Vaud Tribunal cantonal Cour de droit administratif et public 30.09.2019 AC.2016.0243

TRIBUNAL CANTONAL COUR DE DROIT ADMINISTRATIF ET PUBLIC

Arrêt du 30 septembre 2019

Composition

M. André Jomini, président; Mme Danièle Revey et M. Stéphane Parrone, juges; Mme Elodie Hogue, greffière.

Recourants

1.

 Commune de Cugy, à Cugy, représentée par Me Daniel  GUIGNARD, avocat à Lausanne,   

2.

 Eole Responsable, à Savigny,  

3.

 A.________ à ********  

4.

 B.________ à ********  

5.

 C.________ à ********  

6.

 D.________ à ********  

7.

 E.________ à ********  

8.

 F.________ à ********  

9.

 G.________ à ********  

10.

 H.________ à ********  

11.

 I.________ à ********  

12.

 J.________ à ********  

13.

 K.________ à ********  

14.

 L.________ à ********  

15.

 M.________ à ********  

16.

 N.________ à ********  

17.

 O.________ à ******** (Eole Responsable et consorts), tous représentés par Me Pierre CHIFFELLE, avocat à Vevey,     

  Autorités intimées

1.

Département du territoire et de l’environnement (DTE),  représenté par Me Denis SULLIGER, avocat à Vevey,   

2.

Conseil communal de la Ville de Lausanne,  représenté par Me Denis BRIDEL, avocat à Lausanne,     

Objet

plan d'affectation           

Recours Commune de Cugy (AC.2016.0243) et recours Eole Responsable et consorts (AC.2016.0249) c/ décision du Département du territoire et de l’environnement (DTE) du 8 juin 2016 approuvant préalablement le plan partiel d'affectation "Parc éolien EolJorat secteur Sud" et c/ décision du 22 septembre 2015 du Conseil communal de Lausanne, adoptant ce plan.

Vu les faits suivants:

A.                     Le plan directeur cantonal (PDCn) de 2008 contient une mesure F51 intitulée "Ressources énergétiques et consommation rationnelle de l'énergie". Le texte de cette mesure, dans sa teneur actuellement en vigueur (4e adaptation du PDCn de 2008, approuvée par le Conseil fédéral le 31 janvier 2018), est le suivant (mesure stricto sensu, texte sur fond gris):

"Le canton favorise une utilisation rationnelle et économe de l’énergie et promeut le recours aux énergies renouvelables et indigènes, pour diminuer la dépendance face aux énergies fossiles et aux fluctuations des marchés mondiaux, préjudiciable à la vitalité de l’économie et à la qualité du cadre de vie. Les sites d’exploitation sont localisés de manière à optimiser la production énergétique tout en minimisant l’impact sur l’homme, l’environnement et le paysage. Le Canton concrétise ses objectifs dans la loi sur l’énergie.

Le canton fixe les objectifs de réduction de la consommation des agents énergétiques non renouvelables et en assure le suivi. "

La mesure F51 est accompagnée des explications suivantes, à propos de l'énergie éolienne (p. 346 ss):

"Stratégie cantonale pour l'énergie éolienne

La stratégie cantonale prévoit le développement des éoliennes aux endroits les plus propices en évitant leur dispersion sur le territoire. L'objectif de développement de l'énergie éolienne, d’au moins 500 à 1'000 GWh par an, soit de 12 à 25 % de la consommation d’électricité 2008 du canton (ou 2,5 à 5 % de la consommation finale d’énergie 2008), doit être atteint en préservant les sites protégés au niveau national et international et sur la base de principes d'implantation permettant d'optimiser la production électrique tout en minimisant l'impact sur l'homme, la nature et le paysage. La concentration sur un nombre restreint de sites propices est indispensable pour atténuer le mitage du territoire, éviter la banalisation du paysage et réduire les impacts des installations nécessaires à la construction et à l'exploitation.

La procédure définie pour l'implantation d'éoliennes distingue les cas suivants :

- Les parcs éoliens et éoliennes isolées dont la hauteur totale (somme de la hauteur du mât et du rayon du rotor) est supérieure ou égale à 30 mètres font l'objet d'une planification cantonale dans le Plan directeur cantonal (voir ci-dessous) ;

- Les éoliennes isolées dont la hauteur totale est inférieure à 30 mètres font l'objet d'une directive du département en charge de l'aménagement du territoire validée par le Conseil d'Etat sur la base de la planification définie dans le Plan directeur cantonal.

Les parcs éoliens de machines dont la hauteur totale est inférieure à 30 mètres ne sont pas admis.

Parcs éoliens et éoliennes isolées dont la hauteur totale est supérieure ou égale à 30 mètres

A l'échelle régionale, le plan directeur cantonal définit des secteurs d'exclusion, au sein desquels les parcs éoliens ne peuvent prendre place. Ces secteurs accordent la priorité à d'autres stratégies cantonales, notamment d'urbanisation aux abords des centres cantonaux, de valorisation du paysage et du patrimoine naturel en ménageant d'une part des échappées sur les rives des grands lacs et en préservant d'autre part des éléments paysagers et naturels d'importance nationale.

A l'échelle locale, le plan directeur cantonal définit des zones d'exclusion, soit les inventaires contraignants et d'alerte décrits par la mesure E11. A noter que l'Inventaire des monuments naturels et des sites (IMNS) n'est pas considéré comme justifiant systématiquement l'exclusion, de même que les zones de protection des eaux. Ces éléments peuvent impliquer la prise en compte de mesures particulières.

Pour être intégrés dans la planification cantonale, les parcs doivent répondre à une procédure d’identification des sites conduite, à des dates données, par un Comité de pilotage interservice (COPEOL). La périodicité de cette démarche est dictée par le degré d’atteinte des cibles énergétiques cantonales et la réalisation effective ou non des projets déjà intégrés dans la planification.

L'identification d'un site pour un projet d'éoliennes est le résultat d'une première évaluation basée sur une série de critères quantitatifs et qualitatifs, notamment énergétiques, environnementaux, paysagers et liés à la sécurité aérienne. Ces critères font l’objet d’une description détaillée dans la Directive cantonale pour l’installation d’éoliennes de hauteur totale supérieure à 30 mètres. Sur la base du dossier présenté, le COPEOL conduit une pesée des intérêts avec les services concernés. Il détermine si le projet est au bénéfice d’un potentiel de réalisation suffisant justifiant son intégration dans le plan directeur cantonal au titre de site potentiel d’implantation.

Les parcs dont la compatibilité reste à vérifier avec les systèmes civils et militaires de communication, de navigation et de surveillance aérienne, ainsi qu'avec les radars météorologiques, sont indiqués dans la catégorie Site retenu sous condition(s). Les parcs dont la compatibilité reste à vérifier avec l’Inventaire fédéral des paysages, sites et monuments naturels d’importance nationale (IFP) sont indiqués dans la catégorie Site intégré sous réserve de coordination relative à l’IFP.

Une fois cette étape franchie, une demande d’affectation du sol comme zone de production et de transport d'énergie (selon l'art. 18 LAT et l'art. 50a LATC) peut être engagée et les études de détail poursuivies. Les exigences sur les critères à respecter et données à produire dans le cadre de cette deuxième étape figurent également dans la Directive cantonale susmentionnée."

Le texte de la mesure F51 est également accompagné d'une carte du canton, où sont notamment figurés les sites éoliens intégrés à la planification cantonale, un site intégré sous réserve de coordination relative à l'IFP ainsi que des sites retenus sous conditions. La localisation et les indications relatives à certains sites figuraient dans le PDCn déjà avant la 4ème adaptation; elles avaient été introduites à l'occasion d'une  adaptation de juin 2013 (adaptation 2bis; les adaptations du PDCn précédant la 4e adaptation ont été approuvées le 30 novembre 2015 par le Département fédéral de l'environnement, des transports, de l'énergie et de la communication [DETEC]).

Le site dénommé EolJorat Sud, dans les bois du Jorat au nord de la ville de Lausanne, a été reconnu d'emblée comme site éolien intégré à la planification cantonale.

B.                     Ce projet de parc éolien a été conçu sous l'égide des autorités de la Ville de Lausanne, qui ont constitué en 2009 une société anonyme, SI-REN SA, ayant pour buts l'étude, la construction et l'exploitation d'installations de production ainsi que la fourniture d'énergie dans le domaine des énergies renouvelables. Cette société est intégralement détenue par la Commune de Lausanne. Elle a élaboré un projet de parc éolien pour le site précité EolJorat Sud. Un plan partiel d'affectation intitulé "Parc éolien EolJorat secteur Sud" (ci-après: le plan partiel d'affectation, ou PPA) a été établi, qui délimite huit périmètres de "zone spéciale, parc éolien (art. 50a de la loi du 4 décembre 1985 sur l'aménagement du territoire et les constructions [LATC; BLV 700.11])" sur des terrains appartenant tous à la Commune de Lausanne et situés sur le territoire de cette commune. Il s'agit de prés ou pâturages, dans des clairières du massif forestier du Jorat. Chaque périmètre de zone spéciale est destiné à l'implantation d'une éolienne. Ils se trouvent aux lieux-dits suivants:

1. Les Saugealles

2. Le Vieux-Pré-Noé

3. Le Chalet Boverat

4. Mauvernay

5. Les Prés de Bressonne

6. Sainte-Catherine

7. Moille-Saugeon

8. En Praz d'Avaux

L'affectation du sol, dans cette partie du territoire communal, est actuellement réglée dans le plan d'extension n° 600 concernant des régions périphériques et foraines de Lausanne. Selon ce plan, les emplacements des éoliennes n° 1, 2, 3, 4, 7 et 8 sont dans la zone agricole; ceux des éoliennes n° 5 et 6 dans la zone de sports, de loisirs et d'hébergement.

Dans chacun de ces huit secteurs, le PPA délimite un "périmètre d'implantation de l'éolienne" et il détermine "la cote d'altitude maximale du sommet de la fondation" (p.ex. 815 m aux Saugealles, 861 m à Mauvernay). Le règlement du PPA (RPPA) fixe la hauteur maximale hors-tout d'une éolienne à 210 m (art. 5 al. 1 RPPA) – entre le sommet de la fondation, laquelle est recouverte de terre, et le point le plus haut à l'extrémité des pales. En outre, la hauteur entre le sol et le bas des pales doit être au moins de 50 m (art. 5 al. 2 RPPA).

Les emplacements du Chalet-Boverat et du Vieux-Pré-Noé sont à environ 2.1 km des premières maisons du village de Cugy, dans le quartier situé entre le collège de la Chavanne et la forêt. Le centre du village de Cugy (rue du Village) se trouve à environ 2.7 km de ces emplacements. L'emplacement des Saugealles est à environ 2.3 km des premières maisons du village de Cugy, dans le quartier Es Chesaux. L'emplacement des Saugealles est à environ 850 m des premières maisons du village de Froideville, dans le quartier de Beau-Regard. Le centre du village de Froideville (rue du Village) se trouve à environ 1.1 km de cet emplacement. Vers le Chalet-à-Gobet, les nouveaux bâtiments de la route de Cojonnex, au nord de l'Ecole Hôtelière de Lausanne, se trouvent à environ 800 m de l'emplacement de Mauvernay.

C.                     Il existe également un projet de parc éolien "EolJorat secteur Nord", élaboré par la société Alpiq EcoPower Suisse SA comprenant quatre éoliennes, dans un secteur des bois du Jorat situé entre les villages de Froideville, Villars-Tiercelin et Corcelles-le-Jorat. Une procédure de planification distincte est prévue pour ce projet (plan partiel d'affectation intercommunal, les sites retenus ne se trouvant pas sur le territoire de la commune de Lausanne mais sur celui de communes voisines).

D.                     Etant donné que la construction d'installations d'exploitation de l'énergie éolienne d'une puissance installée supérieure à 5 MW est soumise en vertu du droit fédéral à une étude de l'impact sur l'environnement (cf. ch. 21.8 de l'annexe à l'ordonnance du 19 octobre 1988 relative à l'étude de l'impact sur l'environnement [OEIE; RS 814.011]), un rapport d'impact sur l'environnement (RIE) a été rédigé dans le cadre de la procédure d'établissement du PPA "EolJorat secteur Sud". Ce rapport constitue également le rapport explicatif au sens de l'art. 47 de l'ordonnance du 28 juin 2000 sur l'aménagement du territoire (OAT; RS 700.1).

