Vaud Tribunal cantonal Cour de droit administratif et public 31.10.2019 AC.2016.0103

TRIBUNAL CANTONAL COUR DE DROIT ADMINISTRATIF ET PUBLIC

Arrêt du 31 octobre 2019

Composition

Mme Danièle Revey, présidente; M. André Jomini, juge, M. Bertrand Dutoit, assesseur; Mme Elodie Hogue, greffière.

Recourants

1.

Pro Natura - Ligue suisse pour la protection de la nature, à Bâle,

2.

Pro Natura Vaud - Ligue vaudoise pour la protection de la nature, à Lausanne,  

3.

ASPO/BirdLife Suisse (Association suisse pour la protection des oiseaux), à Cudrefin, toutes trois représentées par Me Laurent Trivelli, avocat à Lausanne,  

4.

Fondation suisse pour la protection et l'aménagement du paysage (FP), à Berne,  

5.

Helvetia Nostra, à Montreux,  

6.

Paysage Libre Vaud, à Bottens, toutes trois représentées par Me Pierre Chiffelle, avocat à Vevey,  

7.

Association SOS Jura Vaud-Sud, à Vallorbe,  

8.

A.________, à ******,   

9.

B.________, à ******,   

10.

C.________, à ******,   

11.

D.________, à ******,   

12.

E.________, à ******,   

13.

F.________, à ******,   

14.

G.________, à ******,   

15.

H.________, à ******,   

16.

I.________, à ******,   

17.

J.________, à ******,   

18.

K.________, à ******,   

19.

L.________, à ******,   

20.

M.________, à ******,   

21.

N.________, à ******,   

22.

O.________, à ******,   

23.

P.________, à ******,   

24.

Q.________, à ******,   

25.

R.________, à ******,   

26.

S.________, à ******,   

27.

T.________, à ******,   

28.

U.________, à ******,   

29.

V.________, à ******,   

30.

W.________, à ******,   

31.

X.________, à ******,   

32.

Y.________, à ******,  

33.

Z.________, à ******,   

34.

AA.________, à ******, tous vingt-huit représentés par Me Xavier Rubli, avocat à Lausanne,  

  Autorités intimées

1.

Département du territoire et de l’environnement (DTE), représenté par le Service du développement territorial (SDT),

2.

Département des infrastructures et des ressources humaines (DIRH), représenté par la Direction générale de la mobilité et des routes (DGMR),  

3.

Direction générale de l'environnement (DGE), tous trois représentés par Mes Jean-Marc Reymond et Yasmine Sözerman, avocats à Lausanne,  

4.

Conseil Général de Premier,

5.

Conseil Communal de Vallorbe,  

6.

Conseil Communal de Vaulion, tous trois représentés par Me Alain Thévenaz, avocat à Lausanne,   

Tiers intéressé

VO Energies Eole SA, c/o VO Energies Holding SA, à Vallorbe, représentée par Me Alain Thévenaz, avocat à Lausanne.

Objet

plan d'affectation      

Recours Pro Natura - Ligue suisse pour la protection de la nature et crts c/ décisions du 21 avril 2015 des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion, du DTE du 23 février 2016, du DIRH du 23 février 2016 et de la DGE du 13 mai 2015 (plan partiel d'affectation intercommunal "Sur Grati - parc éolien") - AC.2016.0103 Recours Fondation suisse pour la protection et l'aménagement du paysage (FP) et crts c/ décisions du 21 avril 2015 des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion, du DTE du 23 février 2016, du DIRH du 23 février 2016, de la DGE du 13 mai 2015 (plan partiel d'affectation intercommunal "Sur Grati - parc éolien"), du DTE du 23 février 2016 (conduite d'eau potable) et de "la décision concernant l'approbation du plan de raccordement au réseau de distribution de l'électricité" - AC.2016.0105 joint à AC.2016.0103 Recours Association SOS Jura Vaud-Sud et crts c/ décisions du 21 avril 2015 des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion, du DTE du 23 février 2016, du DIRH du 23 février 2016 et de la DGE du 13 mai 2015 (plan partiel d'affectation intercommunal "Sur Grati parc éolien") - AC.2016.0106 joint à AC.2016.0103

Vu les faits suivants

A.                     a) Dans le cadre du programme SuisseEnergie, les Offices fédéraux de l'énergie, de l'environnement et du développement territorial ont établi en 2004 le Concept d'énergie éolienne pour la Suisse. Ce Concept national devait identifier 40 sites prioritaires pour toute la Suisse. Sur le territoire vaudois, quatre sites prioritaires ont été identifiés, notamment le site n° 114 appelé "Sur Grati", ainsi que onze sites possibles. Tous ces sites se situent sur la chaîne jurassienne. Une analyse limitée et préliminaire a été effectuée sur mandat de la Direction générale de l'environnement (DGE) sur les sites déjà identifiés dans le Concept national afin d'en faire une évaluation comparative (bureau KohleNusbaumer, "Potentiel éolien du Canton de Vaud", Evaluation des sites vaudois du concept d'énergie éolienne pour la Suisse, décembre 2007).

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 1000 GW/h 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 mat 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 interservices (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 4e 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 parc éolien Sur Grati, situé en dehors des périmètres d'inventaires IFP et IMNS, a été reconnu d'emblée comme site éolien intégré à la planification cantonale.

B.                     Les municipalités des trois communes dont le territoire serait appelé à supporter les installations et les accès du site de Sur Grati, à savoir Premier, Vallorbe et Vaulion, ont mis en œuvre dès 2008 des études visant à y établir, avec la société VO Energies Holding SA, puis avec la société VO Energies Eole SA constituée en 2012, un parc éolien de neuf éoliennes, réduit ensuite à six par la suppression des trois machines les plus à l'ouest.

Le plan partiel d'affectation intercommunal (PPA) est localisé sur un anticlinal, d'une altitude d'environ 1150 m, séparant les communes de Premier, Vallorbe et Vaulion. Il s'étend, sur un axe SO-NE, entre le carrefour "route de la Provence - chemin de Grati" (pt 1107) jusqu'à l'extrémité nord-est de la Combe au Clerc. Il occupe une surface de 3,46 hectares, sur les parcelles nos 1 (Premier), 1141 (Vallorbe) et 15 (Vaulion), appartenant au domaine privé des communes et actuellement attribuées à l'aire forestière. La crête est une alternance de forêt dense et de pâturage boisé, avec des zones de pâturage très ouvertes. Le site compte deux chalets d'alpage ainsi qu'une antenne d'une septantaine de mètres appartenant à Swisscom Broadcast SA. Les éoliennes sont implantées sur des pâturages de la crête, dans l'axe SO-NE, sur une distance d'environ 2,5 km, à une altitude variant entre 1125 m et 1175 m. A ce jour, les deux types de machines prises en considération, d'une puissance nominale de 3,05 MW, comptent un mât de 149 m et un rotor de 101 m de diamètre (modèle Enercon E-101), respectivement de 115,7 m de diamètre (modèle Enercon E-115). Quel que soit le choix, l'engin ne dépassera donc pas une hauteur de 210 m, pales comprises.

Selon le rapport explicatif et rapport d'impact 47 OAT/RIE du 28 mai 2014 (cf. let. D/a infra), rédigé par le bureau Pierre Honsberger, Environnement et planification (ci-après: le bureau Honsberger), le potentiel de production annuelle du parc éolien est estimé à 44,5 GW/h avec le premier modèle, respectivement à 49,2 GW/h avec le second, du reste privilégié.

C.                     D'autres projets de parc éolien sont prévus ou en cours sur les crêtes jurassiennes vaudoises. Il s'agit en particulier du projet "Mollendruz" à environ 3 km à vol d'oiseau au sud, prévoyant douze éoliennes sur la crête s'étendant entre le col du Mollendruz et Juriens (causes AC.2018.0311-0325, pendantes) et du projet "Bel Coster" à environ 5 km à vol d'oiseau au nord, portant sur l'implantation de neuf éoliennes le long de la crête courant au sud-ouest du Suchet. Il s'agit également, encore plus au nord, du projet de Sainte-Croix Gittaz-Mont des Cerfs, comportant sept éoliennes (arrêt AC.2017.0208-0217-0219 du 8 novembre 2018 admettant partiellement le recours des opposants, contesté par un recours au Tribunal fédéral, pendant).

