projet.

SI-REN SA, propriété à 100 % de la ville de Lausanne, s’intéresse en particulier au potentiel

éolien sur le territoire de la commune de Lausanne (EolJorat, secteur Sud), et Alpiq EcoPower

Suisse SA, associé à Romande Energie SA, à celui situé sur les autres communes concernées

(EolJorat, secteur Nord). Le présent rapport traite du parc « EolJorat », secteur Sud.

Dans le cadre de la procédure de Plan partiel d’affectation (PPA) relative à ce projet, le

bureau KohleNusbaumer SA a été mandaté par SI-REN SA pour effectuer une étude

d’impact sur la protection contre les projections d’ombres clignotantes.

L’objectif de la présente étude est d’évaluer les effets de projection d’ombres sur les

habitations et locaux d’exploitation présents à proximité du parc éolien. La rotation des pales

entraîne une interruption périodique de la lumière du soleil (dit effet stroboscopique) qui peut

éventuellement être désagréable. Ce phénomène peut facilement être anticipé. Il est mis en

évidence lorsque le soleil est bas et lorsque le ciel est dégagé de tout nuage. Les périodes

pendant lesquelles ce phénomène apparaît sont en général très courtes. De plus, la vitesse

de rotation très faible des nouvelles éoliennes le rend anodin. Il n'est perceptible qu'à

proximité des éoliennes et n'engendre aucun risque pour la santé humaine.1,2

Il n’existe pas de base légale en matière d’ombres clignotantes au niveau national. Cette

étude considère cependant les recommandations vaudoises, basées sur la norme

allemande et les recommandations valaisannes en la matière.

Le type exact d’éoliennes n’a pas encore été arrêté, mais un scénario réaliste laisse entrevoir

une puissance totale installée de plus de 37 MW sur les 8 emplacements potentiels (3 unités

de 7,5 MW et 5 unités de 3,0 MW). La présente étude prend donc en compte des éoliennes

Enercon E-126 / 7,5 MW (135 m) et Enercon E-101 / 3 MW (150 m).

Le projet « EolJorat », secteur Nord, est suffisamment éloigné pour ne pas être pris en

considération dans la présente étude sur la protection contre les ombres clignotantes.

La détermination des effets d’ombres portées se base sur des projections calculées par le

logiciel spécialisé standard WindPro.

1 Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME), France. 2 Ministère des Affaires municipales, des Régions et de l'Occupation du territoire (MAMROT), Québec.

5

2. Situation

Le projet s’inscrit sur le territoire de la commune Lausanne, sur les bords des forêts des Bois du

Jorat, à environ 860 m d’altitude (Figure 1). Le site, en zone agricole et en zone de sports, de

loisirs et d’hébergement, est actuellement utilisé pour l’agriculture (fourrage et cultures

intensives).

Figure 1 : Situation du projet, emplacements des éoliennes (E1-E8).

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3. Recommandations en matière de projection d’ombres

Il n’existe pas de base légale en matière d’ombres clignotantes au niveau national. En

Allemagne, une norme fixe à 30 heures par an la limite maximale de projection d'ombres

réelle. Selon cette norme, il faut calculer le nombre d'heures de projection d'ombres à partir

des heures où la propriété est effectivement utilisée par des personnes.

L’Etat du Valais a édicté en 2008 des recommandations relatives à l’implantation des

éoliennes. Un rapport du groupe interdépartemental mis sur pieds à cette occasion

mentionne les effets de projection d’ombres sur la population : « La rotation des pales

entraîne une interruption périodique de la lumière du soleil qui peut gêner. Dans les

logements et bureaux, les effets d’ombres clignotantes ne doivent pas excéder 30 heures par

an (h/an), ni 1 heure par jour (h/j). »3

Selon les Directives cantonales vaudoises pour l’installation d’éoliennes,4 à défaut de

législation fédérale ou cantonale, la norme allemande relative à l’exposition aux ombres

portées devra être respectée. Des allégements sur les valeurs limites peuvent être accordés

pour des habitations spécifiques. L’exposition journalière aux ombres clignotantes ne pourra

toutefois pas excéder 60 minutes par jour.