Le rapport d'impact/rapport 47 OAT, daté du 8 novembre 2013, donne divers renseignements au sujet de l'énergie qui serait produite dans le parc EolJorat secteur Sud. Il indique en particulier qu'il est prévu d'implanter cinq éoliennes de 3 MW de puissance et trois de 7.5 MW, pour une production d'environ 80 GWh d'électricité renouvelable par an, soit l'équivalent de la consommation annuelle de 22'000 ménages ou 51'000 personnes (p. 7). Cela permettrait d'atteindre 8% de l'objectif de production éolienne maximal fixé à 1'000 GWh/an dans le plan directeur cantonal (p. 17).

Le rapport d'impact, dans le chapitre "justification" (p. 22 ss), contient les explications suivantes à propos du choix des éoliennes:

"De grandes éoliennes pour une production efficace

La production d'énergie éolienne est fonction essentiellement de deux critères : elle est proportionnelle au carré de la surface balayée par les pales et au cube de la vitesse du vent, vitesse qui augmente avec la distance au sol. Cela signifie par exemple que si l'on double la surface balayée en prenant une éolienne aux pales plus grandes, elle produira quatre fois plus d'énergie. Et si la vitesse du vent exploitée double, elle produira 8 fois plus d'énergie. Si l'on combine les deux facteurs : une éolienne balayant une surface deux fois plus grande exploitant des vitesses de vent deux fois plus importantes produira 32 fois plus d'énergie.

En outre, franchie une certaine distance au sol, le vent est plus régulier sur l'ensemble de la surface balayée et les contraintes physiques sur les pales sont ainsi réduites puisqu'elles sont soumises à un couple homogène […].

La topographie du site dans lequel prendra place le parc éolien « EolJorat », qui voit l'alternance de collines, de forêts importantes et de grands espaces agricoles, est relativement hétérogène et accidentée. Dès lors, elle nécessite l'emploi de mâts très hauts pour les éoliennes.

Afin de maximiser le rapport production/occupation du sol, il a été décidé, dans le cadre du projet « EolJorat », de privilégier des installations de fortes puissances et dotées de rotors de grands diamètres.

A titre de comparaison, les éoliennes de la plaine du Rhône en Valais ont toutes des mâts de 98 m et une hauteur en bout de pale de 134 m (Collonges), 139 m (Martigny) et 150 m (Charrat). Celles qui sont prévues pour le projet « EolJorat » auront des mâts de 135 m et 149 m et une hauteur en bout de pale jusqu'à 199 m. Plus puissantes, plus hautes et dotées de plus grandes pales, elles présenteront une productivité encore supérieure.

Description des éoliennes

La société SI-REN SA, appartenant à une collectivité publique, est soumise aux règles des marchés publics. Le choix définitif du fournisseur pour les éoliennes se fera donc à l'issue d'un appel d'offres. Toutefois, pour pouvoir effectuer les différentes études et planifier le projet « EolJorat », les éoliennes Enercon E-126, 7,5 MW et Enercon E-101, 3 MW, avec des mâts de 135 mètres, respectivement 149 mètres, ont été prises comme éoliennes types.

Une petite marge de manœuvre est conservée au niveau du plan partiel d'affectation et de son règlement afin de pouvoir, en fonction de l'évolution technologique attendue dans le domaine éolien, optimiser le projet « EolJorat » le moment venu.

Les éoliennes Enercon E-101 et E-126

La E-101 est une éolienne d'une puissance nominale de 3'000 kW, alors que la E-126 voit sa puissance portée à 7'500 kW. Elles sont dotées d'un rotor à trois pales, d'un système actif de réglage des pales et fonctionnant à vitesse variable. Elles exploitent la force des vents dominants sur chaque site, grâce à un rotor de 101 m de diamètre, respectivement 127 m, et une hauteur de moyeu de 149 m et 135 m, pour produire un maximum d'énergie électrique. […]

Minimiser les charges est l'une des préoccupations principales lors du développement et de la conception de toutes les éoliennes Enercon. Ainsi, tous les composants ont été développés et conçus dans cet esprit. Le résultat est une éolienne qui convainc entre autres par sa plage de fonctionnement à charges réduites et sa longévité.

Le contrôle de la puissance par la vitesse variable permet un fonctionnement hautement efficace de la E-101 et de la E-126, avec des charges de fonctionnement peu élevées, même dans la tranche des charges partielles et, de plus, sans pics de tensions indésirables. Un bon rendement énergétique et une haute qualité du courant injecté dans le réseau sont ainsi garantis."

Le rapport d'impact (RIE) contient des explications sur le choix des sites (p. 37 ss) – en tenant compte des vitesses de vent et du potentiel énergétique (p. 41 ss). A propos des prévisions énergétiques annuelles nettes du parc (p. 47), il est indiqué qu'elles sont calculées à partir des mesures de vent menées sur le site et des résultats issus de la modélisation, avec les précisions suivantes:

"La prévision annuelle nette de production pour le secteur Sud est donc de 78.8 GWh selon les mesures effectuées sur le site et de 80.8 GWh selon la modélisation. Une certaine probabilité d'avoir des productibles meilleurs subsiste pour les emplacements "Moille Saugeon", "Sainte-Catherine", "Prés de Bressonne" et "Praz d'Avaux". Dès lors, une prévision nette totale de 80 GWh/an pour le secteur Sud peut raisonnablement être arrêtée. […]

Le productible annuel net moyen atteint 7.3 millions de kWh pour une Enercon E-101 / 3 MW (149 m), respectivement 14.5 millions de kWh pour une Enercon E-126 / 7.5 MW (135 m). Le facteur de charge correspondant s'élève en moyenne à 27%, soit 2'400 heures équivalentes pour une E-101, respectivement 22% ou 1'900 heures pour une E-126."

Les caractéristiques de chacun des emplacements retenus sont décrites dans le RIE (p. 62 ss). Les différents impacts du projet sur l'environnement sont examinés (p. 117 ss: air, bruit, vibrations, ombres clignotantes, rayonnements non ionisants, eaux souterraines et de surface, sols, forêts, flore et biotopes, avifaune, chiroptères, paysages et sites). Diverses mesures de protection, de reconstitution, de remplacement et de suivi environnemental sont énumérées (p. 170 ss). Le RIE expose encore qu'une deuxième étape de l'EIE devra prendre place dans le cadre de la procédure des autorisations de construire, une fois les modèles d'éoliennes définitivement choisis (p. 180).

E.                     Les éléments retenus dans la RIE proviennent de plusieurs rapports sectoriels annexés, établis par des bureaux spécialisés. Il s'agit en particulier d'un rapport du bureau KohleNusbaumer SA de juillet 2012, relatif à la protection contre le bruit, et d'un autre rapport du même bureau, d'octobre 2013, sur les mesures de vent et la prévision énergétique. Il existe aussi un rapport intitulé "Etude d'impact paysager", établi par le bureau Profil Paysage Sàrl en novembre 2013. Ce rapport contient plusieurs photomontages, figurant les éoliennes projetées. Dans ses conclusions, il retient ce qui suit (p. 113):

"Il est difficile d'émettre un jugement de valeur sur un paysage. […] Les photomontages illustrent les principaux enjeux du projet. En effet, la zone dans laquelle s'implante le parc éolien "EolJorat" occupe un statut particulier puisqu'elle est très fortement urbanisée et que les bois du Jorat revêtent une fonction sociale importante. Il touchera donc les habitants dans leur quotidien et leurs habitudes. Il influera également l'image que la ville de Lausanne offre depuis le lac et par conséquent, à plus large échelle, l'image de l'arc lémanique […]."

Ce rapport contient également une synthèse relative aux lieux touchés par des vues sur les éoliennes (p. 27: "Remarques générales concernant les co-visibilités") :

"On remarque qu'il y a davantage de vues potentielles dans le périmètre d'étude rapproché à l'Ouest du Jorat qu'à l'Est, dû à la topographie plus marquée.

Le périmètre du PALM (Plan d'agglomération Lausanne-Morges) n'est touché par des vues qu'au niveau de Cheseaux-sur-Lausanne et sur Morges au bord du lac.

Les vues sont dégagées sur "EolJorat" depuis le Lac Léman. Bien que le centre de Lausanne ne soit pas concerné par des vues sur les éoliennes, c'est son image lointaine qui est touchée indirectement. Des vues existent également au bord du lac au niveau de Morges et de Saint-Sulpice.

En général et dans un périmètre de 10 km, il existe peu de communes sans vue sur les éoliennes. Le fait le plus important reste toutefois l'absence de vues sur l'adret lémanique, partie la plus habitée du canton et représentant l'attrait touristique le plus important.

Des co-visibilités existent au-delà des 10 km de l'aire d'étude. Les éoliennes seront visibles depuis les sommets du Jura, mais également depuis Orbe, la colline de Chamblon, dans la vallée de la Broye jusqu'à Granges-Marnand et dans le canton de Fribourg."

Par ailleurs, dans le chapitre "paysage et patrimoine" du RIE (p. 52 ss), l'impact visuel sur le site historique de l'abbaye de Montheron (sur le territoire de la commune de Lausanne, à environ 1 km de l'emplacement retenu pour l'éolienne des Saugealles) fait l'objet d'une analyse spécifique. Ce site est composé d'un temple du XVIIe siècle, classé comme monument historique depuis 1930, de l'ancienne maison de l'abbé (actuellement une auberge, inscrite à l'inventaire des monuments historiques depuis 1987) et de quelques autres bâtiments au bord du Talent, à un endroit où son vallon est encaissé. Le RIE retient (p. 52-53) que l'impact visuel à cet endroit de l'éolienne des Saugealles "peut apparaître comme choquant – comme une intrusion de la modernité industrielle […] dans un site qui exalte le passé" mais que "l'intérêt énergétique prime sur l'intérêt à la défense du patrimoine. En outre, une éolienne peut facilement se démonter […]. L'atteinte paysagère de l'éolienne est donc transitoire. L'abbaye existe depuis le XIIe siècle, s'est transformée au fil du temps et subsistera bien après que l'éolienne des Saugealles aura disparu du paysage". Cela étant, il est indiqué dans le RIE que "l'ensemble construit de l'Abbaye de Montheron fait l'objet d'une description par l'ISOS" (p. 52). Toutefois, si "Lausanne en tant que ville" est inscrite à l'Inventaire fédéral des sites construits d'importance nationale à protéger en Suisse (ISOS), conformément à ce qui est indiqué dans l'annexe de l'ordonnance du 9 septembre 1981 concernant cet inventaire (OISOS; RS 451.12), le site de Montheron ne figure pas parmi les quartiers ou ensembles bâtis décrits dans l'inventaire (voir le volume 7 pour le canton de Vaud, Lausanne et Ouest lausannois, publié en 2016 par le Département fédéral de l'intérieur).

F.                     Outre la création de 8 secteurs de "zone spéciale, parc éolien", le PPA prévoit le retour en zone agricole de la "zone de sports, de loisirs et d'hébergement" définie par le plan d'extension n° 600. Cette extension de la zone agricole, sur une surface d'environ 16 ha, permet de compenser l'emprise du parc éolien sur les surfaces d'assolement, là où la zone spéciale remplace la zone agricole (surface totale concernée: 5'150 m2).

G.                    Le projet de PPA a été transmis par la Municipalité de Lausanne (ci-après: la municipalité) au Service du développement territorial (SDT), pour examen préalable. Un premier rapport d'examen préalable a été établi le 16 février 2012 et un rapport complémentaire le 3 octobre 2013; ces rapports regroupent les avis des services concernés de l'administration cantonale (services chargés de la protection de l'environnement, de la protection des monuments historiques, etc.). 

H.                     Le PPA et le rapport d'impact ont été mis à l'enquête publique du 20 novembre au 19 décembre 2013.

La Commune de Cugy a formé opposition. Le territoire de cette commune jouxte celui de la commune de Lausanne, à l'ouest du parc éolien projeté, vers les emplacements des Saugealles, du Vieux-Pré-Noé et du Chalet-Boverat.

L'association Eole Responsable a formé opposition. Cette association a comme buts statutaires: "a) Informer et sensibiliser la population sur les conséquences du projet EolJorat Sud dans notre région; b) Œuvrer pour préserver la région du Chalet-à-Gobet, Epalinges, Vers-chez-les-Blanc, Montpreveyres et Savigny de toutes les nuisances découlant de telles constructions; c) Obtenir l'abandon du projet EolJorat Sud" (art. 3 des statuts de l'association). L'opposition de cette association, datée du 19 décembre 2013 et rédigée par un avocat, était également présentée au nom de plusieurs voisins du parc éolien, en particulier A.________, B.________, C.________, D.________, E.________, F.________, G.________, H.________, I.________, J.________, K.________, L.________, M.________, N.________ et O.________.

