Qu’est-ce que l’éolien offshore ?

Dans la mythologie grecque Eole est le dieu du vent, c’est donc assez logiquement qu’un système permettant de créer de l’électricité à partir du vent fut appelé éolienne, mais qu’est-ce que l’éolien offshore ?

L’éolienne est un moteur, mû par le vent, par le biais d’une ou de plusieurs hélices, ou dans certains cas par un cylindre munit d’encoches de prise au vent. Le but de la structure étant de fabriquer de l’électricité. Et l’éolienne offshore est une éolienne, mais située en mer. Elle repose sur une plateforme flottante ou non, elle-même arrimée au plancher océanique.

Qu’est ce que l’éolien offshore ?

Quand on parle d’éolien offshore on fait en fait référence à la partie de l’électricité produite en mer par les éoliennes qui y sont implantées.

L’éolienne offshore

L’éolienne offshore est donc une éolienne placée en mer, qui comme sa cousine terrestre produira de l’énergie renouvelable et décarbonée. Mais en profitant de la puissance accrue des vents marins, et d’un large espace sans obstacle, qui ne nécessitera donc pas de terrassement. Il y a deux façons pour faire se rencontrer Eole et Poséidon :

L’éolienne posée

Qu'est-ce que l'éolien offshore - eolienne

Elle repose sur des fondations maçonnées au fond de l’eau, un peu comme si un phare avait poussé là. A plus de 30 ou 40 mètres de fond, la construction de l’éolienne posée n’est plus compétitive économiquement. Il faut alors réfléchir à implanter le second type d’éolienne.

L’éolienne flottante

Elle est plus adaptée aux endroits où l’eau est plus profonde. Le principe est que l’éolienne repose cette fois-ci sur une plateforme flottante, et que cette dernière est reliée à un poids gisant au fond, par des câbles. Il est facile de comprendre que plus il y a de fond, moins c’est intéressant d’avoir une éolienne posée.

Historique

Le pays pionnier de l’éolien offshore est sans réelle surprise le Danemark. C’est en 1991 qu’ils installent les premiers modèles au large de leur littoral côtier. Tout commence donc il y a 27 ans avec l’installation de modèles ressemblant aux terrestres, tout proche des côtes danoises. Ces premiers modèles sont bien entendu des éoliennes posées. Le pays développe ensuite des modèles plus performant car adaptés à la situation particulière du milieu marin.

Puis à partir des années 2000, c’est le Royaume-Uni qui s’y met. Fort de sa position insulaire, le gouvernement anglais lance un gigantesque programme de développement de l’éolien offshore. La couronne britannique aura installé en un peu plus de 15 ans, quasiment 1500 éoliennes offshores ! Soit plus de la moitié du parc international.

Aujourd’hui, en Europe, c’est entre 200 et 400 éoliennes en mer qui sont installées chaque année, avec un rythme qui tend à s’accélérer.

Qu’est-ce que l’éolien offshore : fonctionnement

Une éolienne offshore produit de l’électricité grâce aux vents qui vont entrainer la rotation de ses pales.

La rotation

Le rotor est la pièce qui supporte les pales, le rotor est monté au bout d’un mât métallique, pour qu’il soit plus haut. En effet, les vents sont plus forts en hauteur. Ce mât a une hauteur très variable, en fonction de l’endroit où sera placée l’éolienne, il peut faire entre dix et cent mètres de haut. Il y a en général trois pales sur le rotor, mais cette valeur peut être différente.

Transformation en électricité

Le rotor entraine un arbre de transmission qui se situe dans la nacelle. La nacelle est la partie faisant la jonction entre le rotor et le mât. Cette transmission va elle-même entrainer la rotation d’un alternateur, qui va produire de l’électricité, sous forme de courant alternatif. Il faut une vitesse de vent minimum pour que les pales puissent démarrer et produire. Cette vitesse est d’à peu près 15 km/h, et il y a une vitesse du vent à partir de laquelle l’éolienne ne produira plus, pour des raisons de sécurité, cette vitesse est de 90 km/h.

Mise aux normes de la production

L’intérieur du mât n’est pas un simple tube vide, la place à l’intérieur est utilisée pour abriter un transformateur électrique. Cette pièce est nécessaire pour relever la tension, trop basse, fournit par l’alternateur. Cette étape est indispensable pour que l’électricité puisse être injectée sur le réseau. Un câble relie donc chaque éolienne au continent jusqu’à un poste de livraison.