Normes et recommandations Allemagne Valais Vaud Vaud avec

allégements

Durée d’exposition maximale en

heures par an 30 h/an

30

h/an

30

h/an 30 h/an

Durée d’exposition maximale en

minutes par jour 30 min/j

60

min/j

30

min/j 60 min/j

Pour la recommandation des heures par an, il s’agit de prendre la durée probable de la

projection d’ombres clignotantes. Le calcul de cette durée probable tient compte de la

météorologie, de la présence ou de l’absence de vent, de l’orientation du rotor par rapport

aux récepteurs.

La recommandation des minutes par jour prend en compte le cas le plus défavorable, où

aucune déduction ne peut être faite : ensoleillement toute la journée, vent suffisant pour

faire tourner les éoliennes et rotor face au récepteur.

3 Rapport du groupe interdépartemental de l’Etat du Valais, Concept pour la promotion de l’énergie éolienne,

Etape 1 : critères d’appréciation de projets d’utilisation de l’énergie éolienne et procédures, octobre 2008. 4 Directives cantonales pour l’installation d’éoliennes de hauteur totale supérieure à 30 mètres. Etat de Vaud :

Service de l’environnement et de l’énergie, Service du développement territorial, Service des forêts, de la faune et

de la nature. 20 avril 2011.

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4. Immissions d’ombres clignotantes

4.1. Emplacements des éoliennes et des récepteurs

La carte en annexe 7.2 permet de situer les éoliennes et les différents récepteurs considérés

dans l’analyse. Ces récepteurs sont les bâtiments (habitations ou locaux d’exploitation)

potentiellement concernés par le projet. La description des emplacements des éoliennes et

des récepteurs est donnée dans le Tableau 1 ci-dessous. Les distances entre lieux d’émission et

récepteurs sont reportées dans le Tableau 2.

Tableau 1 : Coordonnées des emplacements des éoliennes et des récepteurs d’ombre.

Le type d’éolienne prévu sur chaque emplacement est également donné.

Point E [m] N [m] Altitude

[m] Utilisation

E1 Vieux Pré Noé

E-126 / 7,5 MW 541’623 159’413 820 Terrain agricole

E2 Chalet Boverat E-101 / 3 MW

541’352 158’301 840 Terrain agricole

E3 Ste-Catherine E-101 / 3 MW

544’071 157’781 855 Terrain agricole

E4 Les Saugealles

E-126 / 7,5 MW 541’639 160’237 814 Terrain agricole

E5 Praz d’Avaux E-101 / 3 MW

544’704 158’189 845 Terrain agricole

E6 Moille Saugeon E-101 / 3 MW

543’674 158’799 857 Terrain agricole

E7 Prés de Bressonne

E-101 / 3 MW 543’585 158’124 850 Terrain agricole

E8 Mauvernay

E-126 / 7,5 MW 542’303 157’930 860 Terrain agricole

R1 Chalet des Enfants 540’811 158’499 840 Habitation

R2 Chalet Boverat 541’272 158’656 858 Habitation

R3 Les Saugealles 541’500 159’817 805 Exploitation agricole

R4 La Rama 540’859 160’344 770 Habitation

R5 Froideville (centre) 541’844 161’406 820 Centre du village

R6 Froideville (sud) 542’125 160’934 800 Zone de villas

R7 Au Chalet 542’325 160’552 811 Exploitation agricole

R8 Moille Baudin 545’117 158’988 898 Zone de villas

R9 La Rèce 545’433 158’479 860 Habitation

R10 Ste-Catherine 544’259 158’025 848 Chenil

R11 Moille Grise 543’529 157’576 871 Habitation

R12 Les Vuargnes 543’426 157’688 869 Habitation

R13 Chalet-à-Gobet 542’821 157’335 865 Zone d’accueil

R14 Bois Clos 542’534 157’332 851 Habitation

R15 Chêne de Gland 542’096 157’311 866 Habitation

R16 La Mellette 545’706 158’706 861 Habitation

R17 Bas de la Vaux 541’304 160’594 800 Habitation

R18 Au Chalet (sud-ouest) 542’057 160’368 778 Exploitation agricole

R19 Au Chalet (sud) 542’253 160’331 817 Habitation

R20 Bois Clos (sud) 542’484 157’273 850 Bâtiment scolaire

8

Tableau 2 : Distances [m] des lieux d'immission par rapport aux

éoliennes et distances minimales (en gras).