D.                     Le projet de parc éolien Sur Grati fait l'objet d'une série de procédures, relatives à l'adoption d'un PPA, à l'adoption d'un plan routier, à une autorisation de défrichement, à une autorisation d'aménager une conduite principale d'eau potable, à une autorisation de raccordement au réseau électrique, ainsi qu'à l'octroi de permis de construire. Ces procédures sont exposées plus en détail ci-dessous.

a) Plan partiel d'affectation (art. 57 de la loi cantonale du 4 décembre 1985 sur l'aménagement du territoire et les constructions [LATC; BLV 700.11] dans sa teneur en vigueur jusqu'au 30 août 2018)

Se rapportant au parc éolien proprement dit, le PPA intitulé "Sur Grati-Parc éolien" a été soumis à enquête publique du 6 juin au 7 juillet 2014. Selon l'art. 1 de son règlement (RPPA), il est destiné à l'aménagement et l'exploitation du parc éolien "Sur Grati" en tant qu'installation d'intérêt public de production d'énergie renouvelable sur les territoires des communes de Premier, Vallorbe et Vaulion. En application de l'art. 18 de la loi fédérale du 22 juin 1979 sur l'aménagement du territoire (LAT; RS 700), son périmètre est affecté à la "zone spéciale selon l'art. 50a LATC, parc éolien". Il comprend toutes les constructions et infrastructures nécessaires et se compose de deux aires, à savoir l'aire des installations et l'aire des accès (art. 3 RPPA). L'aire des installations est destinée à la construction, l'entretien et l'exploitation des éoliennes et à leur raccordement au réseau électrique. Elle couvre les six plateformes des éoliennes, comportant les mâts, les fondations, les places de montage (grue et montage proprement dit), y compris les déblais et remblais de raccordement au terrain naturel, ainsi que les équipements nécessaires aux raccordements électriques. La hauteur maximale des éoliennes y compris les pales est de 210 m sur sol (art. 4 RPPA). L'aire des accès est destinée aux chemins, aménagements, constructions, infrastructures et équipements nécessaires au transport des matériaux, des fournitures et machines nécessaires à l'aménagement des places de montage, à la construction des éoliennes et à l'installation de lignes électriques pour le raccordement des éoliennes au réseau électrique (art. 8 RPPA). Pour l'essentiel, l'aire des accès porte sur les routes d'accès reliant, le long de la crête, le carrefour "route de la Provence - chemin de Grati" (pt 1107) à l'éolienne EG6, en passant par les éoliennes EG1 à EG5. Le périmètre du PPA comprend 26'035 m2 en aire des installations et 8'626 m2 en aire des accès (soit 3,46 ha au total).

Le droit fédéral soumettant à une étude de l'impact sur l'environnement la construction d'installations d'exploitation de l'énergie éolienne d'une puissance installée supérieure à 5 MW (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), 1ère et 2e étapes, a été rédigé dans le cadre de la procédure du PPA. 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) (rapport 47 OAT/RIE). Il contient des explications sur le choix du site, tenant compte des mesures et caractéristiques des vents (p. 9 ss) fondées sur deux rapports sectoriels, l'un du 11 février 2014 du bureau KohleNusbaumer et l'autre du 21 octobre 2011 du bureau Wind&Regen. Il traite également de la justification du PPA (p. 15 ss), notamment des questions d'accessibilité aux sites dans le périmètre du PPA (p. 17 ss), du projet routier hors du périmètre du PPA (p. 25 ss) et de la préservation des chemins de randonnée pédestre (p. 27 s.). Le rapport comporte encore une description du projet (p. 30 ss). Il examine de même, en s'appuyant sur diverses études, les impacts du projet sur l'environnement (p. 43 ss), relatifs à l'air et au climat, au bruit et aux vibrations, aux rayonnements non ionisants, aux eaux souterraines, aux eaux de surface, aux sols, aux sites pollués, aux déchets et substances dangereuses pour l'environnement, à la prévention en cas d'accident majeur, aux forêts, à la végétation, à l'avifaune, aux chiroptères, aux lépidoptères, au paysage, au paysage construit et au patrimoine bâti, aux sites archéologiques, aux voies de communication historiques, aux projections d'ombre ainsi qu'aux terrassements et matériaux d'excavation. Enfin, il inclut une synthèse des impacts et des mesures intégrées (p. 169 ss) et traite d'un concept de compensation (p. 175 ss). A ces égards, le rapport prévoit un ensemble de plus de 80 mesures intégrées et d'une quinzaine de mesures de compensation visant la prévention, la limitation et la compensation des impacts dans les différents domaines de l'environnement, en vue de garantir la bonne intégration du projet et sa compatibilité environnementale.

Le dossier du PPA comporte encore, notamment, une autorisation de l'Office fédéral de l'aviation civile (OFAC) du 4 septembre 2013, une autorisation de l'Office fédéral de météorologie et de climatologie (MétéoSuisse) du 28 mai 2014 et un rapport Skyguide du 17 juillet 2014.

Par décisions du 21 avril 2015, le Conseil général de Premier, le Conseil communal de Vallorbe et le Conseil communal de Vaulion ont adopté le PPA "Sur Grati-Parc éolien", avec conditions, et répondu aux oppositions (procès-verbaux des séances des conseils du 21 avril 2015; décisions finales OEIE des conseils du même jour et leur annexe 2 [Résumé des oppositions et propositions de réponses aux oppositions]; préavis municipaux du 1er décembre 2014; rapports des commissions ad hoc des conseils).

Quelques semaines avant les décisions des conseils précités, la Cour de droit administratif et public (CDAP) du Tribunal cantonal a rendu un arrêt sur des recours dirigés contre le plan d'affectation cantonal n° 316 "Eoliennes de Sainte-Croix" (arrêt AC.2013.0263 du 2 mars 2015). A la suite de cet arrêt, le bureau Honsberger a établi une nouvelle note technique du 25 janvier 2016 intitulée "Etat des lieux à fin 2015 en matière de bruit et d'avifaune".

Par décision du 23 février 2016, le Département du territoire et de l’environnement (DTE) a approuvé préalablement, sous réserve du droit des tiers, le Plan partiel d'affectation "Sur Grati - Parc éolien", à condition (conformément à la note technique du 25 janvier 2016) que de nouveaux milieux favorables à la Bécasse des bois soient créés dans trois secteurs d'intervention, qu'un système de surveillance des oiseaux migrateurs soit mis en place et que des mesures de remplacement soient mises en œuvre en cas de perte d'habitat pour le Pipit des arbres.

b) Plan routier (art. 13 al. 3 de la loi du 10 décembre 1991 sur les routes [LRou; BLV 725.01])

La réalisation du projet nécessite de transporter jusqu'aux plateformes de montage les machines de chantier, les grues, le béton pour les fondations et, surtout, les composants des éoliennes. A la suite d'une "étude de faisabilité pour le transport d'éoliennes de la classe 2MW" réalisée par le bureau KohleNusbaumer le 9 juillet 2009, les porteurs du projet ont opté pour un accès par le sud-ouest, selon un tracé débutant au lieu-dit Pétra Félix (sur la route du col du Mollendruz), puis passant par la route de la Dent de Vaulion et par la Notariale, ensuite suivant le flanc de coteau pour rejoindre la route reliant Le Plâne et La Mâche et pour aboutir au carrefour "route de la Provence - chemin de Grati" (pt 1107) en bordure du périmètre du PPA. Au vu des dimensions des installations à déplacer, ce transport implique par endroit l'élargissement et le renforcement des voies, travaux devant être soumis à une planification routière. Le dossier routier comporte les plans d'aménagements et de profils des accès, le rapport technique ainsi que les plans des emprises et servitudes. Le plan routier - hors périmètre du PPA - a été mis à l'enquête publique simultanément au PPA.

Par décision du 23 février 2016, le Département des infrastructures et des ressources humaines (DIRH) a approuvé préalablement le "projet d'aménagements des accès et projet des emprises et servitudes" et a levé les oppositions.

c) Approbation d'installation d'une conduite principale d'eau potable (art. 7b de la loi cantonale du 30 novembre 1964 sur la distribution de l'eau [LDE; BLV 721.3])

A l'occasion du projet de parc éolien, les trois communes concernées ont décidé de placer dans les fouilles une conduite d'adduction d'eau permettant de connecter deux grands réseaux (source de la Gerlette et source Mercier), d'alimenter en eau potable le pâturage de Sur Grati et ses deux chalets, ainsi que d'offrir la possibilité de raccorder à terme les habitations et exploitations situées au nord-ouest du village de Vaulion. Le dossier d'installation inclut un plan de conduite d'eau potable, un plan de situation et des coupes-types. Le projet de conduite a été mis à l'enquête publique simultanément au PPA.