La production

Les éoliennes offshores profitant des vents puissants qui soufflent en mer, elles sont plus grandes et plus puissantes que celles que l’on trouve sur la terre ferme. A titre de comparaison, une éolienne terrestre va avoir une puissance nominale, en moyenne, d’à peu près 3MW, alors qu’un modèle en mer aura lui une puissance de 4 à 8 MW.

En France, le parc éolien en cours de réalisation à St Nazaire comportera à terme, 80 éoliennes d’une puissance de 6 MW chacune, ce qui portera donc la puissance du champs d’éoliennes à 480 MW.

Actuellement on estime que la production d’électricité mondiale, par le biais de l’éolien est de 4%. 91% de la production mondiale par éolien offshore sont réalisés en Europe, dont 41% par le Royaume-Uni et 33% par l’Allemagne.

Les pays qui développent le plus ce type de production électrique sont en ce moment la Chine, les Etats-Unis, l’Allemagne et l’Inde. Par exemple la Chine par l’entremise de la société Xinjjiang Glodwin Science and Technology a installé des turbines éoliennes pour un total de 8 Gigawatts ! Le Danemark en 2015, grâce à l’entreprise Vestas installa 7.3 Gigawatts, et les Etats-Unis à la même date, ‘que’ 5.9.

En France

Si vous habitez en France, ou que vous connaissez un peu sa réputation administrative, vous devez déjà savoir que monter une éolienne offshore au large des belles côtes de l’hexagone ne se fait pas en 5 minutes…

Donc, logiquement, la France est très en retard. Surtout quand on pense que le pays de Molière est le deuxième mondial en terme de territoire maritime, juste derrière les USA.

Tout début 2018, donc maintenant, commencera la production électrique de la toute première éolienne offshore française. Appelée Floatgen, elle est située à 22 kilomètres au large du Croisic, c’est une éolienne flottante, comme celles qui ont été installées en Ecosse et qui sont capables d’alimenter 20 000 foyers en électricité.

Pourquoi est-ce si long ? Comme le souligne Matthieu Mounier, le responsable du pôle offshore pour l’association France énergie éolienne (FEE), « Il y a un volontarisme et une culture des énergies renouvelables chez nos voisins européens qui ont longtemps manqué à la France ».

Des contraintes techniques

Qu'est-ce que l'éolien offshore - eolienne off shore

On l’a vu il y a deux types d’éoliennes offshore, les posées et les flottantes. Quatre parcs d’unités flottantes sont en préparation en France depuis de très longues années. Et ils devraient très certainement être mis en production en 2022.

En construisant des éoliennes de type flottantes, comme Floatgen, on peut plus s’éloigner du littoral, à 50 ou 60 km de la côte, il y a beaucoup moins de nuisance visuelle, donc moins d’opposition. Et même si cette technologie de l’éolienne offshore flottante est encore bien plus couteuse qu’une posée, ou qu’une éolienne terrestre, l’intérêt reste important.

L’opposition habituelle de certains français

De longues années car ces parcs offshores de Fécamp, Saint-Brieuc, Saint-Nazaire, et Courseulles-sur-Mer ont été les sujets de vivent protestations parmi de nombreuses associations. Et il aura donc fallut attendre que ces dernières aient épuisé tous les moyens de recours juridictionnels avant de reprendre, ou commencer la construction. Ce qui a gêné ces associations, c’est l’impact visuel des éoliennes sur le paysage côtier, comme lorsque les parcs éoliens sont construits sur terre.

Depuis le premier projet à Veulettes-sur-mer, en 2004, chaque demande d’autorisation de mise en chantier fait l’objet de recours en justice. Les promoteurs arrivent à obtenir gain de cause, mais pas avant que tous les niveaux de juridiction soient épuisés, et cela peut être long, très long.

Peut-être que toutes ces complications administratives seront réglées grâce au projet de loi « Droit à l’erreur et à la simplification », qui devrait rendre bien plus simples les demandes d’autorisations.

Les enjeux

Les différents Grenelles de l’environnement que la France a organisé sont là pour le rappeler, l’Homme ne peut décemment continuer de consommer et d’utiliser l’énergie comme il le fait actuellement. La planète est fatiguée de notre exploitation de ses ressources. Et maintenant que nous en avons la technologie, il est grand temps de revoir nos moyens de production énergétique.