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8

R1 1'223 580 3'338 1'925 3'902 2'879 2'799 1'597

R2 834 359 2'933 1'623 3'460 2'406 2'373 1'261

R3 422 1'517 3'280 442 3'589 2'401 2'686 2'051

R4 1'204 2'097 4'109 787 4'403 3'211 3'516 2'813

R5 2'005 3'137 4'254 1'187 4'299 3'185 3'715 3'506

R6 1'602 2'737 3'705 850 3'761 2'638 3'167 3'009

R7 1'338 2'444 3'275 755 3'347 2'212 2'735 2'622

R8 3'520 3'820 1'597 3'695 896 1'455 1'759 3'006

R9 3'923 4'079 1'530 4'182 786 1'788 1'882 3'178

R10 2'979 2'915 308 3'429 473 970 681 1'958

R11 2'647 2'291 579 3'264 1'325 1'232 551 1'276

R12 2'495 2'159 652 3'113 1'372 1'138 464 1'149

R13 2'381 1'756 1'321 3'115 2'067 1'677 1'084 774

R14 2'272 1'528 1'601 3'040 2'332 1'858 1'316 641

R15 2'155 1'240 2'030 2'961 2'751 2'169 1'696 653

R16 4'144 4'366 1'879 4'346 1'128 2'034 2'199 3'490

R17 1'223 2'288 3'946 490 4'159 2'973 3'362 2'845

R18 1'049 2'176 3'279 438 3'423 2'253 2'715 2'450

R19 1'113 2'213 3'132 621 3'250 2'090 2'578 2'402

R20 2'307 1'529 1'666 3'082 2'401 1'935 1'392 681

4.2. Hypothèses pour le calcul de projection des ombres clignotantes

Les effets d’ombres portées ont été calculés à l’aide du logiciel WindPro 2.7.490 Sept. 2011.

Les hypothèses suivantes sont utilisées pour les calculs (h/an et min/jour):

La distance maximale pour le calcul de l’ombre est de 2’000 mètres autour de

chaque éolienne.

Les résolutions temporelles et spatiales utilisées pour le calcul sont respectivement de

1 minute et de 10 mètres.

La hauteur minimale du soleil au-dessus de l’horizon est de 3°.

Les récepteurs d’ombres sont considérés comme des objets ponctuels

omnidirectionnels (non orientés).

La distribution des vents utilisée provient de la mesure SODAR 1 réalisée sur le site des

Saugealles.5 Cette mesure est jugée représentative des conditions de vent de

l’ensemble du site.

Le calcul est réalisé pour des éoliennes du type Enercon E-126 / 7,5 MW, de 127 m de

diamètre et de 135 m de hauteur de mât et des éoliennes Enercon E-101 / 3 MW, de

101 m de diamètre et de 150 m de hauteur de mât.

Pour le nombre d’heures annuelles de projection des ombres clignotantes (h/an), les

hypothèses suivantes sont également prises en compte :

L’ensoleillement moyen mensuel du site est donné par MétéoSuisse (moyenne sur 40

ans, station de Pully).

L’orientation de l’éolienne est considérée dans le calcul (distinction de 16 secteurs

ayant chacun une probabilité de provenance de vent).

5 D’après KohleNusbaumer SA, « EolJorat, secteur Sud » - Résultats finaux de la mesure SODAR aux Saugealles, 21

juillet 2010.

9

L’ombre n’est pas dérangeante pour la population lorsque l’éolienne ne tourne pas

(les périodes dont les vitesses de vent sont inférieures à 2,5 m/s sont exclues, vitesses

considérées à 135 m de hauteur).

4.3. Ensoleillement moyen mensuel du site

L’ensoleillement moyen mensuel du site est pris comme équivalent à celui mesuré à Pully par

MétéoSuisse depuis 40 ans (Annexe 7.1). Cette station de mesure est représentative de

l’ensoleillement de la région du parc éolien. La probabilité d’avoir du soleil sur le site éolien

est donnée pour chaque mois dans le Tableau 3.