Par décision du 23 février 2016, le DTE a approuvé le projet de conduite principale d'eau potable et a levé les oppositions.

d) Procédure de défrichement (art. 4 à 9 de la loi fédérale du 4 octobre 1991 sur les forêts [LFo; RS 921.0], art. 5 de l'ordonnance du 30 novembre 1992 sur les forêts [OFo; RS 921.01])

Le périmètre du PPA est implanté dans le pâturage boisé, c'est-à-dire en aire forestière. Les changements d'affectation de ces surfaces nécessitent ainsi une procédure de défrichement. Il en va de même de l'aménagement des accès selon le plan routier hors du périmètre du PPA, permettant le passage des convois lors de la construction. Le dossier de défrichement comporte notamment la demande selon l'art. 5 OFo (avec le rapport technique "dossier de demande de défrichement - 28.05.2014" et les formulaires de l'Office fédéral de l'environnement [OFEV]), le plan de situation, les plans des défrichements ainsi que l'avis favorable de l'OFEV du 5 novembre 2014, délivré en application de l'art. 6 al. 2 LFo.

Par une première décision du 13 mai 2015, la DGE a autorisé le défrichement définitif de la surface de 3,46 ha destinée au PPA, précisant qu'à un stade ultérieur, des défrichements temporaires supplémentaires seraient encore autorisés dans la procédure de permis de construire, aux fins de permettre la réalisation de surfaces de dépôts temporaires à proximité des surfaces affectées. Par une deuxième décision du même jour, la DGE a, s'agissant du plan routier, autorisé le défrichement définitif d'une surface de 6'728 m2 et le défrichement temporaire de 11'261 m2 aux emplacements définis en page 2 du formulaire de l'OFEV.

Les deux autorisations sont valables jusqu'au 31 décembre 2020 et subordonnées à des mesures de compensation, fixées de manière globale pour le PPA et le plan routier sur la base de la "Directive cantonale pour la compensation des défrichements engendrés par la réalisation de parcs éoliens", du 28 janvier 2011, complétée en 2012. Figurant aux p. 23 ss du rapport technique du 28 mai 2014, ces mesures de compensation font l'objet d'un délai de reconnaissance fixé au 31 décembre 2025.

e) Procédure fédérale de raccordement au réseau électrique (art. 16 ss de la loi fédérale du 24 juin 1902 concernant les installations électriques à faible et à fort courant [loi sur les installations électriques [LIE; RS 734.0])

Le raccordement du parc éolien au réseau de distribution d'électricité exige encore une procédure fédérale d'approbation des plans menée par l'Inspection fédérale des installations à courant fort (ESTI). Dans le périmètre du PPA, ce raccordement sera réalisé par des lignes enterrées dans les emprises des chemins d'accès et ne nécessite pas d'autorisation de défrichement spécifique. Hors du périmètre, il sera opéré, également en souterrain, en direction du poste de transformation du Day (Vallorbe). Le dossier de raccordement compte un plan de raccordements électriques souterrains, un plan de situation et des coupes-types. Il a été mis à l'enquête publique simultanément au PPA.

f) Permis de construire

Au nombre de six (une par éolienne), les demandes de permis de construire, ont été mises à l'enquête publique simultanément au PPA (CAMAC 148319, 148682, 148684, 148685, 148686 et 148688). Selon les préavis municipaux adoptés par les conseils, les municipalités ne traiteront toutefois ces demandes qu'après l'approbation du PPA. Lesdits permis ne font donc pas l'objet des présents recours, qui seraient prématurés sous cet angle.

E.                     a) Agissant par l'intermédiaire de leur conseil par acte du 8 avril 2016, Pro Natura Suisse, Pro Natura Vaud et ASPO/BirdLife Suisse (ci-après: Pro Natura et consorts) ont recouru auprès de la CDAP (AC.2016.0103) contre les décisions du 21 avril 2015 des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion adoptant le projet de PPA, contre la décision du DTE du 23 février 2016 approuvant préalablement le PPA, contre la décision du DIRH du 23 février 2016 approuvant préalablement le projet d'aménagements des accès et projet des emprises et servitudes et contre les autorisations de défricher de la DGE du 13 mai 2015. Les recourantes concluent à l'annulation de ces décisions. Elles ont déposé une série de pièces (nos 1 à 24).

b) Agissant sous la plume de leur mandataire par acte du 11 avril 2016, la Fondation suisse pour la protection et l'aménagement du paysage (FP), Helvetia Nostra et Paysage Libre Vaud (ci-après: FP et consorts) ont recouru auprès de la CDAP (AC.2016.0105) à l'encontre des décisions précitées des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion du 21 avril 2015, du DTE du 23 février 2016, du DIRH du 23 février 2016 et de la DGE du 13 mai 2015. Elles recourent également à l'encontre de la décision du DTE du 23 février 2016 approuvant le projet de conduite principale d'eau potable ainsi qu'à l'encontre de "la décision concernant l'approbation du plan de raccordement au réseau de distribution de l'électricité". Elles concluent à l'annulation des décisions attaquées et produisent des pièces (nos 1 à 6).

c) Agissant par le truchement de leur avocat par acte du 11 avril 2016, l'Association SOS Jura Vaud-Sud ainsi que 27 personnes individuelles (ci-après: Association SOS Jura Vaud-Sud et consorts) ont recouru auprès de la CDAP (AC.2016.0106) à l'encontre des décisions précitées des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion du 21 avril 2015, du DTE du 23 février 2016, du DIRH du 23 février 2016 et de la DGE du 13 mai 2015. Elles concluent à l'annulation des décisions attaquées et transmettent une série de pièces (nos 1 à 9). Le 13 avril 2016, elles ont communiqué des oppositions qui ne figuraient pas dans l'onglet de pièces accompagnant le recours.

d) Enfin, agissant par l'intermédiaire de leur conseil par acte du 12 avril 2016, Swisscom Broadcast SA, Swisscom (Suisse) SA et la Société suisse de radiodiffusion et télévision ont recouru auprès de la CDAP (AC.2016.0114) à l'encontre des décisions précitées des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion du 21 avril 2015 et du DTE du 23 février 2016, concluant à l'annulation de ces prononcés. D'abord suspendue en raison de pourparlers, cette cause a été rayée du rôle par décision du 7 février 2018 ensuite du retrait du recours.

e) Par avis du 3 mai 2016, la juge instructrice a joint les causes AC.2016.0103, 105 et 106 sous la première référence. Elle a suspendu les causes jusqu'à connaissance du résultat de la votation (référendum) des citoyens de Vallorbe sur la décision de leur Conseil communal du 21 avril 2015. Le 5 juin 2016, le corps électoral de la Commune de Vallorbe a approuvé le plan d'affectation. La procédure de recours a été reprise.

F.                     Le 2 novembre 2016, les départements cantonaux concernés ont déposé une réponse commune sous la plume de leurs mandataires, concluant au rejet des recours. Ils ont annexé des pièces (nos 101 à 115). Le même jour, les communes ainsi que VO Energies Eole SA (ci-après: la constructrice) ont également déposé une réponse commune par l'intermédiaire de leur mandataire, concluant au rejet des recours dans la mesure de leur recevabilité.

Le 22 mars 2017, les communes et la constructrice ont transmis un dossier, daté du 16 mars 2017, comportant cinq photomontages de l'intérieur du site. Le 27 mars 2017, elles ont également communiqué une note technique du 14 février 2017 (établie par le bureau Honsberger), intitulée "Etat des lieux à fin 2016 en matière d'avifaune".

Le 3 avril 2017, les recourantes Pro Natura et consorts ont déposé un mémoire complémentaire, ainsi que des pièces (nos 26 à 44). Elles ont requis la suspension de la cause jusqu'à ce que la CDAP soit saisie des recours concernant les éoliennes du Mollendruz et de Bel Coster. De l'avis des recourantes, il était impératif de peser la problématique d'ensemble des trois parcs, pratiquement contigus. Cette requête a été confirmée par les recourantes FP et consorts ainsi que par les recourants Association SOS Jura Vaud-Sud et consorts. Elle a été contestée par les départements le 7 avril 2017.

La juge instructrice a refusé en l'état la suspension de cause.

Le 1er mai 2017, les recourantes FP et consorts ont déposé un mémoire complémentaire, ainsi qu'un bordereau de pièces (nos 7 à 22). Les recourants Association SOS Jura Vaud-Sud et consorts ont agi pareillement le même jour, en déposant un onglet de pièces (nos 10 à 12).

G.                    Le tribunal a mené une première audience avec inspection locale le 18 mai 2017. Il s'est d'abord rendu au site de Sur Grati, où un gabarit sous forme de ballons (un ballon rouge représentant la hauteur de la nacelle et un ballon blanc la hauteur maximale de la pale dressée) a été installé à l'emplacement de l'éolienne EG3, la plus haute des machines, puis sur le parking du restaurant La Croix d'Or à Ballaigues, les ballons ayant toutefois été ôtés entre-temps. L'audience et inspection locale a fait l'objet d'un compte-rendu, auquel il est intégralement renvoyé.