De l’énergie renouvelable, ne produisant que peu ou pas de carbone, en un mot respectueuse d’un environnement, qu’il faut arrêter de bafouer, c’est vers ceci qu’il faut tendre. Et plusieurs moyens sont explorés, le solaire, l’éolien, et l’éolien offshore.

Et plus les gouvernements s’intéressent à ces récentes technologies, plus la technique avance et devient mature. Réduisant ainsi les coûts, qu’ils soient d’installation, de maintenance ou de production d’électricité.

Il y a bien entendu cet enjeu écologique majeur, mais il ne faut pas oublier que développer une nouvelle filière énergétique comme l’éolien offshore est indissociable d’un mouvement fort de création d’emplois. Mécaniciens, logisticiens, électroniciens, chaudronniers, techniciens de maintenance, ingénieurs…sont les emplois qui pourraient redynamiser certaines régions si on y implantait de l’éolien en mer.

Et certaines collectivités territoriales de bord de mer, sont déjà à pied d’œuvre pour être en mesure de fournir des formations adaptées, mais aussi les moyens techniques et logistiques de faciliter la mise en place de cette nouvelle manière de produire de l’énergie.

Ainsi depuis le premier appel d’offres de 2011, les premières usines spécialisées dans l’éolien ont vu le jour sur plusieurs communes. Cherbourg s’occupera de fabriquer les mâts, des pales, et effectuera l’assemblage final, Saint-Nazaire réalisera les génératrices et assemblera les nacelles. Les fondations gravitaires seront confiées au Havre, Caen-Ouistreham gérera la maintenance, quant à Port-en-Bessin c’est celle des bateaux qui sera à leur charge.

Si les chiffres prévisionnels sont tenus, la France devrait disposer de 21 GW d’éolien offshore à l’horizon 2030. Cette puissance serait découpée en 15 GW d’éolien posé et 6 GW de flottant, représentant 10% du mix énergétique électrique du pays. Si on souhaite établir une comparaison, l’Allemagne espère 15 GW à la même date, et le Royaume-Uni 33.

La forte envie de développement de l’éolien offshore est mue par le fait qu’une hélice en mer produit en moyenne deux fois plus qu’une sur le sol continental. Et pour le cas particulier de la France, et de son front de mer, les différents vents qui soufflent sur le pays permettraient une production lissée et sans intermittences.

Projection idéale

En se basant sur les chiffres d’une ferme d’éoliennes située au Kansas, et transposant ces chiffres aux possibilités bien supérieures de l’offshore, deux chercheurs pensent qu’il est en théorie possible de combler l’ensemble des besoins électriques de l’humanité avec l’éolien offshore.

Comment ? En construisant une ferme d’éoliennes en Atlantique Nord. Un parc de 3 millions de kilomètres carrés, pour comparaison, à peu près la taille de l’Inde, pourrait, suivant leurs calculs, produire les 18 térawatts nécessaires à l’ensemble de la consommation électrique de la planète. En Atlantique Nord car c’est là que le rendement serait le meilleur, et pourrait se situer à environ 6W par mètre carré d’installation, là où l’éolienne terrestre ne délivre que 1,5W.

Tout cela n’est que le résultat de calculs théoriques, et l’éolien offshore en pleine mer n’est pour le moment qu’au stade du balbutiement. De plus, il convient de nuancer un peu cette vision idéale, car cette thèse n’est applicable qu’aux mois d’hiver, en effet, l’été, le rendement ne serait pas suffisant, et il faudrait s’adjoindre les services d’autres moyens de production. Mais même si ces deux chercheurs présentent ici une vision idyllique, leurs calculs sont fondés sur des chiffres réels qui ne sont qu’extrapolés au monde offshore, et ils permettent de fixer l’idée que l’éolien offshore peut être une réelle alternative à notre production actuelle.

Même s’il faut reconnaitre que l’éolien offshore est le nouveau-né de la production énergétique, et que son impact sur les paysages marins déchaine quelques fois les passions, les chiffres, théoriques, ou réels, montrent et prouvent que dans le futur il sera sans nul doute possible un des acteurs majeurs de la transition énergétique mondiale.

Qu’est-ce que l’éolien offshore ? C’est une technologie encore nouvelle avec une rentabilité qui n’est pour le moment pas encore exceptionnelle, mais qui à chaque génération de matériel s’améliore. Peut-être est-ce ceci qui en généralisera l’implantation, et qui nous conduira à l’utilisation d’une énergie propre.