La notion de potentiel éolien désigne la quantité théorique d'énergie éolienne disponible sur un territoire (terrestre ou marin) donné. Il est lié à la force et surtout à la régularité des vents qui ne doivent être ni trop fortsLes pales des grandes éoliennes sont automatiquement mises « en berne » par vent fort, afin de limiter l'usure des pièces mobiles et les fortes contraintes sur le matériel, ni trop faibles.
Potentiel « relatif » thumb|upright=1.5|Le potentiel éolien varie selon la hauteur et le type d'environnement ("rugosité" du paysage plus ou moins importante J. L. Walmsley, Ib. Troen, D. P. Lalas, P. J. Mason, "Surface layer flow in complex terrain: comparison of models and full-scale observations" ; Boundary Layer Meteorology, n° 52, pp. 259-281, 1990.J. P. Costes, Simulations numériques des écoulements atmosphériques sur sols fortement hétérogènes. Thèse de doctorat, Université de Nantes, 1996 (worldCat et résumé Inist/CNRS Lire en ligne) et plus ou moins source de turbulencesG. Turbelin, Modélisation de la turbulence atmosphérique en vue de l'étude du chargement aérodynamique des structures soumises aux effets du vent, Thèse de doctorat, Centre d'Études Dynamiques d'Île-de-France, 2000, pp. 183). : la vitesse du vent (en m/s) selon le type d'environnement (urbain, plaine, mer) selon une moyenne indicative qui peut varier selon les régions du monde. gauche, l'échelle indique la hauteur de la nacelle (pour une même nacelle, et une même longueur de pales). Une même éolienne produit environ 2 fois plus d'électricité en mer car le vent y est plus régulier. Ce potentiel est loin d'être exploité en totalité et ne le sera jamais pour des raisons de protection des milieux ou paysages, de flux de migration d'oiseaux, de proximité d'habitations, manque de connexion au réseau électrique, mais il est utile de le connaître et de le territorialiser R. M. Endlich, Wind energy estimates by use of a diagnostic model, Boundary Layer Meteorology, , pp. 375-385, 1984. pour hiérarchiser les zones d'intérêt pour l'éolien R. M. Traci, G. T. Phillips, P. C. Patnaik (1977), "Development of a site selection methodology, " NTIS U. S. Dept. of Energy, Springfield, Virginie, États-Unis, Rapport Technique RLO/2440-11, 1977. R. M. Traci, G. T. Phillips, P. C. Patnaik (1978), "Developing a site selection methodology for wind energy conversion systems, " NTIS, Science Applications Inc. Springfield, Virginie, États-Unis, Rapport Technique DOE/ET/20280-79/3, 1978., dont en mer D. Lindley, P. Simpson, U. Hassan, D. Millborrow, "Assessment of offshore siting of wind turbine generators" ; Proceedings 3rd international symposium on wind energy systems, Copenhague, Danemark, 26-29 août 1980, pp. 17-42, 1980..
Il est traduit graphiquement et cartographiquement par des cartes notamment utiles pour les atlas éoliens I. Troen et E. L. Petersen (1989), European Wind Atlas. Laursen Toender ed., Danemark, 1989, , pp. 656 H. P. Franck, O. Rathmann, N. G. Mortensen, L. Landberg (2001), "The numerical wind atlas the KAMM/WAsP method" Risoe National Laboratory publications, Danemark, Réf : Risoe-R-1252(EN) Risoe, 2001, "The numerical wind atlas - the KAMM/WaSP method" ; Risoe National Laboratory, Roskilde, Danemark, Rapport réf. Risoe-R-1252(EN), 60 pp., juin 2001, cartes qui peuvent être combinées ou croisées à d'autres cartographies (paysages, environnement, infrastructures) et éventuellement l'imagerie satellitale R. J. Barthelmie, S. C. Pryor (2003), "Can satellite sampling of offshore wind speeds realistically represent wind speed distributions" ; Journal of Applied Meteorology, vol. 42, pp. 83-94. Nicolas Fichaux, Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et énergétique, Spécialité "Énergétique" : Évaluation du potentiel éolien offshore et imagerie satellitale (École Mines ParisTech) ; CEP - Centre Énergétique et Procédés ; 2003-12-02 (résumé), 127 pages. Cependant, un déploiement massif de l'éolien tendrait à modifier la circulation des vents, et ainsi à diminuer le potentiel éolien L. M. Miller, F. Gans, and A. Kleidon, Estimating maximum global land surface wind power extractability and associated climatic consequences Earth system dynamics, 2, 1–12, 2011. L'estimation précise du potentiel éolien mondial nécessite donc de prendre en compte à la fois toutes les contraintes techniques, les contraintes liées à l'aménagement du territoire, mais également l'effet des éoliennes sur le ventLe potentiel éolien de la Terre lederniercarbone.org. Selon les méthodes utilisées pour modéliser ces contraintes, les estimations peuvent varier grandement mais ne dépassent pas quelques dizainnes de térawatts Global available wind energy with physical and energy return on investment constraints, Elise Dupont, Rembrandt Koppelaar, Hervé Jeanmart, Applied Energy 209, 322-338 (2018), soit l'ordre de grandeur de la consommation énergétique mondiale actuelle.
