Alors, qu’est-ce que l’éolien offshore flottant exactement ?

Les éoliennes terrestres se trouvent partout, des tropiques à l’Arctique. Il y a trois décennies, les développeurs ont commencé à les mettre sur des fondations fixes en mer, ce qui a déclenché l’essor du marché de l’éolien offshore, qui a ajouté 6,1 gigawatts de nouvelle capacité en 2019.

Plus récemment, l’industrie éolienne s’est lancée dans une entreprise encore plus ambitieuse : mettre les turbines sur des plateformes flottantes dans l’eau, plutôt que sur des fondations fixes. Maintenant sur le point d’atteindre la maturité commerciale, l’éolien flottant a le potentiel de devenir l’un des plus importants nouveaux marchés d’énergie renouvelable.

Alors, qu’est-ce que l’éolien offshore flottant ?

C’est à peu près exactement ce à quoi cela ressemble. Au lieu de mettre une éolienne sur une fondation fixe dans la mer, vous la fixez à une structure qui flotte dans l’eau. La structure est attachée au fond marin pour l’empêcher de dériver vers une plage ou un couloir de navigation.

Les conceptions actuelles d’éoliennes flottantes envisagent d’utiliser des turbines offshore standard, des câbles d’exportation et des matériaux d’équilibre des installations. La principale différence entre l’éolien offshore flottant et l’éolien offshore à fondation fixe est que ce dernier est limité à des profondeurs d’eau allant jusqu’à environ 165 pieds.

Comment fonctionne l’éolien offshore flottant ?

Pour maintenir les turbines à la verticale, les fondations flottantes reposent sur le principe de l’iceberg : La plupart de la masse est sous l’eau.

A Hywind Scotland, le seul parc éolien flottant commercial au monde aujourd’hui, chaque turbine Siemens SWT-6.0-154 a une masse de tête de tour d’environ 350 tonnes et repose sur une fondation avec environ 6 060 tonnes de lest solide et un déplacement de quelque 13 230 tonnes.

Pourvu que l’eau sous la turbine soit suffisamment profonde, la forme de la fondation peut ne pas avoir beaucoup d’importance. Dans la pratique, cependant, les développeurs de fondations flottantes se sont concentrés sur des conceptions qui vont être bon marché à construire et faciles à travailler du point de vue des opérations et de la maintenance.

Cela laisse encore beaucoup de place à l’imagination : Chaque développeur a un concept différent et un argument convaincant pour expliquer pourquoi il est le meilleur. Quatre conceptions de base dominent le marché aujourd’hui.

Utilisant son expérience dans l’industrie pétrolière et gazière, Equinor (anciennement Statoil) a basé sa plate-forme flottante pionnière Hywind sur une conception de bouée à espar qui s’appuie sur la gravité pour la stabilité. La bouée-espar est assemblée en sections et s’étend jusqu’à environ 260 pieds sous la surface de la mer, ce qui la rend appropriée pour des profondeurs d’eau comprises entre 310 et 390 pieds environ.

D’autres développeurs, tels que Principle Power et Hexicon, favorisent une conception de plateforme semi-submersible qui s’appuie sur la flottabilité pour la stabilité et convient à des tirants d’eau moins importants. Les critiques notent que la grande taille des structures pourrait restreindre la manœuvrabilité dans les ports.

Un troisième design, défendu par le fondeur français Ideol, est une barge carrée qui contient un bassin d’amortissement pour maintenir la stabilité de la turbine. Comme le modèle semi-submersible, ce modèle est adapté aux eaux moins profondes, et Ideol vante le fait que sa fabrication en béton est pratique du point de vue du contenu local.

Enfin, un concept appelé la plate-forme à pattes de tension s’appuie sur un système d’amarrage tendu pour assurer la stabilité. Cela permet à la structure d’avoir une empreinte physique plus petite et d’être potentiellement moins chère que les modèles concurrents. L’entreprise danoise Stiesdal Offshore Technologies est à la tête du développement de ce concept avec un produit appelé TetraSpar.

Lequel de ces concepts l’emportera ?

Equinor a été la première entreprise à construire un parc éolien flottant à l’échelle commerciale, et à ce jour, son concept Hywind est le seul à avoir un bilan opérationnel significatif.

Le géant norvégien de l’énergie affirme avoir pu réduire les coûts jusqu’à 70 % entre son premier projet de démonstration, au large de l’Écosse, et son parc éolien commercial de 30 mégawatts. Il s’attend à réduire les coûts de fondation jusqu’à 50 % supplémentaires pour Tampen, un projet de 88 MW qui devrait entrer en service au large des côtes norvégiennes en 2022.

En février, Sebastian Bringsværd, responsable du développement de l’éolien flottant chez Equinor, a cité un objectif de coût de 40 à 60 € (44 à 66 $) par mégawattheure d’ici 2030. Ces réductions rapides des coûts pourraient donner à Equinor l’avantage dans les prochains appels d’offres pour l’éolien offshore flottant.