Tableau 3 : Probabilité mensuelle d’avoir du soleil sur le site éolien, en %. Moyennes sur 40 ans.

Jan Fév Mar Avr Mai Juin Juil Aoû Sep Oct Nov Déc

23 34 41 45 46 50 57 55 52 41 30 24

4.4. Distribution des phases de vent

Comme l’ombre portée n’est pas considérée comme dérangeante pour la population

lorsque les éoliennes ne tournent pas, ces périodes doivent être retranchées du calcul de

probabilité de la projection d’ombres clignotantes.

La distribution des phases de vent permet de connaître la proportion du temps ou les

éoliennes ne tournent pas. Cette situation se produit quasiment pour tout modèle d’éolienne

lors de vents compris entre 0 m/s et 2,5 m/s.

Les distributions ci-dessous sont extraites des mesures SODAR diurnes effectuées sur le site

pour une hauteur de 135 m et de 150 m (hauteurs maximales au moyeu).

Figure 2 : Distribution des différentes phases de vitesses de vent diurne sur le site du

parc éolien (12 mois de mesure SODAR aux Saugealles).

10

Tableau 4 : Fréquence d’apparition des différentes phases de vitesses

de vent diurne à 135 et à 150 m de hauteur sur une année

normalement ventée.

Vitesse [m/s] Fréquence d’apparition annuelle [%]

135 m 150 m

0 - 2,5 12 10 2,5 - 3,5 10 8 3,5 - 4,5 11 9 4,5 - 5,5 10 9 5,5 - 6,5 9 9 6,5 - 7,5 9 8 7,5 - 8,5 7 7 8,5 - 9,5 6 7

9,5 - 10,5 6 6 10,5 - 11,5 5 6 11,5 - 12,5 4 5 12,5 - 13,5 3 4

> 13,5 8 12

Il ressort de cette distribution que durant environ 12 % du temps dans l’année les éoliennes ne

tournent pas pour une hauteur de 135 m et 10 % du temps pour 150 m. Afin d’être

conservateur, une déduction de 10 % est appliquée pour tous les récepteurs sur la durée

probable calculée en heures par an.

4.5. Orientations mensuelles des éoliennes

Comme l’incidence d’une ombre portée clignotante dépend de l’orientation de l’éolienne

par rapport au récepteur, il y a lieu de connaître la distribution des orientations des rotors. En

effet, un rotor tournant perpendiculairement au récepteur peut projeter une ombre sur celui-

ci, mais elle ne sera pas clignotante, donc considérée comme non dérangeante. Le Tableau

5 donne la distribution des directions du vent pour le site éolien.

Tableau 5 : Distributions des directions de vent pour le site éolien, basée sur 12

mois de mesure SODAR aux Saugealles.

Secteur [deg] Direction Distribution [%]

349 -11 N 5,6

11 – 34 NNE 5,6

34 – 56 NE 12,1

56 – 79 ENE 8,5

79 – 101 ENE 3,0

101 – 124 ESE 2,3

124 – 146 SE 1,9

146 – 169 SSE 1,8

169 – 191 S 4,5

191 – 214 SSO 14,7

214 – 236 SO 11,8

236 – 259 OSO 9,2

259 – 281 O 6,6

281 – 304 ONO 5,2

304 – 326 NO 3,8

326 – 349 NNO 3,5

11

5. Résultats

Aux valeurs calculées par WindPro sont retranchées les périodes durant lesquelles les

éoliennes ne tournent pas, selon le chapitre 4.4. Le Tableau 6 présente les résultats finaux des

calculs de projection d’ombre.

Tableau 6 : Résultats des calculs d’ombres projetées clignotantes sur les différents récepteurs. Les

résultats finaux en h/an prennent en compte l’ensemble des hypothèses du chapitre 4.2. Ceux en

min/jour considèrent le cas le plus défavorable et ne font aucune déduction.

