Des informations intéressantes à tirer d’une étude de l’EASA.
En Grande-Bretagne, le 23 décembre 2024, un Rockwell Commander 112 s’écrasait peu après le décollage, entraînant la destruction du monomoteur et le décès de son pilote, seul à bord. Dans son enquête, l’Air Accidents Investigation Branch (AAIB, le BEA anglais) a suivi plusieurs pistes pour établir les causes de l’accident. La raison de l’arrêt moteur suivie de la perte de contrôle est due à une contamination du carburant par de l’eau, avec des joints trop anciens au niveau des bouchons des réservoirs.
L’AAIB, dans ses conclusions en fin de rapport, annonce que la CAA va revoir une brochure de sensibilisation des pilotes sur la gestion du carburant, notamment pour mieux détailler les techniques pour purger des réservoirs, notamment pour vérifier qu’un échantillon de carburant prélevé est bien de l’essence et non pas que de l’eau, sans oublier la nécessité de purger la totalité des points de prélèvement.
Mais, il est intéressant de s’arrêter sur l’enquête menée par l’AAIB pour cet accident car les paramètres pouvant être reliés à la perte de contrôle du Commander 112 ont été étudiés dans les détails. Ainsi, il est apparu que le terrain de départ du monomoteur se trouvait à proximité d’un parc de quatre éoliennes dont l’annonce du chantier avait soulevé des questions au sein de la communauté aéronautique locale.
9 diamètres de rotor d’une éolienne
Ces quatre éoliennes ont un diamètre de 80 m portant à 110 m la hauteur maximale des pales. Les deux éoliennes les plus proches de l’aérodrome se trouvent à 2,9 km. L’AAIB est allé rechercher une étude de l’EASA, une analyse des risques publiée en octobre 2023 et portant sur l’impact des éoliennes à proximité des aérodromes « au vu de la rapide expansion des parcs éoliens à travers l’Europe ».
Le rapport de l’AAIB indique : « Une analyse documentaire réalisée dans le cadre de cette évaluation a mis en évidence un large consensus entre les récentes études expérimentales (en soufflerie et en tunnel à eau) et les études numérique de dynamique des fluides. Celles-ci ont conclu que le risque le plus élevé de perte de contrôle des aéronefs légers se situe entre quatre et six diamètres de rotor sous le vent de l’éolienne, en fonction de la vitesse du vent ».
« Dans cette plage, les moments de roulis générés par les tourbillons de sillage des éoliennes peuvent induire des conditions de perte de contrôle dangereuses pour les petits aéronefs, en particulier dans les zones de cisaillement élevé à la limite des tourbillons. Ces risques sont amplifiés dans des conditions atmosphériques stables, qui permettent aux turbulences de persister plus longtemps ».
« Au-delà d’une distance équivalente à environ neuf diamètres de rotor sous le vent, cette turbulence se dissipe généralement. Les éoliennes du parc éolien (relatif à l’accident concerné) ont un diamètre de rotor de 80 m et génèrent des tourbillons de sillage pouvant s’étendre jusqu’à 720 m sous le vent. L’endroit où l’on a constaté que le Commander 112 avait perdu le contrôle de son vol se trouvait à environ 1.600 m sous le vent du parc éolien
(soit 20 diamètres de rotor) ».
Une étude de l’EASA…
aeroVFR.com vous propose ci-dessous une synthèse de l’étude menée par SIG Aviation à la demande de l’EASA. En introduction, il est rappelé que l’Union européenne a des objectifs ambitieux en matière de transition énergétique avec la volonté d’investir fortement dans les projets d’énergie éolienne, en visant un objectif de 45% d’énergie renouvelable en 2030. D’où l’augmentation attendue des parcs éoliens sur terre en Europe avec déjà plus de 200 GW en 2023.
Aussi, les éoliennes peuvent avoir un impact sur la sécurité aérienne, avec des menaces potentielles pour les opérations à proximité. Si la réglementation prend en compte les risques liés à des obstacles, les éoliennes ne sont pas des « obstacles statiques » car générant des effets dynamiques. D’où cette étude pour identifier les conséquences des éoliennes sur la sécurité des vols et déterminer les moyens de limiter les risques à proximité des aérodromes.