Ces opposants sont pour la plupart propriétaires d'une maison d'habitation – certains à Froideville, à environ 1 km de l'emplacement de l'éolienne des Saugealles (c'est le cas de O.________ et de H.________; le bien-fonds de D.________ est un peu plus éloigné); d'autres près du Chalet-à-Gobet à la route de Mollie-Margot, à quelques centaines de mètres des emplacements des Prés de Bressonne et de Sainte-Catherine (c'est le cas de M.________, N.________ et L.________); d'autres encore à Montpreveyres, à 800 m ou 1 km de l'emplacement de Praz d'Avaux (c'est le cas de B.________ ainsi que de J.________ et K.________); d'autres enfin sur le territoire de Savigny, à environ 1.5 km de l'emplacement de Sainte-Catherine (c'est le cas de A.________ et de I.________). L'opposant C.________ est domicilié à proximité (moins de 750 m) des emplacements de Chalet-Boverat et Vieux-Pré-Noé.

I.                       Dans son rapport-préavis n° 2015/06 du 15 janvier 2015 (titre complet: "Plan partiel d'affectation Parc éolien "EolJorat" secteur Sud – Zone spéciale selon l'article 50a lettre b LATC et zone agricole selon l'article 52 LATC – Abrogation partielle du plan d'extension N° 600 du 28 novembre 1980 – Etudes d'impact sur l'environnement – Constitution de droits distincts et permanents de superficie conditionnels"), la municipalité a proposé au Conseil communal de la ville de Lausanne (ci-après: le conseil communal) d'adopter le PPA. La municipalité a également présenté des propositions de réponses aux oppositions, qu'elle estimait mal fondées. Ce préavis retient que, sur la base du rapport d'impact (1ère étape), la faisabilité environnementale du projet est démontrée; les services spécialisés du canton ont pu se prononcer et la majorité de leurs remarques ont été intégrées au projet (cf. ch. 5.6 p. 22 du préavis). Des séances de conciliation ont eu lieu avec les opposants, ce qui a entraîné quelques adaptations (aménagement de lisières, plantation d'arbres). Puisque la décision sur l'adoption du PPA constitue la "décision finale" de la première étape de l'étude d'impact sur l'environnement (EIE), le préavis municipal retient que le projet est compatible avec les exigences légales de la protection de l'environnement (ch. 5.7.1 p. 22) et il prévoit ce qui suit, à propos de la deuxième étape de l'EIE au stade des autorisations de construire:

"De façon non exhaustive, chaque demande de permis de construire d'une éolienne comprise dans le PPA devra contenir un rapport d'impact sur l'environnement — 2ème étape qui comprendra au moins:

- une mise à jour des évaluations des impacts et des mesures selon le choix définitif du type d'éolienne et de leur emplacement;

- une étude acoustique pour chaque éolienne, tenant compte du modèle définitivement choisi et de tous les points récepteurs sensibles. Cas échéant, les mesures de protection projetées, suivies de contrôles;

- la définition des instruments permettant l'arrêt de l'éolienne en cas de dépassement des valeurs limites d'exposition aux ombres clignotantes;

- le contrôle du respect de l'ordonnance sur la protection contre le rayonnement ionisant pour les lignes électriques, les transformateurs et les génératrices des éoliennes dans le cadre de la procédure prévue par l'Inspection fédérale des installations à courant fort (ESTI);

- une évaluation des impacts sur les sols et les eaux souterraines et une définition des mesures correspondantes pour le tracé des raccordements électriques;

- la prise en compte des résultats des mesures complémentaires sur les activités et l'identification des chiroptères;

- les protocoles d'exploitation visant à limiter et contrôler les impacts sur l'avifaune et sur les chiroptères, validés par le service cantonal spécialisé;

- le projet d'élaboration de lisières forestières étagées (comme mesures de remplacement);

- une évaluation des impacts et une définition des mesures pour la phase de chantier, notamment une vérification détaillée du trajet des convois spéciaux et une évaluation du nombre de camions;

- la définition détaillée des mesures environnementales et de leur mise en œuvre."

Les conclusions du préavis municipal portent en outre sur l'approbation des "conclusions du rapport d'impact sur l'environnement (1ère étape) et [de] la décision finale y relative telle qu'elle figure au chapitre 5.7", sur l'approbation des "principes d'une convention entre la Municipalité et SI-REN SA pour la mise en œuvre des principes de compensation", ainsi que sur l'autorisation donnée à la municipalité d'octroyer à SI-REN SA des droits distincts et permanents de superficie grevant les parcelles concernées, aux huit emplacements prévus, selon des plans figurant en annexe II. Ces plans indiquent également, à chaque emplacement, l'assiette d'une "servitude foncière de droit de survol", à savoir un cercle dont le centre correspond au milieu du mât de l'éolienne, avec un diamètre de 120 m ou 130 m selon les emplacements.

J.                      Dans sa séance du 22 septembre 2015, le conseil communal a adopté le PPA "Par éolien EolJorat secteur Sud", avec les propositions de réponse aux oppositions.

K.                     Quelques mois avant la décision du conseil communal, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal (CDAP) a rendu un arrêt dans le cadre de contestations concernant le plan d'affectation cantonal n° 316 "Eoliennes de Sainte-Croix" (arrêt AC.2013.0263 du 2 mars 2015). A propos de la législation fédérale sur la protection contre le bruit, cet arrêt indique d'abord (consid. 4b) que l'évaluation des nuisances de bruit des éoliennes se fait sur la base de l'annexe 6 de l'ordonnance du 15 décembre 1986 sur la protection contre le bruit (OPB; RS 814.41), fixant les valeurs limites d'exposition au bruit de l'industrie et des arts et métiers. La méthode de détermination du niveau d'évaluation, pour les installations industrielles, artisanales et agricoles (auxquelles sont assimilées les éoliennes), est exprimée par une formule qui prend en compte le niveau moyen de bruit (Leq) pendant la phase de bruit, ainsi que des facteurs de correction de niveau K1, K2 et K3. Les deux derniers facteurs de correction se rapportent respectivement à l'audibilité des composantes tonales et des composantes impulsives du bruit au lieu d'immission. Dans cet arrêt (consid. 4c), il a été relevé que l'Office fédéral de l'environnement (OFEV) prônait l'application d'une méthode de l'EMPA pour l'examen des nuisances sonores des éoliennes, et partant que les corrections de niveau suivantes étaient recommandées: K1=5, K2=0, K3=4. Or, s'agissant de la correction de niveau K3, les directives cantonales s'écartaient de la méthode EMPA en prenant en compte une correction de 2 dB(A) et non pas 4 dB(A). La CDAP s'est alors référée à l'avis de l'OFEV, en faveur d'une correction de niveau K3=4, et a considéré qu'on ne saurait, comme l'avait fait le département cantonal, tenir compte systématiquement d’une correction de niveau K3=2 (consid. 4d).

Compte tenu de cette précision jurisprudentielle, la société SI-REN SA a demandé au bureau KohleNusbaumer d'établir un rapport complémentaire au sujet de la protection contre le bruit. Ce rapport a été déposé en avril 2016. Dans ses conclusions (p. 28), il retient que "les mesures de limitation du bruit à la source et le choix des sites d'implantation des éoliennes répondent au principe de prévention de l'article 11 LPE"  et que, "dans le cadre de la procédure de demande de permis de construire, il sera nécessaire de procéder à une nouvelle étude acoustique, en tenant compte du ou des modèles d'éoliennes définitivement choisis et en effectuant une analyse plus détaillée de l'audibilité des composantes impulsives K3". Il est en outre précisé ceci: "La correction de niveau K3 pour l'audibilité des composantes impulsives du bruit au lieu d'immission peut varier de 0 dB à 4 dB en fonction de l'environnement du lieu d'immission et du régime des vents (phase de vent). Dans le cadre de cette étude, la variante la plus pénalisante a été utilisée". La page 25 du rapport complémentaire comporte le passage suivant:

"Si aucune mesure de protection particulière n'est mise en œuvre ou qu'un allègement pour certains récepteurs n'est pas justifiable, le ou les modèles d'éoliennes à installer sur le site ne devraient pas avoir une puissance acoustique maximale de plus de 104 dB(A) pour respecter les valeurs de planification de l'OPB. A noter que seules les éoliennes E3 [Sainte-Catherine] et E8 [Mauvernay], respectivement les récepteurs R10 [refuge SPA de Sainte-Catherine, avec un logement de gardien] et R20 [Bois Clos, bâtiment d'une ancienne école appartenant à la commune de Lausanne], imposent cette contrainte, de par leurs proximités réciproques.

Aujourd'hui déjà, des modèles d'éoliennes très bien adaptés aux projet EolJorat secteur Sud, tel que le modèle Enercon E-115 / 3 MW avec sa puissance acoustique maximale de 103.2 dB(A), permettrait de respecter les valeurs de planification pour la nuit."

L.                      La cheffe du Département du territoire et de l'environnement s'est prononcée le 8 juin 2016 sur l'approbation préalable du PPA. Le dispositif de sa décision est ainsi libellé:

"DECIDE

d'approuver préalablement, sous réserve des droits des tiers, le Plan partiel d'affectation "Parc éolien Eoljorat secteur Sud", sis sur la Commune de Lausanne, et à condition que:

 - la puissance acoustique maximum de l'éolienne type soit réduite à 104 dB(A);

 - lors du permis de construire, un suivi des émissions et /ou immissions sonores, dont la méthodologie de mesure devra préalablement être discutée avec la DGE, soit effectué;

 - lors du permis de construire, une analyse de proportionnalité soit menée sur les dispositions de réduction d'exploitation en indiquant les pertes de production électrique et financières qu'elles occasionnent."

La motivation de cette décision est la suivante:

"La jurisprudence en matière de parcs éoliens a été modifiée le 2 mars 2015, par l'arrêt rendu par la Cour de droit administratif et public (CDAP) concernant le Plan d'affectation cantonal (PAC) N° 316 « Parc éolien de Sainte-Croix ».

Afin d'apporter les informations techniques nécessaires à l'évaluation de la conformité du projet à la jurisprudence, le porteur du projet a transmis un rapport complémentaire « protection contre le bruit » à l'attention de la Direction générale de l'environnement (DGE) en date du 18 avril 2016.

Cette note technique annexe a permis à la DGE de se positionner sur l'adéquation du projet à la jurisprudence et aux informations scientifiques actuelles. Sur cette base, la DGE considère que le projet répond aux exigences de l'arrêt de la CDAP et que sa faisabilité est démontrée, moyennant des puissances acoustiques maximales de 104 dB(A) pour les éoliennes les plus critiques."

M.                    Agissant le 11 juillet 2016 par la voie du recours de droit administratif, la Commune de Cugy demande à la CDAP de dire que "la décision du Service du développement territorial" (recte: du Département du territoire et de l'environnement) est réformée en ce sens que l'approbation du PPA est refusée. Subsidiairement, elle conclut à l'annulation des décisions d'approbation préalable et d'adoption du PPA. Plus subsidiairement, elle demande la réforme de ces décisions dans le sens que le PPA est approuvé sous réserve des éoliennes des Saugealles, du Vieux-Pré-Noé et du Chalet-Boverat, pour lesquelles l'approbation est refusée (cause AC.2016.0243).

Agissant le 13 juillet 2016 également par la voie du recours de droit administratif, l'association Eole Responsable et les particuliers précités (supra, let. H) qui avaient fait opposition conjointement avec elle, demandent à la CDAP d'annuler la décision du DTE approuvant préalablement le PPA ainsi que la décision du conseil communal adoptant ce plan (cause AC.2016.0249).

Les deux causes ont été jointes pour l'instruction.

N.                     Dans sa réponse du 16 janvier 2017, le Département du territoire et de l'environnement conclut au rejet des recours.

Dans sa réponse du 16 janvier 2017, le conseil communal conclut au rejet des recours, avec la condition que les décisions attaquées soient précisées "en ce sens que la puissance acoustique maximum de 104 dB(A) ne vise que les éoliennes les plus critiques d'un point de vue sonore".