Réc

epte

ur

Durée probable d’exposition

Cas le plus défavorable

Respect des recommandations vaudoises

Respect des recommandations vaudoises

avec allégement

[h/an] [min/j] [h/an] [min/j] [h/an] [min/j]

R1 5 :58 39 Oui Non* Oui Oui

R2 14 :47 80 Oui Non Oui Non

R3 14 :52 71 Oui Non Oui Non

R4 6 :42 36 Oui Non* Oui Oui

R5 0 :00 0 Oui Oui Oui Oui

R6 3 :05 31 Oui Non* Oui Oui

R7 6 :20 39 Oui Non* Oui Oui

R8 1 :26 16 Oui Oui Oui Oui

R9 6 :09 32 Oui Non* Oui Oui

R10 39 :13 68 Non Non Non Non

R11 22 :17 62 Oui Non Oui Non

R12 13 :33 69 Oui Non Oui Non

R13 3 :42 24 Oui Oui Oui Oui

R14 1 :27 15 Oui Oui Oui Oui

R15 4 :23 15 Oui Oui Oui Oui

R16 0 :00 0 Oui Oui Oui Oui

R17 10 :43 59 Oui Non Oui Oui

R18 17 :46 61 Oui Non Oui Non

R19 9 :14 46 Oui Non Oui Oui

R20 1 :28 15 Oui Oui Oui Oui

* Respect garanti, l’exposition étant en réalité plus faible qu’en théorie.

12

De faibles dépassements des recommandations maximales journalières sont calculés pour les

récepteurs R1, R4, R6, R7, et R9, alors qu’ils sont plus importants pour R2, R3, R10, R11, R12, R17,

R18 et R19.

L’annexe 7.3 présente les isolignes des durées de projection d’ombre pour le parc éolien.

Dans la norme allemande, les durées en minutes maximales par jour sont données pour le

pire des cas, ensoleillement à cent pourcent, éolienne toujours orientée perpendiculairement

au récepteur et éolienne toujours en rotation. La carte des minutes maximales par jour selon

le cas probable montre une nette diminution des durées d’expositions et garantit un large

respect des recommandations pour tous les récepteurs.

13

6. Conclusions

6.1. Généralités

La durée d’exposition annuelle aux ombres clignotantes de tous les bâtiments considérés

dans cette étude est, sauf exception de R10 (Ste-Catherine), en-dessous des valeurs

maximales fixées par la recommandation vaudoise. Concernant la durée de l’exposition

journalière, la valeur limite est dépassée pour plusieurs récepteurs considérés comme

sensibles, soit R2 (Chalet Boverat), R3 (Les Saugealles), R10 (Ste-Catherine), R11 (Moille Grise),

R12 (Les Vuargnes), R17 (Bas de la Vaux), R18 (Au Chalet) et R19 (Au Chalet). Les

dépassements calculés pour les récepteurs R1, R4, R6, R7 et R9 sont faibles et ne seront dans

la pratique pas atteints.

L’orientation des bâtiments n’a pas été prise en compte dans cette analyse. Pour chaque

récepteur, l’ombre provenant de toutes les directions est ainsi considérée. La forêt a

également un impact sur les résultats de la modélisation et n’a pas été prise en compte. Ces

paramètres ménagent donc une marge de sécurité importante dans les résultats de cette

étude.

6.2. Mesures prévues

Bien que divers facteurs puissent contribuer à une baisse significative des temps d’exposition

des récepteurs aux effets d’ombres clignotantes (orientation des bâtiments, présence

d’obstacles), il est recommandé d’équiper les éoliennes de dispositifs permettant la gestion

des ombres portées.

Les pertes annuelles liées à la mise en place de tels systèmes sont estimées à un maximum

d’environ 150 MWh pour l’ensemble du parc. Cette perte correspond un peu plus de 1,5 ‰

de la production annuelle du parc éolien.

14

7. Annexes

7.1. Durée d’ensoleillement absolue en Suisse (MétéoSuisse) en pourcents du

temps de la journée

15

7.2. Emplacement des éoliennes et des récepteurs

16

7.3. Cartes des isolignes d’ombre

Carte des isolignes d’ombre en heures par année (cas le plus probable).

17

Carte des isolignes d’ombre maximale en minutes par jour (cas le plus défavorable).

18

7.4. Calendriers graphiques des ombres portées

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21