Les communes et la constructrice ont déposé des déterminations complémentaires le 12 juillet 2017 et produit un onglet de pièces (nos 201 à 211).

Les départements ont transmis de nouvelles déterminations le 14 juillet 2017, ainsi que des documents (nos 116 à 122).

Les recourantes Pro Natura et consorts ont communiqué des déterminations sur dupliques le 7 septembre 2017, en y annexant des pièces (nos 45 à 54).

Les recourants Association Jura Vaud-Sud et consorts ont remis leurs dernières déterminations le 9 octobre 2017. Ils demandent de nouvelles mesures d'instruction, à savoir une nouvelle inspection locale, en présence cette fois de drones placés en vol stationnaire représentant les éoliennes. Ils requièrent en outre la production de l'entier du dossier relatif au choix des 19 sites inscrits au Plan directeur cantonal.

Les recourantes FP et consorts ont déposé leurs déterminations le 17 octobre 2017 en fournissant des pièces (nos 23 à 30).

Le 6 novembre 2017, les recourantes FP et consorts, appuyées par les recourants Association SOS Jura Vaud-Sud, ont réitéré leur demande tendant à la production de la liste cantonale non anonymisée identifiant les sites susceptibles d'accueillir des éoliennes. Elles ont également renouvelé une requête tendant notamment à ce que l'OFAC soit invité, en substance, à confirmer son analyse antérieure en dépit du temps écoulé.

H.                     Entre-temps, soit 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 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).

I.                       Une deuxième audience a été aménagée le 14 novembre 2017 au Tribunal cantonal, en présence des parties, des auteurs du rapport 47 OAT/RIE ainsi que du mandataire scientifique des recourantes FP et consorts, AB.________. Un compte-rendu a été établi à cette occasion, auquel il est intégralement renvoyé, ainsi qu'aux remarques faites à son égard par les parties. Des pièces ont été déposées, notamment un courrier du 6 mars 2017 de Skyguide attestant qu'après un examen de l'emplacement des éoliennes, la société confirme la validité de l'évaluation du parc éolien Sur Grati, en ce sens que ce parc ne présente aucun impact sur les procédures de vol aux instruments et les installations CNS, le certificat étant valable jusqu'au 6 mars 2021.

Les communes et la constructrice se sont exprimées le 15 janvier 2018, en déposant les circulaires adressées les 15 octobre 2010 et 11 décembre 2017 par le Comité du Parc Jura vaudois aux communes territoriales de celui-ci, s'agissant des projets de parcs éoliens situés dans son périmètre.

Les départements ont communiqué leurs déterminations le 7 février 2018, avec un document (no 123). Ils ont produit d'autres pièces le 13 février suivant (nos 11bis à 12bis).

Les recourantes Pro Natura et consorts ont transmis leurs observations le 9 mai 2018. Elles ont requis la mise en œuvre de nouvelles études sur l'impact réel des éoliennes sur l'avifaune, et confirmé leur requête antérieure tendant à ce que de véritables mesures des vents, sur plus d'une année, soient réalisées. Elles ont fourni des pièces (nos 55 à 64).

Le 14 mai 2018, les recourants Association SOS Jura Vaud-Sud et consorts ont également déposé leurs déterminations.

Le même jour, les recourantes FP et consorts se sont déterminées et ont requis de la CDAP qu'elle ordonne un complément d'instruction permettant d'obtenir des mesures de vent fiables.

Le 19 juillet 2018, l'Etat de Vaud a indiqué qu'il renonçait à s'exprimer.

J.                      Le 7 février 2019, l'administration fédérale a mis en ligne le nouvel Atlas des vents 2019. Par rapport à l'édition 2016, l'Atlas des vents 2019 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).

Les 21 et 25 février 2019, l'ensemble des parties se sont exprimées sur la portée à donner à l'Atlas des vents 2019.

Le tribunal a ensuite statué.

Considérant en droit

                          I.          Recevabilité des recours

1.                      a) Les recours sont dirigés d'abord contre les décisions du 21 avril 2015 des Conseils général et communaux de Premier, Vallorbe et Vaulion adoptant le PPA "Sur Grati - Parc éolien" et contre la décision du 23 février 2016 du DTE approuvant préalablement ce PPA. Ces 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 cantonale du 28 octobre 2008 sur la procédure administrative [LPA-VD; BLV 173.36]).

Les recours s'en prennent ensuite à la décision du 23 février 2016 du DIRH approuvant préalablement le projet d'aménagements des accès et projet des emprises et servitudes, pour laquelle l'art. 13 al. 3 LRou prévoit l'application de la procédure d'adoption des plans d'affectation, décrite au paragraphe précédent, auquel il convient de renvoyer.

Les recours sont formés de surcroît contre les décisions du 13 mai 2015 de la DGE autorisant les défrichements de surfaces dans et hors du périmètre du PPA, lesquelles sont également susceptibles d'un recours de droit administratif au Tribunal cantonal (art. 103 de la loi forestière cantonale du 8 mai 2012 [LVLFO; BLV 921.01] et art. 92 ss LPA-VD).

Les recourantes FP et consorts contestent encore la décision du 23 février 2016 du DTE approuvant le projet de conduite principale d'eau potable selon l'art. 7b LDE, pouvant être déférée au Tribunal cantonal par un recours de droit administratif (art. 18 LDE et 92 ss LPA-VD). Lesdites recourantes attaquent enfin "la décision concernant l'approbation du plan de raccordement au réseau d'électricité" (art. 16 ss LIE). Cette décision, à rendre par l'autorité fédérale, échappe à la compétence du Tribunal cantonal de sorte que le recours est d'emblée irrecevable sous cet angle.

b) 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).

c) aa) Les organisations nationales Pro Natura (Suisse), ASPO/BirdLife Suisse (Association suisse pour la protection des oiseaux), Helvetia Nostra et Fondation suisse pour la protection et l'aménagement du paysage (FP), qui avaient formé opposition, ont qualité pour recourir en vertu de l'art. 12 al. 1 let. b de la loi fédérale du 1er juillet 1966 sur la protection de la nature et du paysage (LPN; RS 451) en lien avec l'art. 2 al. 1 let. b LPN et de l'art. 55 de la loi fédérale du 7 octobre 1983 sur la protection de l’environnement (LPE; RS 814.01) en relation avec l'art. 1er et les ch. 4, 6, 9 et 13 de l'annexe à 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 ou du paysage (ODO; RS 814.076), étant donné notamment que le projet est soumis aux dispositions sur l'étude d'impact.

bb) Sur le plan cantonal, l'art. 90 de la loi cantonale du 10 décembre 1969 sur la protection de la nature, des monuments et des sites (LPNMS; BLV 450.11) attribue aux associations d'importance cantonale qui, aux termes de leurs statuts, se vouent à la protection de la nature, des monuments et des sites, le droit de recourir contre les décisions prises en application de cette loi. Le droit de recours des associations est ainsi soumis à la triple condition que les décisions attaquées touchent aux domaines régis par la LPNMS, que le but statutaire des associations embrasse de tels domaines et que les associations recourantes soient d'importance cantonale (Laurent Pfeiffer, La qualité pour recourir en droit de l'aménagement du territoire et de l'environnement, thèse, 2013, p. 233; AC.2013.0382 du mars 2015 consid. 1a).

Sont considérées comme prises en application de la LPNMS les décisions sur les plans d'affectation ou les autorisations de construire qui doivent tenir compte des impératifs de protection résultant de cette législation (AC.2009.0001 du 26 février 2010 consid. 1c/aa; AC.2009.0260 du 4 février 2010 consid. 2f et les réf. citées).

Contrairement au droit fédéral, le droit vaudois ne prévoit aucune liste, équivalente à celle figurant en annexe de l'ODO, des associations habilitées à recourir en application de la LPNMS. Dès lors, l'autorité cantonale de recours examine systématiquement les statuts des associations recourantes afin de déterminer si elles poursuivent des buts de protection de la nature, des monuments et des sites. Il faut en particulier que le but de protection soit suffisamment précis (Pfeiffer, op. cit., p. 235).

La qualité pour recourir en vertu de l'art. 90 LPNMS est réservée aux associations d'importance cantonale. L'importance cantonale de l'association se détermine en fonction de ses statuts, de sa dénomination, mais surtout au regard de l'objet qu'elle vise à protéger. Celui-ci doit être d'importance cantonale ou, pour le moins, avoir un impact cantonal non négligeable. Une association qui poursuit un objectif localement limité n’est généralement pas considérée comme étant d’importance cantonale (Pfeiffer, op. cit., p. 236; AC.2009.0144 du 05 octobre 2010 consid.1c; AC.2007.0121 du 21 novembre 2008 consid. 1d et AC.2004.0258 du 4 mai 2006 consid. 1b/bb s’agissant de l’Association pour la sauvegarde du Pied du Jura; AC.2009.0260 du 4 février 2010 consid. 2g s’agissant du Mouvement pour la défense de Lausanne).