Pour l’heure, les parcs éoliens se trouvent en majorité sur terre (87% des chantiers en 2022) avec une hauteur pouvant atteindre 300 m (1.000 ft), cette hauteur permettant d’utiliser des vents plus forts (de 15 à 90 km/h), avec un meilleur rendement pour des éoliennes tripales (100 kW à 15 MW). Les plus hautes peuvent déjà atteindre 150 m de diamètre du rotor…
Une éolienne a une durée de vie d’environ 15 à 25 ans pour les modèles anciens. Ceci entraîne que bientôt, les parcs existants seront remplacés par des parcs plus modernes et donc plus hauts et à la durée de vie plus longue (30% du parc de 2023 aura 20 ans en 2030). Entre 2023 et 2027, la production d’énergie éolienne doublera pour atteindre l’objectif visé en 2030. Les éoliennes vont donc croître en nombre et en taille.
Si l’on prend en compte la réglementation relative aux opérations aériennes, les règles de sécurité européenne concernent les plates-formes ouvertes au public, bénéficiant d’un service commercial de transport aérien, avec une piste en dur de 800 m ou plus, ou uniquement utilisées par des hélicoptères, avec approche aux instruments… Selon l’EASA,
un total de 542 aérodromes sont concernés sur les 3.200 dénombrés en Europe dont 60% bénéficient d’une piste en dur, ce qui montre qu’une majorité d’aérodromes sort du domaine pris en compte par la réglementation européenne. Ainsi, environ 88% des aérodromes sont gérés au niveau national.
L’étude menée étudie le risque relatif aux parcs éoliens vis-à-vis de l’aviation évoluant à faible hauteur, en conditions météorologiques pouvant être dégradées, de jour et de nuit.
Le gestionnaire d’aérodrome est responsable de la sécurité sur l’aérodrome et aux alentours, l’Autorité étant responsable de la vérification que ces points sont bien pris en compte par le gestionnaire de la plate-forme. D’où les recommandations faites à l’EASA de fournir une information pratique et claire sur les responsabilités de chacun, les méthodes d’évaluation
de la sécurité par le gestionnaire.
Des éoliennes plus nombreuses et plus hautes
Avec la hauteur croissante des éoliennes, les pilotes VFR devront appliquer une marge par rapport à l’obstacle à la fois en latéral et en vertical, imposant une gestion des bases de données concernant les obstacles. La règle pour les VFR est une marge verticale de 150 m (500 ft) au-dessus du plus haut obstacle dans un rayon de 150 m (500 ft) par rapport à l’appareil. Avec des éoliennes pouvant atteindre 1.000 ft, la marge verticale pour une éolienne isolée devrait passer à 1.500 ft. Avec des espaces aériens contrôlés au-dessus et une couche nuageuse pouvant être basse, cela réduira la hauteur de survol pour les VFR dans un espace aérien de faible hauteur, à proximité des aérodromes.
Dans le cas de parcs éoliens proches d’aérodromes ou de routes VFR publiées, la marge verticale devrait être basée sur le plus haut des deux valeurs : 1.500 ft AGL dans le cas d’une éolienne unique ou l’altitude minimale pour permettre à un monomoteur en panne moteur de survoler le parc tout en ayant au moins 500 ft de marge verticale en passant la limite du parc.
Sans marge verticale, la distance latérale minimale au vent des éoliennes devrait être de 150 m. Cependant, il est jugé peu probable que des pilotes VFR voleront à moins de 500 m
de séparation latérale, soit la distance minimale avec les nuages et une distance difficile à évaluer. Sans séparation verticale, la distance minimale sous le vent des éoliennes devrait
être d’au moins 9 fois le diamètre des éoliennes pour s’assurer que la turbulence s’est suffisamment dissipée. Pour les éoliennes les plus hautes, ceci entraînera une distance d’environ 1.000 m.
La combinaison des marges verticales et latérales entraînera les effets suivants :
– une réduction du volume d’espace aérien disponible, notamment si les conditions météorologiques sont dégradées,
– et la création (non officielle) de corridors pour éviter le survol de parcs éoliens.
Ces deux effets entraîneront une augmentation de la concentration de trafics dans le volume utilisable, avec un risque accru d’abordage. Ceci concernera les vols VFR, encore plus par conditions météorologiques marginales.