Mais une analyse de mai 2019 des chiffres des projets à venir collationnés par IHS Markit a révélé que 90 % de la capacité éolienne offshore flottante sera probablement installée sur des plateformes semi-submersibles, Principle Power étant en tête du marché.

Comment les éoliennes offshore flottantes sont-elles installées ?

La fondation de la bouée à espar d’Equinor est essentiellement un cylindre d’acier creux qui peut être remorqué sur le site avant d’être partiellement rempli d’eau et de lest pour le forcer à rester debout. La dernière itération de la fondation a besoin d’au moins 345 pieds d’eau lorsqu’elle est à la verticale, ce qui signifie que l’installation de la turbine se ferait très probablement en mer, comme avec les fondations traditionnelles.

Avec d’autres conceptions de fondations, la profondeur minimale requise est beaucoup plus faible – de sorte que l’installation des turbines pourrait se faire à terre, les turbines et les fondations entièrement assemblées étant ensuite remorquées sur le site, ce qui réduit considérablement les coûts.

Pourquoi quelqu’un voudrait-il faire flotter une éolienne ?

Poser des turbines sur des flotteurs permet à un développeur d’accéder à des eaux plus profondes, ce qui signifie plus de sites de projet potentiels et beaucoup plus de capacité potentielle.

Quelque 60 % des ressources éoliennes offshore disponibles aux États-Unis sont hors de portée des turbines à fond fixe, y compris pratiquement toute la côte ouest, selon une déclaration de 2017 de l’organisme industriel WindEurope,

En Europe, l’éolien offshore flottant pourrait fournir 4 térawatts supplémentaires par rapport au niveau déjà leader de la capacité à fond fixe du continent. Et au Japon, les fondations flottantes seront essentielles au développement d’un secteur éolien offshore qui pourrait offrir 500 gigawatts de capacité.

Au delà de la capacité à capturer de vastes ressources énergétiques inexploitées, l’éolien offshore flottant est également porteur de promesses industrielles importantes. Pour les États-Unis, ce pourrait être un moyen d’entrer dans un secteur des énergies renouvelables auquel le pays a jusqu’à présent à peine pu se qualifier. Et les compagnies pétrolières et gazières européennes, qui semblent de plus en plus déterminées à rejoindre la transition énergétique, considèrent l’éolien flottant comme un domaine où leur expérience offshore existante peut rapporter de beaux dividendes.

Qui se lance dans le jeu ?

Les compagnies pétrolières et gazières européennes, pour commencer. Equinor est l’exemple le plus notable, mais Royal Dutch Shell émerge comme un acteur majeur, et l’entrepreneur italien Saipem a dévoilé une plateforme l’année dernière.

Le français Total a fait son entrée sur le marché en mars et a acquis au début du mois une participation de 20 % dans le projet Eolmed en Méditerranée qui utilisera la fondation d’Ideol et les turbines MHI Vestas.

Ces acteurs semblent désireux de concurrencer ou de s’associer à une foule de développeurs indépendants de plateformes flottantes, comme Ideol, Principle Power et Stiesdal Offshore. Dans le même temps, les majors pétrolières pourraient assumer des rôles de développement de projets et de propriété d’actifs. À cet égard, elles pourraient concurrencer les développeurs de parcs éoliens offshore établis tels que Ørsted et Iberdrola.

Ørsted n’a pas encore révélé de projets d’éoliennes offshore flottantes, mais EDP Renewables et Engie ont uni leurs forces sur le projet WindFloat Atlantic (aux côtés de la société pétrolière et gazière espagnole Repsol), et Iberdrola a annoncé deux projets pilotes en mars.

Enfin, il y a les fabricants d’éoliennes. Les leaders de l’éolien offshore tels que Siemens Gamesa, MHI Vestas et GE sont restés à l’écart des subtilités de la conception des fondations flottantes, mais ils n’ont guère à s’inquiéter. Les turbines massives qu’ils lancent sont de plus en plus conçues pour fonctionner loin en mer sur des plates-formes flottantes, et le potentiel de marché qu’ils envisagent est impressionnant.

Où va le marché ?

Qu’il décolle ou non aux États-Unis, il ne fait aucun doute que l’éolien offshore flottant prend de la place au niveau mondial. Même à court terme, cela pourrait conduire à des développements intéressants dans le secteur de l’éolien offshore.

L’entreprise américaine Principle Power pourrait jouer un rôle de premier plan dans le développement de l’industrie, par exemple. Le Japon pourrait enfin développer l’éolien offshore. Et les majors pétrolières et gazières européennes pourraient vraiment s’imposer en tant qu’acteurs de l’énergie éolienne.

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