En l'occurrence, la qualité pour recourir doit être reconnue d'emblée à l'association cantonale Pro Natura Vaud, étant précisé que celle-ci avait formé opposition.

L'association cantonale Paysage Libre Vaud (formellement Fédération vaudoise "Paysage libre"), fondée le 2 juillet 2013, a pour but de réunir dans le canton de Vaud les groupements et les personnes qui s'engagent pour la préservation des zones du pays menacées par les atteintes industrielles aux humains, à la nature, en particulier à la faune et à la flore, ainsi qu'au paysage, de coordonner leurs activités et de mener des actions au niveau cantonal (art. 2 des statuts). Sont membres de la fédération les groupements locaux (communaux, intercommunaux, régionaux) visant un but semblable ou analogue à celui de l'art. 2 et dont l'activité concerne en tout ou partie le territoire vaudois, ainsi que toute personne individuelle, physique ou morale, ayant une attache avec le canton de Vaud et acceptant les statuts (art. 3 des statuts). Il s'agit d'une association faîtière qui comprend actuellement treize organisations régionales vaudoises (notamment Eoleresponsable, luttant contre le projet Eoljorat Sud, ainsi que SOS Jura, se battant contre les projets de Mollendruz, Bel Coster et Sur Grati) et quatre associations partenaires des régions limitrophes. Paysage Libre Vaud est elle-même membre de la faîtière Paysage-Libre Suisse (qui ne figure pas dans l'annexe de l'ODO). Dans ces conditions, il n'est pas certain qu'une telle association, qui vise à "réunir" des groupements et des personnes, dispose de la qualité pour former un recours corporatif "idéal". Cette question, ainsi que celle de la qualité pour déposer un recours corporatif "égoïste" (cf. AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 1), souffrent néanmoins de rester indécises compte tenu du sort du litige et du fait que le recours de Paysage Libre Vaud a été déposé en commun avec la Fondation FP et Helvetia Nostra.

Il est également douteux que l'Association SOS Jura Vaud-Sud (aujourd'hui SOS Jura selon ses statuts du 15 février 2018) bénéficie de la qualité pour recourir, d'autant moins qu'il s'agit d'une association à vocation régionale. 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 2-3 km du site (Vallorbe et Vaulion) seraient particulièrement touchés, en raison 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 réf. citées; AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 1).

Dans cette mesure, sans examiner plus en détail les qualités pour recourir des uns et des autres contre les diverses décisions attaquées, il y a lieu d'entrer en matière.

         II.             Mesures d'instruction

2.                      a) Les recourants requièrent la suspension de la cause jusqu'à ce que la CDAP soit saisie des recours contestant les parcs éoliens du Mollendruz (douze éoliennes) et de Bel Coster (neuf éoliennes). De l'avis des recourants, il serait impératif de procéder à une pesée des intérêts sur l'ensemble des trois parcs, pratiquement contigus, étroitement liés quant à l'amplitude de leur impact sur le paysage. Il n'y aurait pas lieu de donner la préférence au premier projet arrivant à la CDAP en feignant d'ignorer les deux autres, ainsi qu'en omettant les impacts cumulés des trois projets sur la perception du paysage.

Selon l'art. 25 LPA-VD, l'autorité peut, d'office ou sur requête, suspendre la procédure pour de justes motifs, notamment lorsque la décision à prendre dépend de l'issue d'une autre procédure ou pourrait s'en trouver influencée d'une manière déterminante.

A bien suivre les recourants, leur requête repose en définitive sur l'idée qu'il appartiendrait au tribunal de traiter simultanément les projets Sur Grati, Mollendruz et Bel Coster, situés à proximité les uns des autres sur la chaîne du Jura-Nord vaudois, aux fins de déterminer si la réalisation des trois parcs serait conforme à une saine pesée des intérêts et, dans la négative, lequel d'entre eux devrait être privilégié. Cette demande doit être rejetée. Le droit fédéral prévoit certes des planifications coordonnées pour certains grands projets d'infrastructures (routes nationales, nouvelles lignes ferroviaires), mais il ne règle pas la procédure d'établissement des parcs éoliens. Aucune disposition du droit fédéral, notamment de la législation sur l'énergie, n'impose de considérer les différents parcs éoliens d'une même région comme des installations partielles d'un projet unique. Au niveau cantonal, le PDCn n'a pas prévu de procédure de planification supplémentaire coordonnée, au cours de laquelle seraient réexaminés globalement et simultanément les effets sur l'environnement des parcs éoliens d'une même région. Le droit cantonal, qui organise la coordination globale dans le cadre du PDCn, et laisse ensuite les porteurs de projet (sociétés électriques, communes) mener séparément les procédures de planification et d'autorisation, est compatible avec le principe de coordination. Dans ces conditions, la juridiction de recours n'est pas tenue de procéder à des suspensions et à des jonctions de causes en vue de garantir, au surplus, une coordination formelle (décision simultanée sur plusieurs parcs éoliens). Il incombe donc au Tribunal cantonal de se prononcer exclusivement sur les atteintes causées à l'environnement (au sens large) par le parc éolien litigieux, qui est le premier à accéder à ce stade de la procédure dans le secteur en cause, étant encore précisé que si le projet du Mollendruz est pendant devant la CDAP, tel n'est pas le cas de celui de Bel Coster.

b) Les recourants requièrent des mesures d'instruction supplémentaires.

L'autorité peut mettre un terme à l'instruction lorsque les preuves administrées lui ont permis de forger sa conviction et que, procédant d'une manière non arbitraire à une appréciation anticipée des preuves qui lui sont encore proposées, elle a acquis la certitude qu'elles ne pourraient l'amener à modifier son opinion (cf. ATF 140 I 285 consid. 6.3.1; 138 III 374 consid. 4.3.2; TF 2C_605/2018 du 24 octobre 2018 consid. 2.1 et les réf. citées).

En l'occurrence, il n'y a pas lieu de donner suite à la requête des recourants tendant à la production d'une version non anonymisée de la liste cantonale identifiant les sites susceptibles d'accueillir des éoliennes, ni de l'entier du dossier relatif aux choix des 19 sites inscrits au Plan directeur cantonal. Encore une fois, il n'appartient pas au tribunal de revoir la sélection et le classement des sites retenus dans le Plan directeur cantonal (cf. consid. 3c infra). Cette mesure n'apparaît ni nécessaire ni utile à l'établissement des faits pertinents pour l'issue du litige.

Il n'en va pas autrement de la requête des recourants Association Jura Vaud-Sud et consorts tendant à ce qu'il soit procédé à une nouvelle inspection locale, en présence cette fois de drones placés en vol stationnaire représentant les éoliennes. Ainsi qu'il a été noté au compte-rendu de l'audience, les gabarits posés à cette occasion ont permis au tribunal, in situ, de se rendre compte de l'impact sur le paysage des éoliennes projetées. Il en est allé de même lors de l'inspection locale à Ballaigues, bien que le gabarit ait été ôté entre-temps, la hauteur de l'antenne Swisscom, de 70 m, permettant de concevoir à suffisance l'impact visuel des futures éoliennes, trois fois plus hautes, le long de la crête. Encore faut-il ajouter que les photomontages au dossier apportent les informations nécessaires. Pour le même motif, il n'y a pas lieu de procéder, à la demande des recourantes Pro Natura et consorts, à des vidéos simulant l'impact des éoliennes avec différentes luminosités.

S'agissant de la requête des recourantes Pro Natura et consorts visant la mise en œuvre de nouvelles études sur l'impact des éoliennes sur l'avifaune, elle doit également être rejetée, les nombreuses études figurant au dossier permettant à la CDAP de se forger une conviction. C'est pareillement en vain que les recourantes Pro Natura et Fondation FP et consorts demandent la mise en œuvre de nouvelles mesures de vent, les incertitudes subsistant à ce sujet ne conduisant de toute façon pas à condamner le projet, ainsi qu'on le verra ci-dessous (consid. 3 et 21). Quant aux requêtes tendant à des investigations du réseau d'eaux souterraines ou du sous-sol en vue de déterminer l'existence de grottes ou de cavités, elles doivent être rejetées, de telles expertises étant disproportionnées ou superflues au stade du plan d'affectation (cf. consid. 7b et 7d infra).

