Les éoliennes offshore flottantes passent à plein régime

Imaginez produire 11 fois le besoin total en électricité mondial en n’utilisant que des éoliennes offshore. Cela pourrait être possible, selon la respectable Agence Internationale de l’Energie.

L’énorme potentiel que représente l’énergie éolienne a fait les grands titres des journaux dans le monde entier. Fin 2019, le géant norvégien de l’énergie Equinor a confirmé que son investissement massif dans le parc éolien offshore flottant Hywind Tampen de 88 MW se poursuivait. Quelques jours plus tard, l’Agence Internationale de l’Energie publiait un rapport important révélant des faits étonnants. Il concluait que l’énergie éolienne offshore, pas seulement les parcs flottants mais aussi les structures ancrées pourraient générer 11 fois plus d’électricité que les besoins mondiaux et attirer 1 trillion de dollars d’investissements en capitaux d’ici à 2040. Il est clair que l’énergie éolienne a le vent en poupe.

Trois catégories d'éolien, selon l'implantation 

Fondamentalement, le secteur actuel de l’énergie éolienne peut être globalement réparti en trois catégories, en fonction du lieu d’implantation de l’éolienne et de la conception de sa fixation au sol. Ces trois catégories sont les suivantes : Les éoliennes terrestres (avec une fixation à terre), les éoliennes fixes offshore (avec une fixation au fond marin) et les éoliennes flottantes (montées sur une plateforme flottante) – voir Figure 1 page suivante. La technologie de l’Eolien Offshore Flottant se base sur une éolienne montée sur une structure flottante présentant l’avantage considérable de produire de l’électricité à des profondeurs supérieures à 60 mètres - là où les structures montées sur des supports fixés sur les fonds marins ne sont plus faisables.

Alors que la capacité de production d’énergie des éoliennes terrestres et offshore fixes s’est énormément accrue ces dernières décennies, de nombreux experts du secteur pensent que la technologie de l’Eolien Offshore Flottant pourrait représenter le plus grand potentiel de croissance future. Cela est dû à sa capacité à être implantée dans des eaux plus profondes, plus loin des côtes, où des vitesses de vent élevées et plus constantes réduisent les fluctuations de production d’électricité. Un autre « moteur » qui pourrait accélérer la technologie de l’Eolien Offshore Flottant est la résistance toujours plus grande du public face à l’implantation d’éoliennes terrestres, bruyantes et visibles.

Les premiers fruits ont été récoltés

L’Eolien Offshore Flottant attire plus d’attention du simple fait que « les fruits des branches les plus basses » qu’offrent de nombreux parcs éoliens terrestres et proches des côtes ont déjà été cueillis, autrement dit les mesures les plus simples ont déjà été prises. Bien sûr, il existe potentiellement des milliers d’autres sites pouvant accueillir des éoliennes terrestres et proches des côtes mais la résistance croissante des habitants à la pollution sonore et visuelle a également un impact sur ce potentiel. Il s’agit ici du syndrome du « NIMBY » ou « Pas dans mon jardin » qui se réfère aux installations d’infrastructures dont la société a généralement besoin, telles que des centrales électriques ou des décharges d’ordures, mais dont personne ne veut là où il habite.

PDG d’Equinor : 80% dans les eaux profondes

Cet ensemble de facteurs a pour conséquence d’attirer toujours plus l’attention sur la technologie de l’eof, qui peut être mise en œuvre dans des eaux plus profondes. En annonçant la décision finale d’Equinor de démarrer le projet Hywind Tampen de 88-MW, impliquant un investissement de près de 550 millions de usd, le CEO, M. Eldar Sætre a été très clair sur la décision de sa société :

Environ 80 pour cent du potentiel des ressources mondiales de l’éolien offshore est dans les eaux profondes », affirme-t-il.

« Et l'éolien offshore flottant peut jouer un rôle important dans la transition énergétique vers un approvisionnement mondial en énergie plus durable, » poursuit-il.

Le facteur déterminant dans la décision d’Equinor de mettre en œuvre ce projet est que l’électricité générée sera utilisée dans les plateformes pétrolières voisines de Gullfaks et de Snorre, réduisant ainsi directement l’utilisation du gaz et faisant baisser en conséquence les émissions de CO2 de 200 000 tonnes par an.

Tremplin vers 1 000 MW

Arne Eik, Responsable du développement commercial d’Equinor pour l’éolien offshore, explique que le projet Tampen n’est qu’un premier pas de la société vers des projets à échelle industrielle avec un haut niveau de rentabilité. « Le projet existant Hywind Scotland de 30 MW a prouvé que l’éolien offshore flottant fonctionne bien et le projet Hywind Tampen de 88 MW sera presque trois fois plus important, » affirme M. Eik.

« En quelques années, nous espérons réaliser un projet de 200 à 400 MW et nous serons alors assez avancé pour réaliser des projets à grande échelle de plus de 1 000 MW. J’ajouterai que nous réalisons des réductions de coûts de près de 40 % en passant du projet Hywind Scotland à celui de Hywind Tampen. Si nous voyons plus loin, nous sommes confiants que nous continuerons à réaliser des réductions de coûts importantes à mesure que nous passerons au stade supérieur avec le projet qui suivra Hywind Tampen. Hywind Tampen est clairement un projet de développement technologique et industriel, un tremplin vers la construction d’une industrie de grande importance qui crée de la valeur en produisant de l’énergie propre, tout en réduisant les émissions de CO2. »

Rythme rapide des premiers pas aux investissements massifs

Erik Rijkers, Directeur du développement des marchés et de la stratégie chez Quest Floating Wind Energy, un groupe de veille commerciale des marchés de l’éolien offshore flottant, affirme que bien que l’éolien offshore flottant n’en était qu’à ses premiers pas il y a cinq ans seulement et faisait face à plus de détracteurs que d’adeptes, il a d’ores et déjà parcouru un long chemin en termes de nouveaux modèles de flotteurs, de projets de démonstration, de projets pré-commerciaux et de nouveaux acteurs.