O.                    La Commune de Cugy a répliqué le 3 juillet 2017, en confirmant les conclusions de son recours. Elle a par ailleurs requis la suspension de la procédure jusqu'à la délivrance d'un rapport d'étude des vents en cours d'élaboration (…), l'audition en qualité d'experts des acousticiens Victor Desarnaulds, Ronan Fécelier et Dimitri Magnin, du bureau EcoAcoustique SA, ainsi que la mise en œuvre d'une expertise sur la problématique des infrasons générés par les éoliennes, en particulier sur les risques pour l'homme.

Eole Responsable et consorts ont répliqué le 11 juillet 2017, sans modifier leurs conclusions.

P.                     Le DTE et le conseil communal ont dupliqué, respectivement les 14 et 15 décembre 2017.

Après les mémoires de duplique, les recourants se sont déterminés le 31 mai 2018. Le DTE et le conseil communal ont quant à eux déposés de nouvelles déterminations le 31 août 2018.

La Cour a procédé  à une inspection locale le 6 décembre 2018, en présence des parties qui ont été entendues dans leurs explications. Des ballons avaient été installés à quelques emplacements d'éoliennes (un ballon attaché à une distance équivalant à celle du sol jusqu'à la nacelle, et un ballon attaché à une distance équivalant à celle du sol jusqu'au sommet des pales). Un drone a en outre été utilisé, qui a été placé en vol stationnaire à la verticale de certains emplacements, à différentes hauteurs.

Une audience de débats a eu lieu le 11 février 2019. Les parties se sont exprimées et ont plaidé.

Au cours des échanges d'écritures et des autres mesures d'instruction, les éléments exposés ci-dessous ont pu être établis et doivent être pris en considération. 

Q.                    Avec leur duplique du 15 décembre 2017, les autorités communales ont produit une note de la société SI-REN SA, du 3 octobre 2017, intitulée "Prévisions de production pour le parc éolien EolJorat Sud – Synthèse à l'attention de la Commune de Lausanne dans le cadre de la procédure pendante devant la Cour de droit administratif et public". Il y est en substance indiqué ce qui suit:

L'installation d'un parc éolien requiert la présence de vents soutenus et réguliers, qui augmentent en fonction de la hauteur. La topographie du Jorat est relativement hétérogène et accidentée. Le vent a donc été mesuré en de nombreux points pour être analysé et pour réaliser un modèle numérique. Les mesures se sont étalées sur toute la durée du projet, à partir de 2007 (modèle par affinements successifs). Sur la base de l'évaluation du potentiel de vent et d'autres critères exigés par les directives cantonales, le projet a été inclus dans le plan directeur cantonal en juin 2011.

Les mesures SODAR effectuées aux Saugealles et aux Prés de Bressonne ont fourni des données répondant aux exigences des directives cantonales (voir plus bas, consid. 2b). Des mesures supplémentaires ont été effectuées (mesures anémométriques à Assens, Corcelles-le-Jorat et Froideville; mesures LIDAR et SODAR à d'autres emplacements). Selon le résultat de modélisation, qui figure dans le rapport d'impact  de 2013 (p. 44), les vitesses moyennes annualisées calculées par la modélisation sont les suivantes aux emplacements retenus, à une altitude de 135 m (étant précisé que les vitesses moyennes à 150 m du sol ont également été déterminées et qu'elles sont supérieures de 0.1 à 0.3 m/s):

1. Les Saugealles: 6.3 m/s

2. Le Vieux-Pré-Noé: 6.2 m/s

3. Le Chalet Boverat: 6.5 m/s

4. Mauvernay: 6.3 m/s

5. Les Prés de Bressonne: 6.1 m/s

6. Sainte-Catherine: 6.2 m/s

7. Moille-Saugeon: 6.2 m/s

8. En Praz d'Avaux: 6.2 m/s

Depuis 2013, la mesure anémométrique d'Assens (cette station, à environ 5 km au nord-ouest du parc éolien, sert de référence à long terme pour les mesures) se poursuit de manière continue; elle montre une baisse de vitesse de vent de 10% entre la valeur moyenne 2007-2012 et la valeur moyenne 2007-2016. Par ailleurs, pour préparer la phase de demande de permis de construire et le choix définitif des modèles d'éoliennes, un mât de mesures de 135 mètres a été installé à l'emplacement Mauvernay dans le but de vérifier la prévision effectuée par modélisation. La mesure anémométrique a été effectuée sur une durée de 607 jours entre 2015 et 2017. En fonction de ces résultats, trois bureaux spécialisés – un désigné par Eole Responsable (DNV GL) et deux mandatés par SI-REN (KN et RSC) – ont établi des prévisions de production pour l'éolienne de Mauvernay. Ces trois bureaux retiennent une vitesse moyenne de vent annualisée de 5.5 à 5.6 m/s à une hauteur de 135 m au-dessus du sol, et de 5.7 à 5.8 m/s à une hauteur de 149 m. Pour une machine E-126 (= avec un rotor d'un diamètre de 126 m) d'une puissance de 4.2 MW, les prévisions nettes sont estimées à des valeurs comprises entre 7.1 et 7.8 GWh/an; pour une éolienne E-115, les prévisions nettes sont estimées à des valeurs comprises entre 6.6 et 7.1 GWh/an. Ces valeurs sont inférieures à celles figurant dans un rapport KohleNusbaumer (KN) de 2013, ce qui s'explique pour 10% environ par la baisse des vitesses de vent de la mesure de référence locale d'Assens, et pour 20% environ par un écart avec la mesure initiale aux Saugealles et par l'imprécision du modèle numérique. Cela étant, la mesure anémométrique de Mauvernay a atteint son but, en confirmant un gisement de vent important.

Sur la base de ces données actualisées et en tenant compte de l'ensemble des mesures disponibles, les prévisions de production pour l'ensemble des huit éoliennes du parc sont les suivantes (énergie nette):

Vitesses moyennes du vent annualisées: entre 5.4 et 6.2 m/s (moyeux à 135 m [E-126] ou 149 m [E-115])

Configuration avec 3 E-126 4.2 MW et 5 E-115 3.2 MW: production comprise entre 57.1 et 58.3 GWh/an.

Configuration avec 8 E-115 3.2 MW: production comprise entre 54.5 et 56.3 GWh/an.

Le modèle Enercon E-141 4.2 MW (diamètre de rotor 141 m; hauteur au sommet des pales: 206 m), par exemple, permettrait une production plus importante (8 éoliennes E-141 produiraient entre 70.1 et 71.5 GWh/an). Par ailleurs, il n'est plus tenu compte du modèle d'éolienne E-126 7.5 MW, qui n'est plus disponible sur le marché. L'utilisation de modèles d'éoliennes plus performants en termes de réduction des émissions de bruit permettrait une diminution de la puissance sonore de l'ordre de 3 dB(A).

La conclusion de cette note de SI-REN SA est la suivante:

"Les résultats présentés par les différentes bureaux d'étude confirment que les sites retenus sont propices à la réalisation d'un parc éolien présentant un haut niveau de production.

Un projet éolien produisant entre 55 et 70 GWh, avec un fonctionnement en équivalent pleine charge de plus de 2'000 heures, est un bon projet, comparable aux parcs de régions connues pour leur excellent potentiel de vent: 1'950 heures pour le parc du Mont-Crosin en 2015, 2'050 heures pour celui de Peuchapatte en 2015 ou encore 1'750 heures pour l'ensemble des parcs éoliens allemands en 2015. […]"

R.                     Dans son mémoire du 31 août 2018, le DTE a notamment exposé ce qui suit:

"Dans sa décision d'approbation préalable du 8 juin 2016, le Département du territoire et de l'environnement (DTE) a repris textuellement les exigences posées dans le rapport complémentaire [de KohleNusbaumer] du 18 avril 2016, à savoir notamment la limitation de la puissance acoustique maximale des "éoliennes les plus critiques" à 104 dB(A). Cette terminologie imprécise figure ainsi dans le dernier considérant de sa décision: […].

Toutefois, dans le dispositif de sa décision du 8 juin 2016, le DTE a prévu que la puissance acoustique maximale de 104 dB(A) s'applique à l'"éolienne type". Il s'agit d'une erreur de plume manifestement involontaire en contradiction avec les considérants de la décision-même et avec les documents sur lesquels se base celle-ci. En effet, tout au long de la procédure, il a été systématiquement envisagé que la limitation de la puissance acoustique ne porte que sur les éoliennes les plus critiques, à savoir les éoliennes E3 [emplacement Sainte-Catherine] et E8 [emplacement Mauvernay]. L'utilisation de l'expression "éolienne type" dans le dispositif au lieu des "éoliennes les plus critiques" constitue ainsi une inadvertance involontaire.

Compte tenu de ce qui précède, il apparaît que le DTE entendait en réalité limiter la puissance acoustique uniquement pour les éoliennes E3 et E8."

S.                     Dans son mémoire du 31 août 2018, le conseil communal a notamment exposé que SI-REN SA avait commandé à KohleNusbaumer un rapport actualisé en matière de bruit, d'août 2018, tenant compte des dernières données sur les vitesses de vent et des différents modèles d'éoliennes disponibles sur le marché. Plusieurs configurations d'éoliennes ont été prises en considération (par exemple: 5 E115-3.2 et 3 E126.42; 8 E141-42; 8 Vestas V 136). Pour chaque configuration, les niveaux de bruit (niveau d'évaluation Lr) ont été déterminés à 21 lieux d'immission, correspondant à des habitations isolées, des exploitations agricoles, des maisons de zones de villas, etc. dans les environs immédiats des huit emplacements pour éoliennes, sur le territoire des communes de Lausanne, Froideville et Montpreveyres; les résultats ont été comparés aux valeurs de planification. Les conclusions de ce rapport sont les suivantes (p. 30 s.):

"Un panel représentatif de configurations du parc éolien a été considéré dans la présente étude. Les calculs, prenant en compte l'état actuel des connaissances, notamment les récentes mesures de vent effectuées selon des standards internationaux, et bien qu'intégrant plusieurs hypothèses conservatives, montrent que chaque configuration évaluée permet de respecter les valeurs de planification imposées par l'OPB, ceci sans bridage des éoliennes.

La faisabilité du projet EolJorat Sud du point de vue de la législation en matière de protection contre le bruit est ainsi démontrée.

[…] La précision des résultats calculés selon la méthode EMPA peut être estimée entre -7 dB(A) et +4 dB(A).

Toutefois, plusieurs marges de sécurité ont été prises en compte dans cette étude:

– En prenant la formule proposée par la norme ISO 9613-2 pour l'effet d'écran, des valeurs d'atténuation de 15 à 25 dB(A) sont obtenues. Ici, il a été décidé de prendre une marge de sécurité et de ne rien soustraire à la puissance acoustique maximale des éoliennes hormis 5 dB(A) pour le récepteur R10 (Refuge de Ste-Catherine), valeur qui constitue déjà en soi une marge de sécurité importante.

– La directivité des émissions n'a pas été prise en compte ici. Les éoliennes sont donc toutes considérées comme ponctuelles et omnidirectionnelles. Pour les récepteurs situés dans le plan du rotor, cette considération surestime les niveaux d'évaluation de 5 à 10 dB(A).

– Par principe de précaution, il a été tenu compte des éoliennes prévues dans le cadre du projet riverain EolJorat Nord dans le calcul des niveaux d'évaluation.

– Pour les configurations du parc avec des éoliennes dotées de mâts compris entre 129 m et 134 m de haut, les distributions de vent à 135 m ont été prises pour le calcul, impliquant une surestimation des niveaux d'évaluation."

Les conclusions, en évoquant des "hypothèses conservatrices", se réfèrent selon toute vraisemblance en particulier à la valeur de 4 dB(A) retenue à ce stade de la procédure pour la correction de niveau K3 (p. 22 du rapport – cf. supra, let. K).