Pour les IFR, la marge verticale est de 300 m (1.000 ft) au-dessus de l’obstacle le plus élevé dans un rayon de 8.000 m autour de la position estimée de l’appareil, ou la Minimum Safe Altitude (MSA) publiée. La position estimée peut être perturbée par la propagation de signaux VHF venant du sol et l’impact sur l’équipement de radionavigation, mais aussi par le « masquage » des retours du radar (primaire et secondaire) pour les contrôleurs. Ces scénarios ne sont pas considérés comme critiques grâce aux autres moyens de navigation indépendants et une méthode développée par Eurocontrol pour les radars.
Un marquage non harmonisé en Europe
Au niveau de l’éclairage et du marquage des éoliennes, il y a un potentiel d’harmonisation, les standards nationaux prenant généralement en compte la hauteur des éoliennes pour définir marquage et éclairage alors qu’il faudrait tenir compte des critères de risques. Les Pays-Bas, l’Irlande, le Royaume-Uni n’imposent pas un éclairage dans certains cas. Le Royaume Uni l’impose pour les champs off-shore. La Norvège décide au cas par cas. Au Danemark, aux Pays Bas et au Royaume-Uni, l’éclairage est diminué à 30% si la visibilité est de 5 km, à 10% si la visibilité dépasse les 10 km.
La France et la Belgique mettent des marques rouges sur les pylônes pour les champs off-shore de plus de 150 et 100 m respectivement. L’Allemagne et la Belgique sont les deux seuls pays à imposer des marquages sur les nacelles. Certains pays ont appliqué des couleurs à l’extrémité des pales mais avec des éoliennes de taille différente, parfois dans un même parc, on constate des variations au niveau national ! L’étude précise que marquage et éclairage n’améliorent pas la sécurité, l’identification visuelle pouvant être difficile par mauvaises conditions météo ou de lumière solaire.
Une solution évoquée est un éclairage automatique basé sur la détection d’aéronef à proximité. L’allumage par le pilote n’est retenu que pour les parcs off-shore. Pour les militaires, l’usage de Night Vision Goggles (NVG, binoculaires de vision nocturne) pourrait filtrer les lumières des obstacles émettant hors du spectre détectable.
L’analyse de risques devra porter sur le marquage et l’éclairage des éoliennes, le type de trafic sur l’aérodrome, l’accessibilité de ce dernier, la position et l’altitude des routes VFR dans le secteur sous la responsabilité du gestionnaire de l’aérodrome, la distance minimale du parc avec les trajectoires de départ et d’arrivée. Pour les vols IFR, la probabilité de publication d’altitudes minimales erronées par rapport à des obstacles est considérée comme faible suite au suivi réglementaire des obstacles non répertoriés proche d’un aéroport. C’est moins le cas pour les aérodromes de faible taille avec une base de données AIP des obstacles jugée insuffisante.
Pour le marquage et l’éclairage, les paramètres à prendre en compte sont notamment le type de trafic (loisir, formation, sanitaire, étatique), la densité des éoliennes dans un rayon de 45 km. Les pales, la nacelle et les deux-tiers supérieurs du pylône-support devraient être peints en blanc, sauf si une autre couleur peut améliorer la sécurité en fonction de l’environnement. Un renforcement de la présence des parcs éoliens dans la documentation aéronautique est souhaité pour une cartographie à jour au niveau de l’avionique et des équipements portables.
Un cône de protection à prévoir
Un chapitre traite de l’installation d’un parc éolien, avec le processus et tous les paramètres à prendre en compte, un passage pouvant intéresser les utilisateurs d’un aérodrome aux prises avec un projet de parc éolien à proximité. Sur sol plat, en définissant un cône inversé, centré sur l’aérodrome, avec un rayon de 5.000 m et une hauteur de 150 m, toute éolienne à l’intérieur de ce cône va créer une menace pour les approches, atterrissages et décollages. Dans le cas contraire, il faudra limiter la hauteur des éoliennes, ou rehausser la hauteur du tour de piste, isoler une portion du cône limitant le trafic aérien et s’assurer que la documentation évoque bien ce risque (cf. fiche VAC !).