« L’entrée en scène de sociétés telles que Equinor, Repsol, SBM, Aker Solutions et plus récemment, Shell, a abouti a un changement radical d’approche pour la viabilité de ce jeune secteur et sa capacité à produire 50 ou 100 Unités Eoliennes Flottantes à un niveau de fabrication en série, » explique M. Rijkers. « L’éolien flottant est un marché qui évolue rapidement, » continue-t-il, « et l’Europe en a été le "banc d’essai" mondial ».

Le succès des projets récents que sont Hywind Scotland et Windfloat Atlantic permettront d’exporter cette technologie vers les États-Unis et l’Asie bien avant 2025. Cette transition vers des projets à grande échelle, aidée par d’importants soutiens financiers, aidera à améliorer l’efficacité et conduira à des réductions de coûts significatives. De notre côté, nous considérons que cette tendance rendra les projets européens plus faisables, et qu’ils seront soutenus par des aides supplémentaires des gouvernements pour le développement à long terme de l’éolien offshore flottant. »

De nombreux pays ne disposent que de sites marins à grande profondeur

Charlotte Obhrai, Professeur associé spécialisée dans la recherche de l’éolien offshore à l’Université de Stavanger en Norvège, est certaine que l’éolien offshore flottant a un avenir radieux.

« L’éolien est essentiel pour atteindre les objectifs énergétiques de demain » affirme-t-elle.

« Et dans de nombreux pays, les sites proches des côtes et plus faciles à atteindre sont déjà exploités. Certains pays comme le Japon n’ont aucun ou très peu de sites peu profonds. Ainsi, les sites en eaux profondes représentent l’avenir, et il appartient aux éoliennes flottantes. » Par ailleurs, continue-t-elle, les vitesses des vents sont en général plus élevées au grand large et la quantité d’énergie que vous pouvez produire monte à la puissance trois lorsque la vitesse du vent augmente.

Ainsi, même une petite augmentation de la vitesse moyenne du vent se traduit par une grande différence dans la quantité d’énergie produite, et la technologie se développe clairement pour exploiter ce potentiel. Bien sûr, il y a de nombreux défis à relever, en particulier pour ce qui est des coûts de construction et d’installation des fondations flottantes.

« De très nombreux concepts sont employés et testés, » poursuit Mme Obhrai. « Il y aura probablement de nombreux concepts différents puisqu’ils dépendent, pour un lieu précis, de nombreux facteurs tels que la profondeur du port le plus proche, les compétences et capacités de production locale, etc. »

Des perspectives positives, mais des tendances difficiles à extrapoler à l’heure actuelle

Matthew Hannon, Maître de conférence senior à l’Université de Strathclyde à Glasgow en Écosse, affirme que la tendance est claire et positive, même s’il faut être prudent quant à la rapidité avec laquelle la technologie de l’Eolien Offshore Flottant se développera. « Bien que les perspectives à long terme soient optimistes, aujourd’hui la technologie de l’Eolien Offshire Flottant a actuellement une très petite base installée, de sorte qu’il est difficile d’extrapoler avec confiance. Et tout échec de matérialisation d’un projet peut avoir des effets négatifs sur la confiance en cette technologie, » concède-t-il. « Néanmoins, si l’on prend tous les facteurs en compte, nous pouvons projeter une croissance constante dans la capacité mondiale de l’éolien offshore flottant d’ici à 2030.

Ce qui est important dans cette croissance, c’est qu’elle reflète fidèlement les taux de croissance enregistrés par le secteur de l’énergie des éoliennes fixes proches des côtes. Aussi, nous pensons que durant les années 2030, sauf problèmes inattendus, l’EOF, doté d’une base solide, passera vraiment au régime supérieur. L’éolien flottant sera considéré, comme l’est actuellement l’énergie des éoliennes fixes proches des côtes, comme un investissement énergétique légitime à bas risque avec des taux de croissance dynamique similaires. »

Une période passionnante en perspective

À quel rythme l’éolien offshore va-t-il croître ? Cette question pourrait faire l’objet de nombreuses interprétations. Mais la tendance est sans équivoque et il sera certainement intéressant de voir comment le marché et la technologie évolueront dans les prochaines années.

Les assemblages boulonnés sont-ils des maillons faibles ?

« La durée de vie des boulons est un sujet critique pour le secteur industriel éolien, car c’est le point le plus faible dans le calcul de la durée de vie des turbines.
Il semble y avoir un angle mort dans ce domaine, car les boulons ne sont pas considérés comme faisant partie des calculs de durée de vie standard, qui sont tous basés sur des codes aéroélastiques. »
David McMillan de l’Université de Strathclyde à Glasgow

« Prédire la performance et la fiabilité des assemblages boulonnés durant la vie des installations flottantes est un défi, tant en raison de leur taille physique que des rudes conditions environnementales des lieux où ils sont déployés. » Tomas Svendsen – Nord-Lock Group Norvège