T.                     Le 28 juin 2017, le Conseil fédéral a adopté la "Conception énergie éolienne" de la Confédération. Cette conception, au sens de l'art. 13 LAT, "expose la position de la Confédération afin que les cantons puissent tenir compte des intérêts fédéraux lors de la planification d'installations éoliennes" (p. 6). Elle énonce des "principes généraux de planification" (p. 10), notamment le principe P2 ainsi libellé: "Dans les secteurs ou sites où le rendement énergétique éolien estimé est sensiblement supérieur à la moyenne, l'intérêt pour l'utilisation du potentiel éolien revêt une importance particulière". A propos de la planification cantonale de la production d'énergie éolienne, ce texte indique notamment ce qui suit (p. 25):

"L’examen des intérêts de protection et d’utilisation effectué par les cantons doit tenir compte du fait que le lieu de production d’énergie éolienne est imposé par la destination. Un tel site ne peut être implanté que là où le vent est disponible en quantité suffisante et que là où la construction d’installations éoliennes est techniquement possible. L’extrait de l’Atlas des vents de la Suisse (annexe A-1) indique la répartition géographique de la ressource éolienne en Suisse. L’Atlas des vents de la Suisse renseigne sur la moyenne annuelle modélisée de la vitesse et de la direction du vent à cinq hauteurs différentes au-dessus du niveau du sol."

L'Office fédéral de l'énergie (OFEN) établit en effet depuis 2016 un "Atlas des vents de la Suisse" qui renseigne sur la moyenne annuelle modélisée de la vitesse et de la direction du vent à cinq hauteurs différentes au-dessus du niveau du sol (50, 75, 100, 125 et 150 m) avec une résolution spatiale de 100 m x 100 m, ainsi que sur les régions ou zones à potentiel éolien (www.atlasdesvents.ch). Par rapport à l'édition 2016, l'Atlas des vents 2019 (version mise en ligne le 7 février 2019; cf. communiqué de l'administration fédérale www.admin.ch/gov/fr/accueil/documentation/communiques.msg-id-73907.html) affiche des vitesses de vent légèrement inférieures dans la plupart des régions; en revanche, la distribution géographique des ressources éoliennes demeure quasiment inchangée (voir le communiqué de presse du 7 février 2019 de l'OFEN, www.admin.ch/gov/fr/accueil/documentation/communiques.msg-id-73907.html). Aux huit emplacements du PPA, l'atlas des vents 2019 indique les vitesses suivantes:

1. Les Saugealles:           à 125 m: 5.2 m/s;          à 150 m: 5.4 m/s

2. Le Vieux-Pré-Noé:       à 125 m: 5.1 m/s;          à 150 m: 5.4 m/s

3. Le Chalet Boverat:       à 125 m: 5.3 m/s;          à 150 m: 5.6 m/s

4. Mauvernay:                 à 125 m: 5.2 m/s           à 150 m: 5.4 m/s

5. Les Prés de Bressonne: à 125 m: 4.9  m/s;      à 150 m: 5.2 m/s

6. Sainte-Catherine:         à 125 m: 5.0 m/s;          à 150 m: 5.3 m/s

7. Moille-Saugeon:           à 125 m: 5.0  m/s;         à 150 m: 5.3 m/s

8. En Praz d'Avaux:         à 125 m: 4.8  m/s;         à 150 m: 5.2 m/s

Par ailleurs, tous les huit emplacements pour éoliennes du PPA se situent dans une "zone à haut potentiel éolien" de l'atlas des vents.

L'atlas des vents 2019 permet de comparer ces vitesses à celles calculées selon le même modèle à d'autres endroits où des parcs éoliens sont projetés dans le canton de Vaud, par exemple:

Pré-de-Joux (col du Mollendruz): à 125 m: 5.4 m/s;           à 150 m: 5.6 m/s

Chalet-Dernier (Juriens):              à 125 m: 6.4 m/s           à 150 m: 6.6 m/s

La Gittaz-Dessus (Sainte-Croix): à 125 m: 4.5 m/s;           à 150 m: 4.7 m/s

Grands Plats de Vent (Le Brassus): à 125 m: 5.1 m/s;      à 150 m: 5.3 m/s

Sur Grati (Premier):                     à 125 m: 5.8 m/s;          à 150 m: 5.9 m/s

Au Mont-Crosin (canton de Berne), l'atlas des vents 2019 indique des vitesses annuelles moyennes, aux emplacements des éoliennes de la centrale Juvent (en activité), de 5.5 à 5.7 m/s à 125 m du sol, et de 5.7 à 5.9 m/s à 150 m.  

La carte de l'atlas des vents 2019 figurant les zones à haut potentiel éolien ("Windpotenzialgebiete") indique de nombreux secteurs sur le territoire cantonal vaudois, principalement sur le plateau à l'ouest d'une ligne Aubonne-Vallorbe ainsi que dans le massif du Jura. Dans certaines régions du pays, il n'y a quasiment aucune zone à haut potentiel éolien (Tessin, Engadine, nord du canton d'Argovie, région de Schaffhouse, régions de Suisse centrale au sud de lac des Quatre-Cantons, etc.).

U.                     Le 23 janvier 2017, le juge instructeur a interpellé le Département du territoire et de l'environnement pour lui demander si après la publication en décembre 2015 par le Département fédéral de la défense, de la protection de la population et des sports (DDPS) de l'étude Armasuisse "Développement de l'énergie éolienne à proximité de la Base aérienne de Payerne: potentiel de conflit, zones à exclure ou sujettes à réserves" (www.newsd.admin.ch/newsd/message/attachments/46585.pdf), l'administration canto-nale avait examiné si le périmètre du PPA "Parc éolien EolJorat secteur Sud" faisait partie des "zones sujettes à réserves" de cette étude Armasuisse, et le cas échéant s'il fallait encore effectuer une "analyse approfondie du projet" de parc éolien, ou une "analyse préalable détaillée", tenant compte des intérêts militaires invoqués par le DDPS (cf. p. 2 et 6 de l'étude Armasuisse).

Le DTE a produit une prise de position du 19 avril 2017 du Secrétariat général du DDPS qui expose en particulier ce qui suit, à propos des huit éoliennes du parc éolien "EolJorat secteur Sud":

"[…] Moyennant le respect d'un certain nombre de charges techniques, possibles à réaliser en l'état des connaissances, le projet peut toujours être accepté par le DDPS. Les charges sont similaires à celles énoncées en 2013, mais ont été complétées et détaillées pour tenir compte des résultats de l'étude armasuisse W & T et pour assurer, autant que faire se peut, la sécurité aérienne.

La nature des charges – qui seront développées dans le cadre de la prise de position destinée au porteur de projet – sont les suivantes:

– Le balisage des bouts de pales doit être suffisant […].

– Les pales des éoliennes doivent être équipées de matériaux, selon l'état le plus actuel de la technique, permettant de minimiser les perturbations aux systèmes militaires […].

– Une procédure précise et efficace […] doit être mise sur pied pour permettre, en cas de besoin, un arrêt immédiat de toutes les turbines ou d'une partie de celles-ci […].

– Une collaboration constructive et ouverte entre le DDPS, l'OFAC et le porteur de projet doit être assurée en cas d'effets imprévus sur les systèmes nécessaires à la sécurité de la navigation aérienne et à la sécurité nationale […].

– Toute modification de projet doit faire l'objet d'une nouvelle évaluation et prise de position de la part du DDPS.

– La configuration géométrique, ainsi que le cumul de certaines éoliennes d'autres parcs avec celui de EolJorat Sud, implique une augmentation des effets indésirables. C'est pourquoi l'emplacement des éoliennes de la région devra être coordonné avec le DDPS pour assurer autant que possible l'alignement des machines.

Les charges requises de la part du DDPS ne sont pas de nature à bloquer la procédure en cours. Il s'agit de mesures parallèles qui devront être réglées avec le porteur de projet avant toute réalisation."

De son côté, l'Office fédéral de l'aviation civile (OFAC) a rendu des décisions favorables à la réalisation du parc éolien, sous l'angle de la réglementation relative aux obstacles à la navigation aérienne (art. 63 ss de l'ordonnance du 23 novembre 1994 sur l'infrastructure aéronautique [OSIA; RS 748.131.1]). L'autorisation pour obstacles est valable jusqu'en 2040. La dernière décision en date, dans cette procédure d'autorisation, est du 13 novembre 2013; elle indique, dans le rappel des données techniques des éoliennes, une altitude maximum par rapport au niveau du sol de 200 m ("Max. AGL" = above ground level).

Considérant en droit:

1.                      Les deux recours sont dirigés contre les décisions du conseil communal et du DTE par lesquelles le PPA a été adopté puis approuvé préalablement. Ces deux décisions ont été notifiées simultanément aux opposants déboutés, conformément à l'art. 60 LATC, dans sa teneur en vigueur avant le 1er septembre 2018. Elles peuvent ensemble faire l'objet d'un recours de droit administratif au Tribunal cantonal (anciens art. 60 et 61 al. 2 LATC [actuellement: art. 43 al. 2 LATC]; art. 92 ss de la loi du 28 octobre 2008 sur la procédure administrative [LPA-VD; BLV 173.36]).

Les recours ont été déposés en temps utile (art. 95 et 96 al. 1 let. a LPA-VD) et ils respectent les exigences légales de motivation (art. 76, 77 et 79 LPA-VD, par renvoi de l'art. 99 LPA-VD).

La Commune de Cugy peut se prévaloir d'un droit de recours fondé sur l'art. 57 de la loi fédérale du 7 octobre 1983 sur la protection de l'environnement (LPE; RS 814.01), en relation avec l'art. 75 let. b LPA-VD. Les décisions d'adoption et d'approbation du PPA sont fondées notamment sur le droit fédéral de la protection de l'environnement, une étude d'impact ayant au demeurant été effectuée dans le cadre de cette procédure de planification. Comme le territoire de Cugy est directement voisin de la partie ouest du parc éolien projeté, cette commune est concernée et elle peut se prévaloir d'un intérêt digne de protection à l'annulation ou à la modification du PPA, étant relevé qu'elle agit dans le but de protéger ses habitants d'éventuelles immissions (cf. ATF 133 II 370 consid. 2.1). Le recours AC.2016.0243 est donc recevable.

L'association Eole Responsable n'est pas une organisation de protection de la nature ou de l'environnement d'importance nationale; elle ne figure pas la liste établie par le Conseil fédéral dans l'ordonnance du 27 juin 1990 relative à la désignation des organisations habilitées à recourir dans les domaines de la protection de l'environnement ainsi que de la protection de la nature et du paysage (ODO; RS 814.076) et elle ne peut donc pas se prévaloir du droit de recours des art. 55 LPE et 12 de la loi fédérale du 1er juillet 1966 sur la protection de la nature et du paysage (LPN; RS 451). Elle ne peut pas non plus se prévaloir du droit de recours que la législation cantonale reconnaît aux associations d'importance cantonale, qui, aux termes de leurs statuts, se vouent à la protection de la nature, des monuments et des sites (art. 90 de la loi du 10 décembre 1969 sur la protection de la nature, des monuments et des sites [LPNMS; BLV 450.11]). Eole Responsable est en effet une association à vocation régionale et la région qu'elle veut préserver, la partie sud du Jorat, est une petite région (cf. Laurent Pfeiffer, La qualité pour recourir en droit de l'aménagement du territoire et de l'environnement, thèse Lausanne 2013, p. 236). En définitive, comme cette association n'est pas directement autorisée à recourir par une loi (cf. art. 75 let. b LPA-VD), sa qualité pour recourir doit être examinée au regard des exigences de l'art. 75 let. a LPA-VD, à l'instar de celle des particuliers qui ont procédé avec elle.

Dans ce cadre, la jurisprudence admet la qualité pour recourir d'une association quand elle est directement touchée dans ses intérêts propres, à l'instar d'une personne physique (par exemple comme propriétaire d'un immeuble), ou encore quand elle agit en vue de défendre les intérêts communs à la majorité de ses membres ou à un grand nombre d'entre eux, dans la mesure où la défense de ces intérêts fait partie de ses buts statutaires et pour autant que les membres aient à titre individuel qualité pour recourir (recours "corporatif égoïste": cf. ATF 142 II 80 consid. 1.4.2 et les arrêts cités; cf. Pfeiffer, op. cit., p. 133). Cette jurisprudence ne peut pas être invoquée par Eole Responsable puisque cette association poursuit, selon ses statuts, des buts d'intérêt général – la préservation des caractéristiques naturelles d'une région menacée par des nuisances – sans avoir pour mission de défendre les intérêts privés de ses membres, en agissant à leur place devant les autorités, pour des motifs de simplification ou d'économie de procédure (cf. Benoît Bovay, Procédure administrative, 2e éd. Berne 2015, p. 513). Cela étant, il apparaît d'emblée que plusieurs particuliers ayant agi conjointement avec l'association remplissent personnellement les conditions de l'art. 75 let. a LPA-VD, à savoir qu'ils ont participé à la procédure précédente en formant opposition, qu'ils sont atteints par les décisions relatives au PPA et qu'ils disposent d'un intérêt digne de protection à ce que cette mesure de planification soit annulée ou modifiée. Vu les dimensions des éoliennes projetées (dont la hauteur pourrait dépasser 200 m), il est en effet manifeste que les propriétaires de maisons d'habitation situées à environ 1 km (ou moins) d'un des huit périmètres du PPA seraient particulièrement touchés, à cause de l'impact visuel des machines à cette distance, dans un paysage naturel dépourvu de constructions hautes. Cette situation est celle de la plupart des recourants. Cela leur donne la possibilité de contester l'ensemble du PPA, le parc éolien étant conçu comme un ensemble d'installations interdépendantes (cf. ATF 140 II 214 consid. 2.3 et les références). Dans cette mesure, et sans examiner plus en détail la situation de chacun des recourants, il y a lieu d'entrer en matière dans la cause AC.2016.0249.