Enfin, il n'y a pas lieu d'interpeller l'OFAC s'agissant de la validité à ce jour de son autorisation du 4 septembre 2013, le texte de cette autorisation prévoyant expressément une échéance, prolongeable, au 31 décembre 2040 (cf. art. 63 de l'ordonnance du 23 novembre 1994 sur l'infrastructure aéronautique [OSIA; RS 748.131.1]). Il n'est pas davantage nécessaire de questionner spécifiquement cet office sur l'impact des éoliennes sur les planeurs (vol à voile), ces engins étant considérés comme des aéronefs, inclus dans la notion de navigation aérienne (cf. art. 1 al. 2 de la loi fédérale du 21 décembre 1948 sur l'aviation [LA; RS 748.0] et annexe de l'ordonnance du 14 novembre 1973 sur l'aviation [OSAv; RS 748.01]).

        III.             Efficience énergétique et pesée des intérêts

3.                      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. De leur avis, la production pouvant être attendue serait largement inférieure à celle indiquée dans le rapport 47 OAT/RIE.

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 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 GW/h 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 GW/h en 2020 et au moins 11'400 GW/h 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 LAT, "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 GW/h.

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 GW/h 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) (sur l'ensemble de ce consid. 3a, AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2a).

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 GW/h (une production vaudoise de 570 à 1170 GW/h est estimée par la Confédération dans sa "Conception Energie Eolienne" 2017).

Le périmètre général du projet Sur Grati 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). Elle a conduit, sur 37 sites étudiés, à en écarter 18 pour retenir 19. Pour le site de Sur Grati, les autorités compétentes de la Confédération 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 2e et 3e 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; l'approbation fédérale concerne également les sites du Mollendruz et de Bel Coster). Le parc éolien Sur Grati, 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; AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2b).

Par ailleurs, les indications relatives à l'efficacité énergétique du projet figurent dans le rapport 47 OAT/RIE du 28 mai 2014, qui estime le potentiel de production annuelle du parc éolien à 44,5 GW/h avec six éoliennes du modèle Enercon E-101 (mât de 149 m et rotor de 101 m de diamètre), respectivement à 49,2 GW/h avec le modèle Enercon E-115 (mât de 149 m et rotor de 115,7 m de diamètre), privilégié.

c) 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, anciens services des routes et 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 la vitesse du vent, les directives prévoient que la vitesse moyenne annualisée des vents à la hauteur des moyeux doit être d’au moins 5 m/s pour chaque machine (p. 9).

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 de Sur Grati, 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 (AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2b).

Il convient encore de souligner que dans l'arrêt rendu dans la cause AC.2013.0263 du 2 mars 2015 (consid. 2b/dd, Sainte-Croix), la CDAP avait traité de la question du processus de sélection des sites opéré dans la planification cantonale, ainsi qu'il suit:

" Avec certains des recourants, on peut certes s'interroger sur la pertinence et le poids de certains critères (notamment les sous-critères relatifs à la qualité des études énergétiques par opposition au potentiel énergétique proprement dit utilisés en relation avec le critère principal "potentiel énergétique" qui ont pour conséquence que 66% de la note attribuée provient de la qualité des mesures et non pas de la qualité du vent). On peut également s'étonner du fait que l'impact sur la forêt n'ait pas été un critère directement pris en compte (il l'est de manière indirecte en relation avec le critère "impact paysager"). Cela étant, sous réserve de circonstances très particulières, il n'appartient pas au Tribunal cantonal de discuter et de mettre en question à l'occasion d'un litige relatif à un projet concret les critères utilisés pour choisir les sites qui ont été intégrés au plan directeur cantonal dans le cadre de la planification positive des parcs éoliens à laquelle il a été procédé. Comme le relève le Département de l'intérieur dans ses dernières déterminations, les critères utilisés et l'évaluation faite sur la base de ces critères font partie de la politique menée par le Canton de Vaud en matière d'approvisionnement énergétique, soit une tâche de planification dans laquelle l'autorité en charge de l'aménagement du territoire bénéfice d'une importante liberté d'appréciation. Le Tribunal cantonal ne pourrait dès lors intervenir que si les critères utilisés et leur pondération étaient incompréhensibles ou clairement arbitraires, ce qui n'est pas le cas en l'espèce."

Ce considérant conserve toute sa pertinence en l'occurrence. On rappelle que les Directives cantonales (p. 5 ss), auxquelles il est renvoyé, décrivent avec précision le processus de sélection à suivre, ainsi que les critères principaux et leur pondération. Il n'est pas contesté que ces directives ont été suivies dans le choix d'intégrer le site de Sur Grati à la planification, y compris dans leurs éléments déjà critiqués, en vain, dans la cause concernant le parc éolien de Sainte-Croix. Dans la présente procédure de recours, il n'y a donc aucun motif de remettre en cause le contenu du Plan directeur cantonal, ni le processus d'évaluation et de sélection des sites (AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2b). Les arguments développés et les documents produits dans la présente procédure (Jean-Bernard Jeanneret, Analyse de productivité du parc éolien Sur Grati, 15 mars 2017; Identification des sites d'éoliennes: résultats finaux de la procédure d'évaluation, janvier 2013; Identification des sites d'éoliennes, résultat de la procédure d'évaluation, approuvé par le Conseil d'Etat le 2 mai 2012; Evaluation des projets éoliens - tableau récapitulatif; SEVEN, SDT, SFFN, Processus de réalisation des projets dans le domaine éolien et adaptation de la planification cantonale; SEVEN, SDT, SFFN, SIPAL, critères et barèmes d'évaluation) ne conduisent pas à une autre conclusion.

Dans ces conditions, il n'appartient pas davantage au tribunal de revoir le classement des 19 sites retenus dans le Plan directeur cantonal selon le nombre de "points" obtenus dans la procédure d'évaluation ni, plus spécifiquement, le "rang" attribué au parc Sur Grati. Il faut préciser à cet égard que le processus de coordination, au stade du plan directeur, exigeait une "planification positive", c'est-à-dire l'identification de sites. Les critères adoptés ne tendaient pas à établir un ordre de préférence, le site obtenant le plus de points devant être réalisé prioritairement, mais à déterminer globalement quels sites se prêteraient à cette utilisation. Ensuite, l'initiative d'élaborer un plan d'affectation revient à des collectivités locales ou à des producteurs d'électricité. Ce n'est donc pas l'autorité cantonale qui concrétise la planification directrice en privilégiant tel ou tel site en fonction de l'analyse multicritères. Enfin, il importe pour le canton que les projets éoliens avancent sans classement quelconque au vu de l'urgence de la transition énergétique et de la durée de mise en place des parcs éoliens.

d) 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 de 5,5 m/s (cf. consid. 3d/bb infra; Directives cantonales p. 9ss).

aa) Cette question a été traitée dans le rapport 47 OAT/RIE (p. 9 ss) ainsi que dans son annexe 11.1 "Gisements de vents" comportant deux rapports sectoriels, à savoir celui du 11 février 2014 du bureau KohleNusbaumer intitulé "Mesures de vent et prévision énergétique pour le parc éolien Sur Grati" et celui du 21 octobre 2011 du bureau Wind&Regen appelé "Windpark Sur Grati, Kanton Waadt, Schweiz, Ertragsberechnung".

A cet égard, il convient de rappeler d'emblée 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; AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2b). 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).

bb) S'agissant de la vitesse du vent, les directives définissent les méthodes de mesures ainsi qu'il 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 au 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."

En l'occurrence, il a été procédé à une mesure anémométrique sur 941 jours utiles (du 31 octobre 2008 au 10 mai 2012), dépassant largement les 12 mois prévus, par la pose d'un anémomètre à 70 m du sol, sur le mât de télécommunication de Premier situé sur la crête à quelque 140 m au nord-est de l'éolienne EG6. Il a également été mené une première mesure Sodar (Sodar 1) à l'emplacement de l'éolienne EG6 d'une durée de 116 jours (du 10 décembre 2010 au 4 avril 2011), ainsi qu'une deuxième mesure Sodar (Sodar 2) au site de l'éolienne EG3 d'une durée de 169 jours (du 29 juillet 2011 au 16 janvier 2012) (rapport KohleNusbaumer du 11 février 2014 p. 3 ss). Rien n'indique que ces campagnes de mesures ne seraient pas conformes aux directives cantonales, y compris dans leur renvoi à la norme internationale Measnet. En particulier, s'il est vrai que la mesure anémométrique n'a pas été opérée aux 2/3 du mât de 149 m de la future éolienne (à savoir à 100 m), elle a été complétée, conformément au ch. 4 des directives, par les deux mesures Sodar réalisées sur des périodes largement supérieures à six semaines – de près de quatre mois, respectivement de 5 mois et demi – pour permettre de définir la répartition verticale des vents. Le critère visant à avoir une bonne connaissance de la répartition annuelle du vent est ainsi respecté. Par ailleurs, même en terrain complexe, l'extrapolation horizontale des mesures demeure valide, dès lors que l'estimation a été opérée avec plusieurs stations (anémométrique ou Sodar) sises à moins de 2 km des emplacements retenus pour les éoliennes. La direction du vent a été consolidée par la corrélation avec les mesures de la station de référence SwissMetNet de la Dôle et les mesures SODAR (pour plus de précisions, voir rapport KohleNusbaumer du 11 février 2014 p. 4 ss et 19 ss).

