Energie éolienne offshore

 

 

               L’Energie éolienne n’est pas à proprement parler une énergie marine, mais son exploitation en mer présente des caractéristiques particulières:

 -Le vent est plus fort et plus constant en mer qu’à terre, si bien que la productivité par des éoliennes est meilleure.

 -La mer offre de grands espaces libres d’obstacles, où l’implantation des machines est possible en concertation avec les autres usagers de la mer.

 

            L’implantation d’éoliennes en mer est plus difficile qu’à terre. Le fait que l’éolienne soit entouré d’eau amène en effet les contraintes suivantes:

- L’éolienne est soumise mécaniquement non seulement aux efforts du vent sur les pales et la structure, mais aussi aux efforts créés par la masse d’eau alentour. Ainsi le dimensionnement pour la tenue au chargement extrême et à la fatigue sera différent pour l’éolienne offshore (traînée du courant, impacts de vagues, parfois déferlantes, en plus des efforts du vent et des tempêtes) que pour l’éolienne à terre (vent fort et bourrasques).

- L’éolienne doit être fermement ancrée sur le fond marin. Pour reprendre les efforts, la fondation doit résister à un couple de renversement aggravé par le bras de levier accru de la profondeur d’eau. Des structures flottantes sont également envisagées à plus long terme, elles réduisent la contrainte sur la profondeur des fonds.

- L’installation des éoliennes en mer ne peut être réalisée que par des moyens d’intervention suffisamment puissants pour offrir une assise stable à la grue chargée du montage des différents éléments.

- Le raccordement électrique nécessite l’installation de cables sous-marins, jusqu’à la côte, qui peut être distante de plusieurs kilomètres, (voire dizaines de kilomètres lorsque les fonds l’autorisent comme en Mer du Nord). Pour les grandes distances, il faut éventuellement un acheminement en courant continu et associer des convertisseurs électroniques de puissance.

- La maintenance des éoliennes est plus compliquée qu’à terre. Il n’est pas toujours possible d’accéder aux éoliennes, en particulier lorsque le temps est mauvais. Si une panne survient, il peut se passer plusieurs jours avant la réparation, ce qui entraine une perte de production.

      Toutes les difficultés techniques mentionnés plus haut conduisent à favoriser l’utilisation de machines aussi puissantes que possible dans le but de baisser le prix de revient de l’énergie. En effet:

- Pour une puissance de ferme donné, plus l’éolienne est grande, moins il faut installer et maintenir de machines.

- Pour une profondeur d’eau donné, plus l’élienne est grande, moins le coût relatif des fondations est sensible.

Dans le même but, il est également souhaitable que la puissance totale de la ferme soit la plus grande possible:

- Lors de la construction, les coûts relatifs au développement et à la mobilisation des moyens d’intervention sont alors mieux rentabilisés

- Un câble de liaison électrique et un raccordement au réseau correspondent à des coûts qu’il convient d’utiliser au mieux en injectant le maximum d’énergie possible.

 

      Dans l’état actuel du développement, les éoliennes offshore ont une puissance unitaire de 2 à 5MW. Le rotor a un diamètre voisin de 100m. Elles sont implantées dans 10 à 20m d’eau. La durée équivalente de fonctionnement à pleine puissance est fréquemment supéieure à 3300h. Une ferme offshore a une densité de puissance d’environ 6MW/km2 d’étendue, soit une productivité de plus de 20 millions de kWh par km2 et par an.

      Les coûts d’investissement et le prix de revient de l’énergie dépendent des conditions précises du projet: profondeur d’eau, qualité du sol, distance de raccordement, nombre et puissance unitaire des éoliennes. Dans l’état actuel de la technologie, l’investissement varie de 1500 à 2500€/kW, voire 3000€/kW dans des conditions difficiles (1650€/kW pour la ferme d’Horns Rev de 160 MW installé fin 2002 à 17 km des côtes du Danemark).

      Les premières fermes offshore ont été mises en service au début des années 1990. A la fin Août 2004, 331 éoliennes étaient implantées en mer (toutes en Europe), pour une capacité cumulé de 612MW et des milliers de mégawatts sont en projet.

 

 

La nécessité industrielle de réaliser des fermes de grande puissance pour atteindre des coûts acceptables entraîne un besoin important de financement. Les projets éoliens offshore sont des projets ambitieux qui mettent en jeu de grosses sommes d’argent. Les investisseurs et les organisations bancaires qui s’engagent pour une longue durée (environ 20 ans) ont avant tout besoin d’une bonne visibilité sur la rentabilité à terme des projets. La signature de contrats de rachat de l’énergie à des tarifs suffisants et garantis est essentielle pour que les projets soient lancés.  L’offshore nécessite des moyens maritimes lourds, que l’industrie parapétrolière offshore connaît bien. Ces moyens doivent toutefois être adapté aux problèmes particuliers de l’éolien (levage à grande hauteur) et les contracteurs ont besoin d’une confiance suffisante dans le marché futur afin d’entreprendre la construction des navires requis.

La livraison vers la côte de grandes quantité d’énergie pose des problèmes d’intégration dans le réeau électrique. De nouvelles lignes haute tension peuvent être néessaires si on désire profiter d’une ressource locale abondante. Le processus d’instruction et de construction de nouvelles lignes est long (7 à 10 ans).

Tous ces éléments ne peuvent être satisfaits que par une volonté politique clairement affiché et suivie sur une longue période comme cela l’a été dans le passé lors du développement des réseaux électriques.

Certains pays se sont engagés dans cette voie, ce qui permet à l’Europe d’avoir une expérience dans ce domaine.

 

La croissance de la puissance installé conduira dans le futur à des coûts d’investissement plus faibles que ceux renconté aujourd’hui. La rapidité de cette décroissance dépendra de l’effort consenti pour industrialiser plus ou moins vite la filière.

Le coût de l’énergie éolienne offshore est actuellement de 70 à 100€/MWh. Ce coût baissera au niveau de 40 à 60€/MWh avec le développement des fermes. Signalons que l’Allemagne a publié une nouvelle tarification pour l’éolien offshore. Les tarifs de rachat vont de 62 à 91€/MWh en 2005 et doivent baisser à 55€/MWh en 2013. Ces coûts intègrent l’ensemble des dépenses durant toute la vie de la ferme (20 à 30 ans), y compris le démantelement.

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