2.                      Les recourants critiquent la pesée des intérêts effectuée dans le cadre de la procédure d'établissement du PPA. En substance, ils reprochent aux autorités de planification d'avoir retenu à tort que la réalisation du parc éolien répondait à un intérêt public prépondérant, compte tenu selon eux de sa faible efficience énergétique. La production prévue est du reste inférieure à celle indiquée dans le RIE, en fonction duquel le conseil communal s'est prononcé.

a) La politique énergétique en Suisse est une politique publique dont les bases constitutionnelles et légales figurent dans des normes fédérales et cantonales. Au niveau fédéral, l'art. 89 de la Constitution du 18 avril 1999 (Cst.; RS 101) dispose que dans les limites de leurs compétences respectives, la Confédération et les cantons s'emploient à promouvoir un approvisionnement énergétique suffisant, diversifié, sûr, économiquement optimal et respectueux de l'environnement, ainsi qu'une consommation économe et rationnelle de l'énergie (al. 1). La Confédération fixe les principes applicables à l'utilisation des énergies indigènes et des énergies renouvelables et à la consommation économe et rationnelle de l'énergie (al. 2); elle favorise le développement des techniques énergétiques, en particulier dans les domaines des économies d'énergie et des énergies renouvelables (al. 3).

Au niveau cantonal, l'art. 56 de la Constitution du 14 avril 2003 (Cst-VD; BLV 101.01) prévoit que l'Etat et les communes veillent à ce que l'approvisionnement en eau et en énergie soit suffisant, diversifié, sûr, économiquement optimal et respectueux de l'environnement (al. 2); ils favorisent l'utilisation et le développement des énergies renouvelables (al. 3), en collaborant aux efforts tendant à se passer de l'énergie nucléaire (al. 4).

L'objectif exprimé à l'art. 56 al. 4 Cst-VD est conforme à la Stratégie énergétique 2050 de la Confédération, revue à la suite de la catastrophe nucléaire survenue le 11 mars 2011 à Fukushima (Japon), le Conseil fédéral ayant pris le 25 mai 2011 une décision de principe en vue de l'abandon progressif de l'énergie nucléaire. Dans ce contexte, le gouvernement a soumis au Parlement, le 4 septembre 2013, un "premier paquet de mesures de la Stratégie énergétique 2050 (Révision du droit de l'énergie)". Il a notamment proposé une nouvelle loi sur l'énergie, qui a été adoptée par les Chambres fédérales le 30 septembre 2016 (LEne; RS 730.0 – Message in FF 2013 6771). Après l'aboutissement d'une demande de référendum, la nouvelle loi sur l'énergie a été acceptée par le peuple le 21 mai 2017 et elle est entrée en vigueur le 1er janvier 2018.

La nouvelle loi sur l'énergie a notamment pour but de "permettre le passage à un approvisionnement en énergie basé sur un recours accru aux énergies renouvelables, en particulier aux énergies renouvelables indigènes" (art. 1 al. 2 let. c LEne). A l'art. 2 LEne, le législateur fédéral a fixé des "valeurs indicatives pour le développement de l'électricité issue d'énergies renouvelables": pour la production indigène moyenne d'électricité d'origine hydraulique, il convient de viser un développement permettant d'atteindre au moins 37'400 GWh en 2035 (al. 2); s'agissant de la production indigène moyenne d'électricité issue des autres énergies renouvelables, il convient de viser un développement permettant d'atteindre au moins 4'400 GWh en 2020 et au moins 11'400 GWh en 2035 (al. 1). Ces derniers objectifs ont été calculés en fonction des potentiels de développement pour l'énergie solaire, la géothermie, l'énergie éolienne et la biomasse (FF 2013 6873).

En vertu de l'art. 10 al. 1 LEne, il incombe aux cantons de veiller à ce que leur plan directeur désigne les zones qui se prêtent à l'exploitation de l'énergie éolienne (cette obligation figure également à l'art. 8b de la loi fédérale du 22 juin 1979 sur l'aménagement du territoire [LAT; RS 700], "Contenu du plan directeur dans le domaine de l'énergie", disposition introduite à l'occasion de l'entrée en vigueur de la LEne). L'art. 12 al. 2 LEne prévoit que les installations destinées à utiliser les énergies renouvelables (à savoir des installations de production d'électricité) "revêtent, à partir d'une certaine taille et d'une certaine importance, un intérêt national notamment au sens de l'art. 6, al. 2, de la loi fédérale du 1er juillet 1966 sur la protection de la nature et du paysage (LPN)". Cela vise à renforcer, dans le cadre de la pesée des intérêts, la place de telles installations notamment dans le périmètre des objets inscrits à l'Inventaire fédéral des paysages, sites et monuments naturels d'importance nationale (inventaire IFP); cela doit, en d'autres termes, "induire une focalisation accrue en faveur des énergies renouvelables" et cela s'applique "d'autant plus aux zones qui bénéficient d'une protection autre, mais plus faible que celle de la LPN […]", par exemple des objets inscrits dans un inventaire cantonal (cf. Message, FF 2013 6880 s.). Selon l'art. 12 al. 4 LEne, il appartient au Conseil fédéral de fixer la taille et l'importance requises pour les éoliennes. L'art. 9 de l'ordonnance sur l'énergie du 1er novembre 2017 (OEne; RS 730.01), adopté sur cette base, prévoit ce qui suit:

"Art. 9     Eoliennes présentant un intérêt national

1 S'agissant de la détermination de l'intérêt national d'une éolienne, plusieurs installations peuvent être prises en compte ensemble si elles sont disposées à proximité les unes des autres sur un site commun (parc éolien). Tel est le cas:

a. si les installations se trouvent dans la même zone d'énergie éolienne définie dans le plan directeur cantonal, ou

b. si un rapport d'impact sur l'environnement est établi globalement pour les installations.

2 Les nouveaux éoliennes et parcs éoliens revêtent un intérêt national s'ils atteignent une production annuelle moyenne attendue d'au moins 20 GWh.

3 Les éoliennes et les parcs éoliens existants revêtent un intérêt national si leur agrandissement ou leur rénovation permet d'atteindre une production moyenne attendue d'au moins 20 GWh par an."

Déjà avant l'entrée en vigueur de la nouvelle loi fédérale sur l'énergie, la législation fédérale prônait une utilisation accrue des énergies renouvelables (cf. ATF 132 II 408 consid. 4.5.1, relatif au parc éolien du Crêt-Meuron [NE] – cet arrêt cite notamment des articles de l'ancienne loi fédérale du 26 juin 1998 sur l'énergie et il se réfère au programme "SuisseEnergie", lancé en janvier 2001 et prévoyant une augmentation de la part des autres énergies renouvelables, à distinguer de la production hydroélectrique, dans la production de courant électrique et de chaleur).

Dans la législation cantonale, la loi du 16 mai 2006 sur l'énergie (LVLEne; BLV 730.01) prévoit, à l'art. 17 al. 1, que l'Etat et les communes encouragent la production des énergies ayant recours aux agents indigènes et renouvelables. Par une novelle du 29 octobre 2013, entrée en vigueur le 1er juillet 2014, le Grand Conseil a adopté un nouvel art. 16a LVLEne, ainsi libellé:

"Art. 16a

Territoire et énergie 

1 L'Etat et les communes mènent une réflexion de planification énergétique territoriale au sens de l'article 3.

2 Le Conseil d'Etat veille à la coordination des questions énergétiques dans la démarche d'aménagement du territoire en adoptant des directives internes ; celles-ci visent à doter les services concernés de procédures favorisant la réalisation de projets qui valorisent les énergies renouvelables locales et l'efficacité énergétique.

3 Les installations permettant la production d'énergie renouvelable et leur développement revêtent un intérêt prépondérant."

Cette loi ne contient pas de dispositions spécifiques sur l'énergie éolienne, sinon qu'elle prévoit que le service en charge de l'énergie (la DGE) établit et tient à jour un cadastre public des sites adaptés à l'énergie éolienne (art. 20 al. 1 LVLEne).

b) Dans le cadre constitutionnel et légal que l'on vient de décrire, les autorités cantonales ont mis en place une "stratégie cantonale pour l'énergie éolienne" dont les éléments principaux sont exposés dans le plan directeur cantonal, à propos de la mesure F51 (cf. supra, let. A). Cette stratégie prévoit un développement important de l'énergie éolienne, avec l'objectif d'une production annuelle moyenne de 500 à 1000 GWh. La décision cantonale d'approbation du PPA, très sommairement motivée, ne donne quasiment aucune indication au sujet de la mise en œuvre de cette stratégie cantonale ni, singulièrement, à propos de l'importance du parc éolien EolJorat secteur Sud pour cette stratégie. Dans cette décision du 8 juin 2016, il est uniquement fait référence à la production d'électricité des deux parcs éoliens du Jorat – EolJorat secteur Sud et EolJorat secteur Nord –, soit 140 GWh par an (3.2% de la consommation électrique vaudoise) mais le second parc éolien n'est pas parvenu, en l'état, au stade de l'approbation du plan d'affectation spécial et ce projet, situé sur le territoire d'autres communes, est mené par un autre promoteur. Cette évaluation globale n'est donc pas directement pertinente. Quant au préavis municipal du 15 janvier 2015, qui comporte la motivation de la décision communale d'adoption du PPA, il ne contient pas non plus d'informations substantielles au sujet de la place du projet litigieux dans la stratégie cantonale.

Cela étant, le périmètre général du projet EolJorat secteur Sud est désigné, dans le plan directeur cantonal, comme une région ou zone se prêtant à l'utilisation d'énergies renouvelables, au sens de l'art. 8b LAT. La mesure F51 du PDCn ne se limite cependant pas à indiquer les régions favorables, de ce point de vue, mais elle identifie des sites précis en fonction d'une première évaluation basée notamment sur des critères énergétiques (cf. supra, let. A). Pour le site EolJorat secteur Sud, les autorités de la Confédération compétentes pour l'approbation des plans directeurs cantonaux (cf. art. 11 LAT, art. 11 OAT) ont retenu qu'il s'agissait d'un parc éolien intégré dans la planification cantonale. Ce site a pu être approuvé "en coordination réglée", ce qui signifie qu'aucune étape supplémentaire ne doit être franchie au stade de la planification directrice et qu'aucune condition n'est imposée par la Confédération (cf. art. 5 al. 2 let. a OAT). Cette approbation fédérale est intervenue le 30 novembre 2015, dans le cadre de l'approbation des 2ème et 3ème adaptations du PDCn de 2008 (la décision du DETEC ainsi que le rapport d'examen de l'Office fédéral du développement territorial ARE, qui énonce les motifs de cette approbation [cf. notamment p. 26 ss], sont publiés sur le site internet de l'ARE, rubrique "plan directeurs cantonaux", Vaud). Le parc éolien EolJorat secteur Sud, qui peut être considéré comme un projet ayant des incidences importantes sur le territoire et l'environnement, est donc "prévu dans le plan directeur", au sens de l'art. 8a al. 2 LAT et la règle de la "réserve du plan directeur" ("Richtplanvorbehalt") a bien été observée au moment de l'établissement du plan d'affectation spécial (cf. arrêt TF 1C_346/2014 du 26 octobre 2016 consid. 2).