Cela étant, la puissance fournie par une éolienne est proportionnelle au cube de la vitesse du vent (cf., parmi d'autres, Etude de base du Plan directeur cantonal valaisan, Etude spécifique pour la construction d'installations d'éoliennes en Valais, rapport final, avril 2005, p. 20). En d'autres termes, une petite variation de vent induit de grandes modifications sur l'énergie fournie. Il est ainsi important de disposer de bonnes estimations du vent. Dans la présente cause, si les mesures respectent les Directives cantonales, comme exposé ci-dessus, la mesure anémométrique n'a pas été opérée au moins à 2/3 de la hauteur du moyeu et ne dispose pas d’une mesure de la direction du vent concomitante avec sa vitesse. De plus, l’antenne sur laquelle a été placé l'anémomètre se situe à un peu plus de 2 km de l'éolienne EG1. Le dossier souffre donc d’une certaine faiblesse sur ce point, qui a conduit du reste le bureau KohleNusbaumer à recommander d'envisager, dès l'obtention des permis de construire, une mesure de vent additionnelle sur mât d'une hauteur minimale de 120 m à l'emplacement de l'éolienne EG1 pour un choix optimal des machines (rapport KohleNusbaumer du 11 février 2014 p. 26).

Les vitesses du vent retenues sur la base des mesures opérées par modélisation dans le rapport 47 OAT/RIE, qui ont permis d'aboutir à une prévision de 49,2 GW/h/an, atteignent, selon les six emplacements des éoliennes, une moyenne annualisée entre 6,8 et 7,6 m/s à une hauteur de mât de 150 m (rapport 47 OAT/RIE p. 9 et rapport KohleNusbaumer du 11 février 2014 p. 19). Selon les données de l'Atlas des vents 2019 (cf. supra let. J), la vitesse du vent à 150 m, aux emplacements des six éoliennes du PPA, se situe entre 6 m/s et 6,5 m/s pour l'éolienne EG1, et entre 6,5 m/s et 7 m/s pour les éoliennes EG2 à EG6. Elle est certes moindre que les valeurs annoncées dans le rapport 47 OAT/RIE, mais demeure importante, et supérieure aux 5 m/s, respectivement aux 5,5 m/s requis par les Directives cantonales.

Par conséquent, même si les mesures retenues par modélisation dans le rapport 47 OAT/RIE sont sujettes à prudence, l'on peut admettre que la région de Sur Grati présente dans tous les cas un "haut potentiel éolien", ainsi que l'a du reste reconnu l'Atlas des vents dans ses versions publiées tant en 2016 qu'en 2019.

e) Il faut encore, sous l'angle de l'efficience ou du potentiel énergétique, examiner si la production prévisible d'électricité est, globalement, suffisamment importante.

Selon le rapport 47 OAT/RIE du 28 mai 2014 (p. 9 s.), la production annuelle potentielle du parc éolien est estimée, avec six éoliennes de 3 MW, à 44,5 GW/h (Enercon E-101, mât de 149 m et rotor de 101 m) voire à 49,2 GW/h avec un autre modèle (Enercon E-115, mât de 149 m et rotor de 115,7 m) (cf. également rapport KohleNusbaumer p. 26).

Les recourants soutiennent cependant que la production annuelle du parc éolien ne pourrait pas atteindre les 44,5 ou 49,2 GW/h annoncés. Ils font valoir non seulement l'absence de fiabilité des mesures de vent, déjà traitée ci-dessus, mais encore une sous-estimation des pertes de charge découlant des périodes d'arrêt des machines.

A supposer même que l'efficience énergétique réelle n'atteigne pas les 49,2 GW/h annoncés en raison d'un mesurage excessivement optimiste de la vitesse du vent (cf. consid. 3d/bb supra), des périodes d'arrêts des machines destinées à éviter des projections de glace (réduction estimée à 3%, cf. consid. 6e infra) et à protéger l'avifaune (réduction estimée également à 5% consid. 11b infra), voire à d'éventuels changements climatiques (cf. rapport KohleNusbaumer p. 26), le parc éolien atteindra selon toute vraisemblance, avec un choix adéquat des modèles, une performance située raisonnablement entre 35 et 40 GW/h. Il convient par ailleurs de rappeler qu'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 au stade de la planification et de l'étude d'impact (ici conçue en une seule étape).

Une production annuelle entre 35 et 40 GW/h est pratiquement deux fois supérieure au seuil fixé à l'art. 9 al. 2 OEne (20 GW/h) pour qu'un nouveau parc éolien soit considéré comme une installation revêtant un intérêt national. En d'autres termes, le parc éolien litigieux a 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 cinq à six fois plus faible que celle de la centrale d'Hauterive [FR], qui produit de l'électricité [230 GW/h/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'éolien n'est ni pilotable ni réglable, qu'il est par nature aléatoire et intermittent, qu'il n'est donc ni fiable ni prévisible, que la variation de la puissance injectée est très rapide et de grande amplitude de sorte qu'elle difficile à intégrer dans un réseau, qu'il n'assure aucune sécurité d'approvisionnement et qu'il nécessite une puissance identique installée "à côté", pour couvrir les périodes sans vent ou de vent faible, que le subventionnement de cette technologie au détriment des autres ne peut aboutir qu'à une allocation sous-optimale des ressources, contraire à l'intérêt public et qu'il conviendrait de s'attacher plutôt à réduire la consommation énergétique, à valoriser le potentiel énergétique des installations photovoltaïques, hydrauliques et micro-hydrauliques. En effet, 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 (AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2d).

Enfin, il faut rappeler que la société VO Energies Eole SA est partie du groupe VO Energies Holding SA, appartenant majoritairement aux communes de Vallorbe, Orbe, Ballaigues, Vaulion et Montcherand, l'abréviation VO signifiant "Vallée de l'Orbe". Selon le rapport 47 OAT/RIE, la propre production hydroélectrique actuelle de VO Energies, de 15 GW/h, couvre de 20 à 25% de la consommation électrique régionale, les 75% manquant étant achetés sur le marché de l'électricité. Le but du projet est de réduire significativement la dépendance de VO Energies face au marché de l'électricité en augmentant la production locale d'énergie (rapport p. 7). Ainsi, avec une production supplémentaire estimée entre 35 et 40 GW/h, la société pourra plus que tripler sa production.

f) Ne changent rien à ce qui précède les pièces déposées par les recourants (notamment www.wind-data.ch, onglet "outils", puis "profil des vents"; article paru dans 24Heures du 16 avril 2018; extrait du site internet de Pierre Honsberger Environnement et Planification; SI-REN SA, Prévisions de production pour le parc éolien EolJorat Sud, 3 octobre 2017, et ses annexes; Jean-Bernard Jeanneret, Analyse de productivité du parc éolien Sur Grati, 15 mars 2017; SI-REN SA, Eoljorat Sud EJS8 Windfarm, Garrad Hasan Energy Assessment, 4 septembre 2017; Paysage Libre Suisse, communiqué de presse, 21 août 2017; RSC GmbH, Energy Yield Assessment for Wind Turbines, Wind Farm EolJorat Switzerland, 29 août 2017; Linnemann/Vallana, Windenergie in Deutschland und Europa, VGB PowerTech 6/2017; SuisseEole, news, 13 octobre 2016; Energie Zukunft Schweiz, Investitionen in Erneuerbare-Energie-Anlagen Schweizer Energieversorger und institutionnelle Investoren, 7 septembre 2016; UBS, De nouvelles énergies pour la Suisse, 2 mars 2016; Jeanneret, Parcs Eoliens Suisses: Quelle productivité?, septembre 2015; BirdLife Suisse, éoliennes sans pales, Info mars 2015; OFEN, statistique suisse de l'électricité, 2015; article paru dans 24Heures des 2 et 3 novembre 2013; Enercon, Spezifikation, Zuwegung und Kranstellfläche E-115, 21 février 2013; Organisation météorologique mondiale, Guide des instruments et des méthodes d'observation météorologiques, vol. WMO-No. 8, 2010, p. I.5-14; Kaimal/Finnigan, Atmospheric Boundary Layer Flows, Their structure and measurement, Oxford University Press, 1994, p. 10-13).

g) 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 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) (AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 2d). 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.