En Europe le potentiel éolien est important, notamment au Royaume-Uni et en France métropolitaine, grâce à une façade maritime longue et bien exposée au vent, qui permet un taux de retour énergétique intéressant. En France, le potentiel théorique (avec les technologies de 2005-2010) pour l’éolien offshore serait d'environ ADEME (2011), Dans l’air du temps, l’énergie éolienne ; Guide (dans la série "énergies renouvelables", PDF, 32 p (voir notamment p 20/32). Une étude récente Elise Dupont, Rembrandt Koppelaar, Hervé Jeanmart, Global available wind energy with physical and energy return on investment constraints, Applied Energy 209, 322-338 (2018) chiffre le potentiel théorique maximal en Europe (plus Royaume-Uni) à par an, soit environ en moyenne, dont un quart au Royaume-Uni seul (essentiellement en mer). Cependant ce potentiel théorique est fortement réduit ( par an, soit une moyenne de dont en France) si on ne considère que les zones avec un taux de retour énergétique supérieur à 12.
À potentiel de vent égal, le potentiel de puissance électrique variera aussi avec les progrès des turbines N. Mortensen (1986), "Estimated wind resources and wind turbine power productions, " Risoe National Laboratory, Roskilde, Danemark, Rapport réf. Risoe-I-1045(EN). Cependant les éoliennes actuelles sont proches de leur limite de Betz, le rendement théorique maximal.
Aspects administratifs Le potentiel éolien est d'abord une notion technique, mais dans la plupart des pays, les banques et/ou collectivités subventionnent l'éolien en fonction de ce potentiel, aussi cette notion a-t-elle aussi pris une dimension administrative.
Ainsi, en France, ce potentiel conditionne la légalité administrative d'une zone de développement de l'éolien (ZDEArticle L314-9, Ordonnance du - art. (V) ; et toute proposition de ZDE doit être accompagnée d'éléments , qui devraient disparaitre avec la « loi BrottesProposition de loi déposée par François Brottes préparant la transition vers un système énergétique sobre et portant diverses dispositions sur la tarification de l'eau et sur les éoliennes ». » (sous réserve de son adoption en 2013) au profit des « schémas régionaux éoliens » ou SRE. Ce potentiel participe aussi à la définition des conditions d'achat de l'électricité produite.
L'existence d'un « gisement éolien » sur le site est une condition nécessaire, mais cependant non suffisante (les porteurs de projets doivent aussi en France ternir compte des servitudes radars, de la procédure ICPE de la règle des et de périmètres divers exclusions établis notamment selon les lois montagne et littoral ou d'autres critères volontairement retenus par les régions pour les paysages et la biodiversité.
En France toujours, loi Grenelle I fixe comme objectif 23 % de la consommation énergétique finale du pays issus de ressources renouvelables en 2020. Le plan national « Énergies renouvelables » prévoit que l'éolien contribue à cet objectif avec installés en 2020 ( terrestres et en mer), soit 10 % de la production nationale d’électricité.
Exemple À titre d'illustration, le Québec disposerait d'un potentiel éolien théorique total, techniquement exploitable, de soit près de la puissance de l'ensemble de ses centrales hydrauliques.
Si on le limitait au territoire situé à moins de de part et d'autre des lignes à haute tension qui parcourent la province, le potentiel éolien du Québec demeure supérieur à de puissance, soit trois fois sa production hydraulique actuelle.
La principale limite au développement du potentiel éolien du Québec est la capacité du réseau électrique actuel à intégrer à peu de frais cette nouvelle production. Cette capacité d'intégration a été estimée par Hydro-Québec à moins de .
Calcul du potentiel éolien vignette|upright=2|Potentiel éolien global estimé sur Terre. Il doit être déterminé sur la base de méthodologies éprouvées G. M. Watson, J. A. Halliday, J. P. Palutikov, T. Holt, R. J. Barthelmie, J. P. Coelingh, L. Folkers, E. J. Van Zuylen, J. W. Cleijne, "POWER - A methodology for predicting offshore wind energy resources, " Proceedings 21st BWEA annual conference "Wind power comes of ages", Cambridge, Royaume-Uni, 1-3 septembre 1999.M. Burlando, F. Castino, C. F. Ratto, “A procedure for wind power estimation: an application to the Bonifacio area, ” Proceedings In Vento 2002, Milan, Italie, 15-18 septembre 2002 et de façon scientifique (ex : modélisation sur la base des données météorologique disponibles R. J. Barthelmie, M. S. Courtney, J. Hojstrup, S. E. Larsen (1996), "Meteorological aspects of offshore wind energy: Observations from the Vindeby wind farm, " Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, , pp. 191-211 + vérification in situ par mesure du vent sur un mât durant au moins un an), de manière à apprécier le potentiel local et non théorique.
Ces calculs ont bénéficié des progrès de la météorologiques et climatiques, ainsi que, sur la base d'interpolations de plus en plus précisesP. Geai, "Méthode d'interpolation et de reconstitution tridimensionnelle d'un champ de vent : le code d'analyse objective MINERVE, " EDF, Chatou, France, Rapport Technique DER/HE/34-87.03, 1985. de modèles affinés, notamment produits pour suivre la dispersion aérienne de panaches de pollution D. G. Ross, D. G. Fox, "Evaluation of an air pollution analysis system for complex terrain" Journal of Applied Meteorology, , pp. 909-923, 1991, notamment radioactive H. Ishkawa, "A computer code which calculates three dimensional mass consistent wind field" Japan Atomic Energy Research Institute, Rapport Technique JAERI-M 83-113, 1983
Cas particulier de l'offshore Les gisements offshore sont de loin les plus intéressants en termes de potentialité pour la régularité de leur vent (pas de turbulences créées par les reliefs ou bâtiments et localement caractérisés par des vents très réguliers).