En dehors de ce cône inversé, si un obstacle se trouve à moins de 1.500 m d’un corridor d’une route VFR publiée, il faudra déterminer l’altitude maximale utilisable dans l’espace aérien
au-dessus du niveau du sol. La hauteur des éoliennes devra être déterminée, avec la marge de 500 ft (vol VFR) et déterminer la hauteur nécessaire pour survoler le parc en prenant en compte une finesse de 7 en cas de panne moteur à la verticale du centre du parc éolien. Si l’altitude minimale se trouve aux deux-tiers de l’altitude maximale autorisée dans le secteur, il faudra étudier le relèvement de l’espace aérien, repositionner une route VFR, limiter la hauteur des éoliennes…
L’aviation générale la plus menacée
Le rapport affirme que le risque majeur en matière de sécurité concerne l’aviation générale, avec les données dans ECCAIRS relatives aux interactions entre éoliennes et aéronefs de l’aviation générale en très faible nombre par rapport aux données concernant les institutions relatives au transport aérien. Le fait de maintenir des distances de séparation verticale et latérale entre aéronefs de l’aviation générale et les parcs éoliens diminue les risques de collision avec les éoliennes mais génère d’autres risques. Les risques concernent les aérodromes de faible taille, sortant de la réglementation européenne et gérés au niveau national.
Les risques pour les VFR (les IFR sont séparés entre eux par le contrôle aérien) peuvent venir d’une collision avec une éolienne (Controlled Flight Into Terrain ou CFIT car obstacle non identifié visuellement, marge verticale insuffisante, marge de séparation incorrecte, erreur non identifiée de position latérale, absence d’alerte de collision), d’une collision avec un autre appareil (volume d’espace plus contraint, limitation verticale pour raison météorologique, concentration de trafic) ou d’une collision avec le sol (perte de contrôle, dégradation aérodynamique par turbulence, cisaillement de vent, perturbation de l’écoulement sur les gouvernes près du sol au décollage ou à l’atterrissage).
L’étude évoque des incidents ou accidents survenus ces dix dernières années :
– un hélicoptère a percuté une éolienne en Écosse, avec trois blessés graves (2015),
– deux occupants ont trouvé la mort en Allemagne après collision avec une éolienne (2017),
– un avion léger a effectué un atterrissage d’urgence près d’un champ éolien en Californie (2018), l’appareil passant à 15 m d’une éolienne,
– en 2019, un avion léger a percuté une éolienne en Norvège, pilote gravement blessé.
Il faudrait ajouter la rencontre en France, en 2008, d’un Beech Baron avec les pales de plusieurs éoliennes avant un atterrissage à Brest, aéroport de destination, la cellule étant bien endommagée.
Une enquête auprès de pilotes
Dans le cadre de l’étude, une enquête a été menée en mai 2023 auprès de pilotes pour relever des témoignages de turbulences rencontrées par des aéronefs légers à proximité d’éoliennes, noter les hauteurs de survol pratiquées, vérifier l’exactitude des connaissances en matière de dimensions et hauteurs des éoliennes, sourcer les données aéronautiques sur le sujet, noter les méthodes pour identifier ces obstacles lors de vols à basse hauteur.
70% des participants (sur 128 retours) avaient un PPL. 97 % volaient à proximité d’un SIV.
Hors décollage et atterrissage, 57 % évoluaient entre 1.000 et 1500 ft AGL pour des vols de loisirs (74 %).
92% ont indiqué avoir des éoliennes dans leur secteur de vol. « Interrogés sur les implications concrètes de la présence de ces éoliennes dans leur zone habituelle d’activité, la majorité
des personnes interrogées ont répondu qu’il n’était pas surprenant de ressentir les effets de
ces éoliennes ».
« Environ un tiers des personnes interrogées ont indiqué avoir été confrontées à des turbulences induites par des éoliennes au cours de leurs vols. En termes de distance latérale par rapport à l’aéronef, ces turbulences ont été principalement (71 %) observées à une distance latérale ne dépassant pas 1.000 m de l’éolienne. Exprimée en fonction du diamètre du rotor (D), cette distance latérale correspondrait à 8 x D pour un diamètre moyen de rotor de 120 m. La hauteur à laquelle ces turbulences sont rencontrées est décrite comme étant supérieure au niveau de la nacelle de l’éolienne ».
« Interrogés sur leur expérience concernant la gravité des turbulences provoquées par les éoliennes, la majorité des répondants (78 %) ont répondu que ces turbulences n’avaient jamais, ou seulement parfois, d’incidence sur l’aéronef. Le terme « incident de perte de contrôle de l’avion » a été utilisé dans l’enquête. Afin de s’assurer que les répondants comprenaient bien
la question, une deuxième question de contrôle a été posée. Cette question de contrôle a permis de vérifier que 87 % des cas de turbulence ne pouvaient pas être qualifiés d’incident
de perte de contrôle de l’avion. Il s’agit d’une information importante, car elle indique que,
d’un point de vue pratique, lorsque l’avion rencontre des turbulences provoquées par des éoliennes, il reste dans les limites des paramètres de contrôle normaux pour les avions légers ».