       IV.             Bruit

1.                      Bruit

4.                      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 de l'ordonnance du 15 décembre 1986 sur la protection contre le bruit [OPB; RS 814.41] 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; 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.

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; AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 3a; AC.2013.0263 du 2 mars 2015 consid. 4b et les réf. citées; cf. aussi OFEV, Détermination et évaluation du bruit de l'industrie et de l'artisanat, Berne 2016, p. 36; voir également Jean-Baptiste Zufferey, Eoliennes: mesures économiquement supportables de protection contre le bruit, DC 2/2013 p. 63 ss).

Pour le surplus, il découle du rapport 47 OAT/RIE (p. 51 s.) que les auteurs ont appliqué la méthode EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Versuchsanstalt für Industrie, Bauwesen und Gewerbe [institut interdisciplinaire de recherche pour les sciences des matériaux et le développement de technologies du Domaine des EPF], rapport 452 460) intitulée "Evaluation des émissions de bruit et mesures de limitation des émissions pour les installations éoliennes". Cette méthode est préconisée par l'OFEV (Fiche d'information de l'OFEV sur le bruit des installations éoliennes, version du 5 mai 2011, p. 2) et se fonde sur la norme internationale ISO 9613-2 (Atténuation du son lors de la propagation à l'air libre – méthode générale de calcul).

A cet égard, on ne voit pas de motif, dans la présente affaire, de remettre en question le mode de détermination du bruit fixé par le Conseil fédéral dans l'OPB (avec à la base une méthode préconisée par l'EMPA qui applique la norme internationale ISO 9613-2 modifiée sur quelques points mineurs), ni de discuter le contenu de la norme ISO 9613-2, pas plus que d'examiner si les valeurs de planification de l'annexe 6 OPB sont correctes, compte tenu de la gêne provoquée par le bruit des installations auxquelles cette annexe s'applique. En d'autres termes, il faut retenir sans plus ample examen que l'ordonnance est conforme à la loi (AC.2016.0243-0249 du 30 septembre 2019 consid. 3a; ATF 126 II 399 consid. 4).

b) Dans le rapport 47 OAT/RIE (p. 54), les niveaux sonores sont mentionnés avec un écart type allant de -6 dB(A) à +3 dB(A) dans les premiers 1000 mètres (depuis chaque machine), afin de prendre en considération l'incertitude inhérente aux paramètres utilisés dans le calcul de propagation (données des émissions, spectre d'émission, caractéristiques des vents, etc.), de sorte qu'en tenant compte d'une incertitude de 1 dB(A) vis-à-vis des valeurs d'émission, l'écart type serait de -7 dB(A) à + 4 dB(A). Pour les recourants, si la marge d'erreur de 4 dB(A) devait se confirmer, les éoliennes ne pourraient tout simplement pas fonctionner au risque de contraindre les voisins du projet à déménager et à quitter purement et simplement la région. Cette argumentation est erronée; il faut rappeler ici que le niveau Lr, déterminé selon l'annexe 6 OPB, est une valeur moyenne. En principe, la détermination du niveau de bruit doit comporter des indications sur le degré d'imprécision ou d'incertitude. Cette marge d'incertitude ne doit cependant pas être interprétée comme une marge d'erreur qui impliquerait une correction de la valeur moyenne. C'est bien, selon la jurisprudence, la valeur moyenne (niveau Lr) est qui est déterminante pour apprécier le respect des valeurs limites (ATF 126 II 480 consid. 6; arrêt TF 1C_161/2015 du 22 décembre 2015 consid. 4.1). Par conséquent, l'indication d'une marge d'imprécision de -7/+4 dB(A) ne signifie pas, contrairement à ce que laissent entendre les recourants, qu'il faudrait ajouter 4 dB(A) au niveau Lr, pour déterminer si les valeurs limites sont respectées. Cette marge n'implique donc pas une correction de la valeur moyenne à la hausse, seule cette dernière étant déterminante.

Les sites d'implantation des éoliennes, tous en aire forestière, sont en degré de sensibilité III, de sorte que les valeurs de planification à respecter (Lr en dB(A)) sont, pour les habitations, de 60 dB(A) le jour et de 50 dB(A) la nuit, respectivement, pour les locaux d'exploitation, de 65 dB(A) le jour et de 55 dB(A) la nuit (art. 42 al. 1 OPB). Le rapport 47 OAT/RIE rappelle toutefois que les éoliennes fonctionnent dès que le vent est suffisamment important pour actionner les pales, sans distinction entre le jour et la nuit. Les valeurs nocturnes (50 dB(A)) sont donc les plus contraignantes, du moins pour les bâtiments d'habitation. En effet, les locaux d'exploitation ne sont occupés que la journée, de sorte que ce sont les valeurs diurnes (65 dB(A)) qui doivent être respectées à leur égard. Selon le rapport 47 OAT/RIE (voir cependant la note technique du 25 janvier 2016 citée au consid. 4c infra), ces exigences légales sont observées, les valeurs étant au maximum de 48,1 dB(A) pour les habitations du lieu-dit Le Plâne et les habitations Le Suchaux, Poimbeuf et Le Rosay, respectivement de 56,3 dB(A) pour les chalets d'alpage (exploitations) de Sur Grati, Premier et Les Auges.

Le rapport 47 OAT/RIE indique avoir tenu compte d'une valeur garantie du niveau de puissance sonore LwA de 106,5 dB(A) pour le modèle Enercon E-115 à 3 MW de puissance nominale. Il précise que, sur la base des informations fournies par le constructeur (janvier 2014), les valeurs LwA sont connues pour différentes conditions de vent, mais que le spectre d'émission pour la hauteur de moyeu considérée (149 m) n'est pas encore disponible, si bien qu'il doit être "construit" à partir des données existantes et des informations connues pour des éoliennes fabriquées par le même constructeur Enercon (p. 49).

En tout état de cause, le rapport 47 OAT/RIE (p. 57) préconise d'une part un suivi acoustique au niveau de différentes façades exposées, après la réalisation du parc éolien. En cas de dépassement, des mesures de réduction du bruit (bridage des éoliennes les plus nuisibles en termes de pollution sonore [selon les porteurs du projet bridage pendant la nuit ou lorsque certaines conditions venteuses se présentent, voire arrêt des machines responsables des puissances maximales]) ou de protection des locaux sensibles touchés (installation de bow-window) devront être étudiées (dispositif faisant l'objet de la mesure intégrée Brui_04, annexe 11.15 [pièce 8.2] du rapport 47 OAT/RIE p. 72). Il relève d'autre part que les simulations ayant été effectuées sur la base de données encore lacunaires provenant du constructeur, des vérifications des résultats devront être menées une fois les informations complémentaires reçues (p. 57).

c) Cela étant, dans son arrêt du 2 mars 2015 relatif au projet éolien de Sainte-Croix, rendu après la rédaction du rapport 47 OAT/RIE, la CDAP a considéré, contrairement à ce qui avait été retenu dans ce rapport, que l'on ne pouvait admettre de manière systématique que la somme des corrections des niveaux K2 + K3 soit de 2 dB(A) au lieu de 4 dB(A). A la suite de cet arrêt, le bureau Honsberger a établi une nouvelle note technique du 25 janvier 2016 intitulée "Etat des lieux à fin 2015 en matière de bruit et d'avifaune", revoyant l'évaluation des nuisances sonores du parc éolien Sur Grati en tenant compte d'une valeur de la somme des corrections de niveaux K2 + K3 de l'ordre de 4 dB(A). La note, qui ajoute avoir déterminé les émissions sonores sur la base des données fournies par la société Enercon (février 2015), précise que le modèle d'éolienne préconisé pour le parc éolien Sur Grati peut être équipé, au titre de mesure d'accompagnement, d'un profilé dentelé sur le bord de fuite appelé "peigne de bord de fuite" (système TES pour Trailing Edge Serration). Ce système permet de réduire les turbulences en bout de pale et conséquemment de diminuer le niveau sonore lorsque l'éolienne fonctionne (p. 5).

La note comprend, toujours en application du principe de précaution, une nouvelle mesure intégrée Bruit_06, prévoyant que lors du choix définitif du modèle d'éoliennes, le maître d'ouvrage portera une attention particulière aux caractéristiques des machines en matière de limitation des émissions sonores, en particulier s'agissant du profilage des pales et de la réduction des bruits aérodynamiques tels que la présence de "winglet" à l'extrémité des pales, le carénage aérodynamique (revêtement) et le système TES, ces éléments devant être intégrés dans le cahier des charges de l'appel d'offre des fournisseurs.

La note confirme que les valeurs limites légales demeurent observées, les niveaux de bruit atteignant au maximum 49,9 dB(A), respectivement 48,9 dB(A) avec le système TES, pour les