Par ailleurs, certaines indications relatives à l'efficacité énergétique du projet figurent dans le RIE. Elles font état de l'option d'installer dans ce parc des éoliennes de forte puissance dotées de rotors de grands diamètres, présentant une productivité supérieure, par exemple, à celle des éoliennes actuellement en exploitation en Valais. Dans ce rapport de 2013, la production totale des huit éoliennes est estimée à 80 GWh par an, correspondant à la consommation annuelle de 22'000 ménages. Comme cela est aussi exposé dans l'annexe au RIE intitulée "Mesures de vent et prévision énergétique pour le parc éolien EolJorat" (rapport KohleNusbaumer du 28 octobre 2013), cette estimation résultait notamment des données obtenues lors de campagnes de mesures de vent, avec plusieurs stations de mesure (mesures SODAR ou anémométriques) proches (à moins de 2 km) des emplacements retenus pour les éoliennes. La prévision énergétique nette a été calculée pour chaque emplacement, en tenant compte de la topographie du site, en fonction des modèles d'éoliennes envisagés à cette époque (3 Enercon E-126 et 5 Enercon E-101) et aussi du facteur de charge ainsi que du nombre d'heures à pleine charge. Des prévisions énergétiques ont également été faites sur la base d'une modélisation des conditions de vent. La prévision nette totale de 80 GWh/an a été établie en fonction des données provenant des mesures (78.8 GWh) et de la modélisation (80.8 GWh). Après les décisions attaquées, le promoteur du projet a revu les prévisions de production d'électricité des huit éoliennes: les valeurs estimées en automne 2017 étaient comprises entre 54.5 et 58.3 GWh par an. Ces prévisions sont, grosso modo, inférieures de 30% à celles effectuées lors de l'établissement du RIE. Cette différence est expliquée, en substance, par une baisse des vitesses de vent dans la région et par le perfectionnement du modèle numérique, des données supplémentaires ayant pu être utilisées grâce à une campagne de mesures anémométriques à Mauvernay dont les résultats ont été connus en juin 2016.

Dans le Plan directeur cantonal (mesure F51), à propos de la stratégie cantonale pour l'énergie éolienne, il est fait référence aux "Directives  cantonales pour l'installation d'éoliennes d'une hauteur supérieure à 30 mètres", élaborées par quatre services cantonaux (Direction générale de l'environnement, Service du développement territorial, Service des routes, Service de la mobilité). Ce document règle en premier lieu la "procédure d'intégration des sites dans la planification directrice sectorielle". Ensuite, il contient des indications sur la "procédure d'affectation du sol", à savoir sur la création de zones spéciales pour parc éolien. A propos de l'analyse des "aspects énergétiques" à ce stade de la planification, les directives indiquent ce qui suit (p. 9 ss, version juillet 2013):

"4.2.1 Vitesse du vent

La vitesse moyenne annualisée des vents à la hauteur des moyeux doit être d’au moins 5 m/s pour chaque machine.

Il s’agit de démontrer le potentiel énergétique du projet par une campagne complète conforme à la norme internationale Measnet (Evaluation of site-specific wind conditions, Version 1, November 2009) et respectant notamment les points suivants :

1. La période de mesure est de 12 mois au minimum.

2. En terrain plat, les données mesurées sont utilisables dans un rayon de 10 km autour du point de mesure. Cette distance se réduit à 2 km en terrain complexe.

3. La mesure de la vitesse du vent est effectuée avec des anémomètres à coupelles, la mesure de la direction du vent avec des girouettes. L’utilisation d’instruments de type SODAR [appareil de télédétection qui utilise les ondes sonores pour mesurer la vitesse et la direction des vents], LIDAR [appareil de télédétection par laser], ou autre technique reconnue, à la place d’anémomètres, est tolérée pour autant que la vitesse moyenne annualisée des vents à la hauteur des moyeux soit d’au moins 5,5 m/s pour chaque machine.

4. Les appareils de mesure (anémomètres) sont installés aux moins à 2/3 de la hauteur du moyeu de la future éolienne et à plus de 20 mètres en dessous. Si la hauteur est inférieure, des mesures complémentaires avec des instruments de type SODAR, LIDAR, ou autre technique reconnue, seront réalisées sur une période de six semaines au moins.

5. En terrain étendu et complexe, des points de mesures supplémentaires ou une modélisation du vent seront mises en œuvre."

On peut déduire de ces directives que l'intégration d'un site éolien à la planification directrice cantonale – comme cela a été fait pour le site EolJorat Secteur Sud, figurant sur la carte de la mesure F51 – ne signifie pas que les autorités compétentes n'ont plus à examiner la justification du projet, en d'autres termes l'existence d'un potentiel énergétique suffisant, au stade du plan d'affectation. Cela étant, le "potentiel énergétique", dépendant en particulier de la vitesse moyenne annualisée du vent, est un des critères appliqué dans le cadre de la planification directrice; les autorités cantonales compétentes ont donc tenu compte de l'existence d'un tel potentiel pour inscrire le parc éolien litigieux dans la liste. Dans la présente procédure de recours, il n'y a aucun motif de remettre en cause le contenu du plan directeur cantonal, ni le processus d'évaluation et de sélection des sites (cf. à ce propos arrêt AC.2013.0263 du 2 mars 2015 consid. 2b). 

Néanmoins, les directives cantonales prescrivent une nouvelle appréciation au moment de l'établissement du plan d'une "zone spéciale, parc éolien". Elles requièrent que soient effectuées des mesures de la vitesse du vent ainsi qu'une analyse de la situation pour chaque machine. Suivant les instruments de mesure – anémomètres ou appareils de télédétection –, il faut que les résultats obtenus, le cas échéant par une modélisation, permettent d'établir que la vitesse moyenne actualisée du vent est à chaque emplacement d'au moins 5 m/s, respectivement 5.5 m/s.

Cette question a été traitée dans le rapport d'impact (RIE). Dans le cas particulier, l'étude d'impact est effectuée en deux étapes (cf. art. 6 OEIE). La procédure d'adoption et d'approbation du PPA est la procédure décisive, au sens de l'art. 5 OEIE, pour la première étape et l'EIE se limite aux éléments déterminants pour cette procédure de planification (cf. art. 3 du règlement cantonal du 25 avril 1990 d'application de l'ordonnance fédérale relative à l'étude de l'impact sur l'environnement [RVOEIE; BLV 814.03.1]). Il ne s'agit pas, à ce stade-ci, d'examiner en détail quelle devrait être la production électrique de chaque éolienne, en fonction de ses caractéristiques techniques. Une telle appréciation n'est concevable qu'au stade de la procédure de l'autorisation de construire, après que l'exploitant du parc éolien aura choisi les machines qu'il entend installer, parmi celles qui seront disponibles sur le marché à ce moment-là. Compte tenu de la durée des procédures de planification, et par ailleurs des progrès technologiques réguliers dans le domaine des énergies renouvelables, seule une évaluation provisoire peut être effectuée en première étape.

En l'occurrence, les auteurs du rapport d'impact ont déterminé la vitesse moyenne annualisée des vents à chacun des huit emplacements. Les valeurs figurant à la p. 44 du RIE (cf. supra, let. Q) sont toutes supérieures à 6 m/s. Il s'agit du résultat de nombreuses données provenant de divers instruments de mesure et de l'utilisation de modèles de calcul. Il n'y a aucun motif de douter de la validité de ces résultats ni de la fiabilité des données recueillies pour l'établissement du RIE. Il convient de rappeler que le spécialiste chargé de rédiger un chapitre du RIE n'est pas dans la même position qu'un mandataire ordinaire du maître de l'ouvrage car le cadre de son travail est aussi défini préalablement par l'administration dans le cahier des charges prévu à l'art. 8 OEIE; l'objet du mandat implique ainsi une objectivité et un devoir de diligence particuliers (cf. arrêt TF 1A.123/1999 du 1er mai 2000 consid. 2c). En d'autres termes, le rapport d'impact, en tant qu'il contient des informations scientifiques ou techniques, a en quelque sorte valeur d'expertise, étant donné qu'après son évaluation par le service spécialisé de la protection de l'environnement (la DGE – cf. art. 13 OEIE), il a été reconnu comme complet et exact (à propos de la portée de ces documents ou avis, cf. ATF 131 II 470 consid. 3.1 et 124 II 460 consid. 4b; arrêt TF 1C_429/2009 du 19 juillet 2010 consid. 2.2). En fonction de ces données, les autorités compétentes pouvaient donc retenir, lors de l'adoption et de l'approbation du PPA, que le projet satisfaisait aux critères des directives cantonales.

c) Il apparaît cependant que, selon des données obtenues ultérieurement – après les décisions d'adoption et d'approbation du PPA –, les vitesses moyennes de vent annualisées seraient inférieures à celles retenues dans le RIE. Cela ressort en particulier de l'analyse effectuée par SI-REN en octobre 2017 sur la base de nouvelles mesures anémométriques et de rapports de plusieurs bureaux spécialisés (cf. supra, let. Q). Les autorités intimées relèvent que la mesure anémométrique opérée entre 2015 et 2017 à Mauvernay est destinée à fournir des données pour le rapport d'impact de 2ème étape et que cela ne concerne donc en principe pas la première étape de l'EIE. On ne saurait cependant, dans la procédure de recours, faire abstraction de ces données nouvelles, qui n'invalident pas les données précédentes mais constituent des informations supplémentaires ou affinées, tenant compte de l'évolution technologique (l'amélioration des modèles de calcul) ainsi que de variations météorologiques. Selon ces nouvelles données, résultant de mesures anémométriques de longue durée, les vitesses moyennes de vent annualisées seraient comprises entre 5.4 et 6.2 m/s. Il n'est pas nécessaire d'examiner plus précisément ces résultats, pour chaque emplacement, car il suffit de constater que le seuil de 5 m/s, prévu par les directives cantonales, est dépassé dans le périmètre général du parc éolien. Du reste, le département cantonal estime que cela n'influence pas de manière déterminante l'appréciation du potentiel énergétique du parc EolJorat secteur Sud, qui demeure "l'un des meilleurs parcs éoliens envisagés par la planification cantonale" (déterminations du 31 août 2018, p. 4).

Selon les données de l'atlas des vents 2019 (cf. supra, let. T), la vitesse du vent, aux emplacements des huit éoliennes du PPA, est généralement supérieure à 5 m/s. A deux emplacements, elle n'atteint pas 5 m/s à la hauteur de 125 m, mais elle dépasse cette vitesse à la hauteur de 150 m (elle est donc vraisemblablement de 5 m/s à 135 m). On ne saurait cependant déduire de ces données que la vitesse du vent a encore diminué depuis 2017, ni que les derniers résultats des mandataires de SI-REN seraient erronés; sur la base du dossier, on ne peut en effet pas déterminer si les modèles de calcul utilisés sont identiques. Quoi qu'il en soit, les données de l'atlas des vents révèlent la présence d'un "haut potentiel éolien" dans la région du Jorat et les vitesses moyennes de vent sont plutôt élevées, en comparaison avec d'autres régions du canton de Vaud, notamment sur les crêtes du Jura.

d) Il faut encore, sous l'angle de l'efficience ou du potentiel énergétique, examiner si la production d'électricité prévue est, globalement, suffisamment importante. A ce propos, ce sont les dernières estimations des autorités communales, à savoir une production annuelle nette de l'ordre d'au moins 55 à 58 GWh, qui doivent être prises en considération, plutôt que la prévision initiale de 80 GWh.

Les recourants estiment cependant que la production annuelle du parc éolien ne pourrait pas atteindre 55 GWh, notamment à cause des incertitudes quant au potentiel de vent sur une longue période. Il est évident que l'évolution du régime des vents à long terme n'est pas entièrement prévisible; néanmoins, la prise en compte des données actuellement disponibles, au stade de l'établissement du plan d'affectation, est correcte.

