Qu'est-ce que l'éolien offshore ?
La problématique du remplacement des énergies fossiles par les énergies renouvelables concerne les États, les collectivités territoriales, les entreprises et les consommateurs lambda…
Pour y trouver des solutions, les spécialistes en énergie ne cessent d'explorer de nombreuses possibilités. C'est dans contexte que les regards se tournent davantage vers l'éolien offshore.
Que le qualificatif "offshore" ne vous trompe pas. Cela n'a aucun lien avec les paradis fiscaux qui défraient la chronique ces dernières années. L'éolien offshore est une source d'énergie qui est créée grâce à l'énergie cinétique du vent, mais dans ce cas, les éoliennes ne sont pas terrestres. Pour tout savoir à son propos, suivez le guide SirEnergies.
Qu'est-ce qu'un parc éolien offshore ?
Le terme "éolien" est dérivé d'Éole, nom du dieu du vent dans la mythologie grecque. D'après les récits des auteurs antiques, trois différents personnages porteraient le même nom. Nous n'avons pas vocation à identifier clairement qui était considéré comme le véritable dieu grec Éole entre le fils d'Hippotès, le fils d'Hellen et le fils de Poséidon. C'est à un certain Éole qu'était attribué le pouvoir de maîtriser les vents.
L'éolien offshore est l'autre forme d'exploitation de l'énergie cinétique du vent pour produire de l'électricité en dehors de l'éolien terrestre ou onshore. Les installations d'éoliennes offshores se retrouvent au loin dans l'océan et le long des côtes.
Les éoliennes en mer et les éoliennes terrestres se différencient avant tout sur le plan de la structure. Les éoliennes marines sont susceptibles d'être installées à la fois au sol et ancrées au fond de l'océan, excepté les éoliennes flottantes. La plupart du temps, les éoliennes offshores se regroupent dans des fermes éoliennes en mer. Ces derniers comportent chacune une vingtaine à une cinquantaine d'éoliennes dotées de plusieurs mégawatts de puissance unitaire.
Fonctionnement de l'éolien offshore
Dans l'absolu, l'éolien offshore a le même mode de fonctionnement que l'éolien terrestre. Il a pratiquement les mêmes composants que ce dernier, à savoir :
- un mât,
- une hélice,
- un transformateur,
- une nacelle,
- le dispositif d'ancrage.
La nacelle d'une éolienne marine contient deux grues hydrauliques qui effectuent les opérations de manutention.
Les pales de l'hélice de l'éolienne tournent sous l'effet du vent et génèrent de l'énergie mécanique. L'énergie mécanique agit sur un générateur qui crée du courant électrique alternatif. Des câbles sous-marins transportent le courant alternatif vers un poste électrique installé à quelques mètres de l'éolienne. Un système de lignes souterraines se charge à son tour de convoyer le courant électrique vers le réseau électrique terrestre.
D'après le rapport 2017 de WindEurope, les fermes d'éoliennes offshores avaient une profondeur de 27 km dans les mers européennes, cette année-là. L'un des points qui distinguent les éoliennes installées sur les fonds marins de celles terrestres, c'est la résistance aux conditions extrêmes. Elles sont conçues pour faire face aux vents les plus violents et à la corrosion.
Selon WindEurope toujours, le facteur de charge des fermes éoliennes offshores en Europe varie de 29 à 48%. Pour information, le facteur de charge est le rapport entre le nombre d'heures de fonctionnement en équivalent pleine puissance et le nombre d'heures de fonctionnement théorique dans l'année.
Les différents types d'éolien offshore
La production d'énergie éolienne par les installations en mer se fait via quatre technologies.
L'éolienne offshore Grand large
L'éolienne offshore Grand large se caractérise par des flotteurs et un ancrage à câbles tendus. L'acheminement de l'énergie s'effectue par un raccordement électrique dynamique suivant le mouvement de l'éolien. En France, des projets d'installation de ce type d'éolien sont prévus. Selon les estimations, chaque installation servira à alimenter 40 000 habitants.
L'éolienne offshore WindFloat
L'éolienne offshore WindFloat est constituée de flotteurs semi-submersibles faits de trois colonnes ancrées sur le fond marin. Elle exploite la technologie Principle Power. Ce type d'éolienne s'installe de plus en plus par les géants de la fourniture d'énergie dans le monde.
L'éolienne offshore Spar
L'éolienne offshore de type Spar est caractérisée par son soubassement en cylindre d'acier lesté contrairement à la plupart des autres modèles qui ont un système d'ancrage. Elle s'installe en haute mer. Elle se retrouve généralement à plus de 800 m de fond, entre 95 à 130 m au large des côtes. Elle est exploitée dans les mers du nord de l'Europe.
L'éolienne offshore Free Floating
L'éolienne offshore Free Floating est la plus résistante. Elle est constituée de barges en béton, ce qui le rend apte à affronter des houles et des rafales de vent très violentes. L'installation de ce type d'éolienne en mer est complexe, mais sa performance est très élevée.
Avantages et limites de l'éolien offshore
L'éolien marin met à profit la platitude de l'océan où les vents sont confrontés à très peu d'obstacles. Cela permet aux hélices de faire fonctionner le générateur d'énergie à un rythme soutenu.
Selon les experts, à puissance égale, l'éolienne offshore est deux fois plus productive que l'éolienne terrestre. Cette famille d'éolienne a fait l'objet de nombreuses études scientifiques ces dernières années. En conséquence, les technologies employées pour en tirer parti sont très avancées. Quelle que soit l'âpreté des conditions maritimes, il est possible de mettre en place une ferme éolienne.
Limites de l'éolienne en mer
L'utilisation de l'éolien offshore pour profiter de l'énergie éolienne est limitée par le coût élevé du déploiement. Le coût d'un parc éolien marin est 30 à 50% plus élevé que le coût d'une installation terrestre. Cela est notamment dû aux ressources à investir dans les fondations et le raccordement électrique en mer. La maintenance des éoliennes en mer s'avère complexe et nécessite des coûts non négligeables.
De plus, bien que les vents soient relativement plus stables en haute mer que sur la terre ferme, l'intermittence se remarque également au niveau des éoliennes marines.
L'exploitation de l'éolien offshore dans le monde
L'éolien offshore est de plus en plus utilisé dans le monde pour réduire l'impact environnemental des énergies fossiles. Des États-Unis au Japon en passant par l'Allemagne, un certain nombre de pays du monde disposent déjà de parcs éoliens marins.
La palme d'or de l'exploitation de l'énergie éolienne produite en mer revient aux pays d'Europe du Nord. Dans cette région du monde, les vents circulent à une vitesse moyenne supérieure à 8 m/s, à 50 m de hauteur. Cela implique une densité de puissance excédant les 600 W/m².
La première ferme éolienne offshore a été mise en place au Danemark en 1991. Le pays est aujourd'hui très avancé dans le secteur. Le Royaume-Uni est également le leader en la matière.
En 2011, la France a lancé son premier appel d'offres pour l'installation d'éoliennes marines. Le long de certaines côtes françaises comme en Bretagne s'aperçoivent des éoliennes offshores qui devraient fournir de l'électricité à des milliers de ménages dans les prochains mois.
En définitive, l'éolien en mer revêt malgré tout un intérêt économique et écologique de taille. C'est l'une des solutions pour effectuer un mix énergétique à partir de sources renouvelables.