« Deux aspects de l’enquête ont fait l’objet de réponses plus nuancées. Environ 60 % des personnes interrogées ont indiqué que la présence d’éoliennes réduisait les possibilités de choisir une zone d’atterrissage forcé en cas de panne moteur. Le profil de vol type des répondants (vols de loisirs) concerne principalement de petits avions monomoteurs à pistons (SEP). Bien que les pannes moteur soient généralement rares dans l’aviation, le segment des SEP présente généralement un risque plus élevé de voir un tel événement se produire ».
« La présence de zones sûres pour les atterrissages d’urgence est particulièrement importante à proximité immédiate des aérodromes. Il est probable que l’absence de zones dégagées propices à un atterrissage d’urgence ait une incidence sur les circuits VFR des avions monomoteurs. Par exemple, si une zone située au nord de l’aérodrome comporte davantage de zones encombrées et inadaptées, on peut s’attendre à ce que la zone sud connaisse un trafic aérien plus dense ».
La localisation et l’identification des obstacles dans le domaine de la prévention anti-collision faisaient partie des questions, avec la méthode et le classement des pratiques employées. L’étude souligne l’usage des principes généraux habituels aux VFR avec la préférence des équipements portables par rapport à l’avionique installée, suite à l’accessibilité accrue et au plus faible coût de ces équipements.
Au niveau de la source d’information sur les obstacles, la source principale (63 %) est l’usage d’équipements portables (tablettes, smartphones, etc.). Les autres sources (AIP, avionique installée et cartes « papier ») n’atteignent que 36 % des réponses en les combinant. Un point que les Autorités, EASA en tête, feraient bien de prendre en compte avec une fiabilité des équipements portables qui a désormais fait ses preuves en VFR bien qu’ils ne soient toujours pas considérés comme moyen de navigation primaire…
Pour résumer, l’étude a retenu les points suivants :
– Hypothèse 1 : Caractéristiques des obstacles : « Les éoliennes, en particulier les plus grandes que l’on trouve dans les parcs éoliens modernes, peuvent constituer des obstacles importants à la navigation aérienne. Elles peuvent gêner la trajectoire de vol des aéronefs volant à basse altitude, notamment les hélicoptères et les petits avions, qui sont couramment utilisés pour les services médicaux d’urgence, la surveillance aérienne et d’autres missions nécessitant un vol à basse altitude ».
– Hypothèse 2 : Interférences sur les équipements essentiels : « Les éoliennes peuvent provoquer des réflexions et des atténuations des signaux électromagnétiques, entraînant des interférences potentielles avec les radars et les systèmes de communication.
Ces interférences peuvent affecter les systèmes de contrôle du trafic aérien et les radars météorologiques, réduisant ainsi leur efficacité dans la détection des aéronefs et des conditions météorologiques ».
– Hypothèse 3 : Turbulences : « Les éoliennes génèrent des turbulences de sillage, qui peuvent présenter un risque pour les aéronefs, en particulier lors de vols à basse hauteur et à faible vitesse, comme lors du décollage et de l’atterrissage. La turbulence générée par les pales en rotation peut affecter la stabilité des petits aéronefs volant à proximité immédiate des éoliennes ».
– Hypothèse 4 : Identification : « Les éoliennes dépassant une certaine hauteur doivent être équipées de feux et de marquages d’obstacle à la navigation aérienne afin d’améliorer leur visibilité pour les aéronefs, en particulier de nuit et dans des conditions de faible visibilité.
Si elle n’est pas correctement éclairée ou marquée, l’éolienne pourrait ne pas être repérée suffisamment tôt pour garantir le maintien de la distance de sécurité ». ♦♦♦
Photos et illustrations © SIG/EASA et F. Besse / aeroVFR.com
Pour aller plus loin :
– L’étude de l’EASA « Safety impact of wind turbines in the vicinity of aerodromes and air routes » (100 pages) via ce lien sur le site de l’EASA ou en téléchargement ci-dessous.
– Le rapport du BEA sur un Beech Baron à Brest via ce lien ou en téléchargement ci-dessous.
– La contamination du carburant par l’eau comme cause de l’accident d’un Rockwell Commander 112. Rapport de l’AAIB ci-dessous.