Dans les estimations des recourants, le rendement électrique est sensiblement inférieur parce qu'ils estiment à 2.6 GWh/an la production d'une éolienne de 3.2 MW, et à environ 4 GWh/an celle d'une éolienne de 4.2 MW. Or la Commune de Lausanne rappelle dans ses écritures que les prévisions actualisées (au total 55 à 70 GWh/an) tiennent compte d'une production nette, par éolienne, comprise entre 6.6 et 7.1 GWh/an pour une éolienne de 3.2 MW, et respectivement entre 7.1 et 7.8 GWh/an pour une éolienne de 4.2 MW, avec un fonctionnement en équivalent pleine charge de plus de 2'000 heures (cf. notamment mémoire du 31 août 2018, p. 6-7). Ces derniers chiffres ne sont pas critiqués de manière concluante par les recourants. Leur argumentation repose essentiellement sur un rapport rédigé sous l'égide de l'association Eole Responsable, daté du 20 mai 2018 et intitulé "Rendement énergétique, vitesses de vent & projection de glace – déterminations Eole Responsable; 31 mai 2018". Le nom des auteurs de ce rapport n'est pas mentionné et il n'est pas précisé s'il s'agit de spécialistes de l'électricité ou de la physique. On constate que ces auteurs ont exclu l'installation de certains modèles d'éoliennes à fort rendement énergétique à cause de leurs dimensions ou de leur implantation: aux emplacements fixés, elles seraient trop proches des routes cantonales, ou bien elles dépasseraient les limites de l'assiette des servitudes de droit de survol. Ils ont également opéré des déductions, pour la production électrique prévue, en tenant compte de mesures préventives pour protéger les passants contre les risques provenant de jets de glace se détachant des pales, et pour la limitation des nuisances sonores (fonctionnement "bridé à 104 dB(A) max."). Ainsi, les recourants ne prétendent pas qu'en raison des caractéristiques techniques des éoliennes et en fonction des conditions de vent actuelles, il serait impossible d'atteindre une production annuelle nette de 55 GWh mais ils font valoir, en substance, que des contraintes découlant de diverses normes (limitation du bruit, distances de sécurité, servitudes de droit privé) restreindraient l'efficacité énergétique. Comme cela sera exposé plus bas (cf. consid. 3a, 5, 10 notamment), cette argumentation n'est pas concluante car les calculs des autorités communales tiennent correctement compte de ces contraintes. Il convient encore de préciser que la nouvelle estimation de la production électrique annuelle du parc éolien, en fonction de données recueillies en partie après les décisions d'adoption et d'approbation du PPA, n'a pas conduit les autorités à modifier le contenu de ce plan d'affectation; il n'en résulte pas non plus des nuisances supplémentaires pour les voisins. Dans ces conditions, il n'y avait pas lieu d'envisager une mise à l'enquête complémentaire du PPA (cf. art. 41 LATC, qui ne prévoit cette formalité que si les modifications sont de nature à porter atteinte à des intérêts dignes de protection).

En définitive, il faut constater qu'une production annuelle de 55 GWh est nettement supérieure au seuil fixé à l'art. 9 al. 2 OEne (20 GWh) pour qu'un nouveau parc éolien soit considéré comme une installation revêtant un intérêt national. En d'autres termes, on peut pronostiquer pour le parc éolien litigieux une réelle efficience énergétique. Il y a un intérêt public à ce qu'il soit réalisé, au regard des objectifs fédéraux et cantonaux en matière de production d'électricité (cf. également à ce propos ATF 132 II 408 consid. 4.5.2). De ce point de vue, il n'est pas déterminant que la production des parcs éoliens, selon les prévisions cantonales, soit proportionnellement faible, en comparaison avec la production des ouvrages hydroélectriques et celle des centrales nucléaires (cf. ATF 132 II 408 consid. 4.5.2 – on peut toutefois signaler que la production du parc éolien litigieux serait environ quatre fois plus faible que celle de la centrale d'Hauterive [FR], qui produit de l'électricité [230 GWh/an] à partir de l'eau accumulée grâce au barrage de Rossens, ouvrage ayant donné naissance au lac de la Gruyère qui s'étend sur une longueur de 13 km [voir le site internet du Groupe e, 100.groupe-e.ch/barrages]). Il n'est pas non plus nécessaire de prendre position sur l'argumentation des recourants selon laquelle, en substance, l'encouragement de l'énergie éolienne pourrait être préjudiciable au développement ou à la rentabilité d'autres énergies renouvelables, ou encore le caractère intermittent de la production d'électricité par des parcs éoliens poserait des problèmes dans le réseau électrique général. La politique énergétique de la Confédération accorde une place certaine au développement de l'énergie éolienne et le parc éolien litigieux pourrait représenter une contribution sensible à ces objectifs.

 Il s'agit dès lors de déterminer si cet intérêt public est prépondérant, par rapport aux autres intérêts publics en jeu, à savoir la protection de l'environnement, de la nature et des sites, la pesée des intérêts n'ayant pas été effectuée de manière définitive dans le cadre du plan directeur cantonal. Il faut notamment vérifier concrètement, à ce stade, si les prescriptions du droit fédéral et du droit cantonal dans ces domaines sont respectées. La procédure du plan d'affectation spécial, avec une étude d'impact sur l'environnement, permet précisément une appréciation globale et coordonnée, prenant en considération l'ensemble des intérêts concernés (cf. art. 3 al. 1 OAT). Dans le cas particulier, il est manifeste que les principes de la coordination énoncés à l'art. 25a LAT ont été observés par les autorités de planification. Il convient donc encore d'examiner, en fonction des griefs des recourants, si les différents intérêts ont, matériellement, été correctement appréciés.

3.                      Les recourants dénoncent une violation de la législation fédérale sur la protection contre le bruit.

a) Les éoliennes projetées sont des nouvelles installations fixes dont l'exploitation produira du bruit. Elles sont donc soumises aux règles du droit fédéral sur la protection contre le bruit (cf. art. 2 al. 1 OPB en relation avec l'art. 7 al. 7 LPE). Le bruit doit d'abord être limité par des mesures prises à la source (limitation des émissions; art. 11 al. 1 LPE). L'autorité compétente doit veiller à ce que les émissions de bruit soient limitées, à titre préventif et indépendamment des nuisances existantes, dans la mesure que permettent l'état de la technique ainsi que les conditions d'exploitation et pour autant que cela soit économiquement supportable (art. 11 al. 2 LPE et art. 7 al. 1 let. a OPB). Les émissions sont en outre limitées plus sévèrement s'il appert ou s'il y a lieu de présumer que les atteintes, eu égard à la charge actuelle de l'environnement, seront nuisibles ou incommodantes (art. 11 al. 3 LPE).

En vertu de l'art. 40 al. 1 OPB, les immissions de bruit extérieur que les installations fixes produisent sont à évaluer sur la base des valeurs limites d'exposition fixées par le Conseil fédéral (valeurs de planification, d'immissions et d'alarme, cf. annexe 3 à 8 de l'OPB). Les valeurs de planification sont les valeurs les plus basses; en vertu de l'art. 23 LPE, elles sont inférieures aux valeurs limites d'immissions – lesquelles représentent le seuil au-delà duquel les immissions gênent de manière sensible la population dans son bien-être (art. 15 LPE) – et elles visent à assurer la protection contre le bruit causé par de nouvelles installations fixes (cf. aussi art. 25 al. 1 LPE: "De nouvelles installations fixes ne peuvent être construites que si les immissions causées par le bruit de ces seules installations ne dépassent pas les valeurs de planification dans le voisinage"). L'obligation de respecter les valeurs de planification va dans le sens du principe de la prévention mais cela ne signifie pas qu'il est exclu d'imposer des limitations supplémentaires sur la base de l'art. 11 al. 2 LPE; chaque situation particulière doit être examinée spécialement de ce point de vue, en tenant compte du principe de la proportionnalité (cf. ATF 141 II 476 consid. 3.2; ATF 124 II 517 consid. 4b).

Pour le bruit des éoliennes, il faut se référer à l'annexe 6 de l'OPB qui fixe les valeurs limites d'exposition au bruit de l'industrie et des arts et métiers (ch. 2) et qui prescrit la manière de déterminer le niveau d'évaluation Lr, afin de pouvoir examiner si les valeurs de planification sont respectées (ch. 3). Le ch. 1 al. 2 de l'annexe 6 OPB prévoit que les installations de production d'énergie exploitées régulièrement durant une période prolongée sont assimilées aux installations industrielles et artisanales, auxquelles l'annexe 6 s'applique directement (ch. 1 al. 1 let. a). S'agissant de la détermination du niveau d'évaluation Lr, le ch. 3 de l'annexe 6 OPB prévoit un calcul séparément pour le jour (7 à 19 h) et pour la nuit (19 à 7 h). Il faut déterminer des niveaux d'évaluation partiels, sur la base de calculs ou de mesures (cf. art. 38 al. 1 OPB), en fonction du niveau de bruit moyen pondéré A pendant la phase de bruit (niveau Leq) et en appliquant des facteurs de correction de niveau (correction K1, K2 et K3). L'évaluation du bruit d'une nouvelle installation résulte de calculs, tandis que le bruit d'une installation existante peut être mesuré in situ. En outre, contrairement à ce qui est prétendu dans un recours, l'application des normes de l'OPB doit être contrôlée exclusivement pour les immissions du parc éolien litigieux et non pas en tenant compte d'un hypothétique parc éolien voisin (EolJorat secteur Nord).

Il n'y a pas de motif de discuter l'application de l'annexe 6 OPB aux parcs éoliens, ce qui correspond du reste à une pratique constante (cf. arrêts TF 1C_178/2012 du 22 août 2012 consid. 2.2; 1C_33/2011 du 12 juillet 2011 consid. 2.7; arrêt CDAP AC.2013.0263 du 2 mars 2015 consid. 4b et les références; cf. aussi Office fédéral de l'environnement, Détermination et évaluation du bruit de l'industrie et de l'artisanat, Berne 2016, p. 36). Les recourants, qui mettent en cause la méthode de détermination du bruit des éoliennes, se réfèrent notamment à une communication faite à une conférence internationale en mai 2017 (7th International Conference on Wind Turbine Noise Rotterdam) par des ingénieurs du bureau EcoAcoustique à Lausanne (Victor Desarnaulds, Ronan Fécelier et Dimitri Magnin). Cela portait sur les résultats d'un projet de recherche visant à comparer la méthode suisse de calcul, pour les nouveaux projets de parc éoliens, avec les résultats de mesurages sur le site d'un parc éolien déterminé. Le texte de cette communication, intitulée "Evaluation of wind farm noise in Switzerland – Comparison between measurement and modeling", retient en conclusion ce qui suit (traduction de l'anglais):

"La comparaison entre les résultats du mesurage du bruit et ceux de l'application du modèle utilisé en Suisse montre que le niveau de bruit moyen global (niveau moyen annuel LAeq g de jour) obtenu sur la base de mesurages est de 7 dB(A) supérieur aux valeurs obtenues par l'application du modèle. Si l'on prend en considération l'indice statistique LA90, la différence est d'environ 4 dB(A). En présence d'une vitesse de vent accrue (v > 7 m/s), la différence entre le mesurage et le modèle est particulièrement marquée.

L'écart important entre les résultats de mesures et du calcul est principalement dû au fait que le bruit mesuré d'une éolienne est surestimé (overrated) par la présence de bruit de fond (provenant spécialement du vent dans la végétation). Pour optimiser les méthodes de mesure et de calcul, il serait nécessaire de procéder à une analyse plus détaillée de la fréquence (FFT). Les données devraient aussi être complétées avec des mesurages complémentaires dans plusieurs positions (aussi dans des régions moins exposées au vent) pendant que l'éolienne est interrompue ("stop-and-go", procédure qui n'a pas été possible dans le cadre de ce projet) et il faudrait étendre la procédure à plusieurs parcs éoliens."

On ne saurait déduire du texte de cette communication que ses auteurs considèrent que le modèle de calcul prévu en Suisse pour les nouveaux parcs éoliens (modèle utilisé par le bureau KohleNusbaumer, dont les rapports indiquent qu'il a appliqué la "méthode EMPA", préconisée par l'Office fédéral de l'environnement) n'est pas valable. Les écarts entre les niveaux obtenus grâce à des mesures de bruit (dans un parc éolien existant) et les niveaux résultant de l'application du modèle n'ont pas amené ces spécialistes à la conclusion que le modèle sous-estimait le niveau de bruit ni qu'un nouveau facteur de correction devrait être ajouté dans la formule de l'OPB, pour la détermination du niveau Lr. Dans l'arrêt AC.2017.0217 du 8 novembre 2018, la Cour de céans a considéré en substance que cette communication scientifique n'avait aucune influence sur l'application des prescriptions fédérales sur la protection contre le bruit, donc sur la façon de déterminer le niveau Lr dans le cadre défini par l'annexe 6 OPB (cf. arrêt précité consid. 7b/bb). Il n'y a aucun motif, dans le présent arrêt, de donner une portée différente à cette communication et, partant, il n'est pas nécessaire d'obtenir des explications complémentaires de la part d