Les parcs éoliens offshore ont le grand avantage d'avoir un impact moindre sur le paysage et permettent d'utiliser des éoliennes de taille importante. Cependant leur réalisation est bien plus compliquée d'un point de vue technologique que les parcs terrestres. Les deux principaux problèmes à relever sont les fondations et le raccordement au réseau. Nous présenterons également les autres problèmes.
Pour les premiers parcs offshore construits dans les années 90, ont été utilisées des fondations constituées de caissons de béton. Ce type de fondations se sert de la gravité pour maintenir l'éolienne dans une position verticale. Des caissons de béton armé furent d'abord construits dans un bassin de radoub à proximité des sites offshore, ensuite remorqués à leur emplacement final, et enfin remplis de sable et de gravier pour obtenir le poids nécessaire. Le principe ressemble en fait beaucoup à celui employé pour la construction de ponts. |
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Avec cette technique de caissons de béton, le coût de la fondation finale est plus ou moins proportionnel au carré de la profondeur d'eau. Les fondations en béton tendent à devenir trop lourdes (il faut les déplacer du site de production au site d'installation des éoliennes) et trop chères à installer à des profondeurs d'eau supérieures à 10 m. Pour franchir cette barrière du coût, on s'est donc lancé dans le développement d'autres techniques de fondation : le caisson d'acier, le mono-pilot d'acier et le trépied. |
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Cette technologie emploie une méthode similaire au caisson de béton, mais au lieu de béton armé, elle utilise un tube d'acier cylindrique qui est fixé sur une boite d'acier placée sur le fond de mer. Une fondation d'acier est une construction sensiblement plus légère qu'une fondation en béton. Bien que le poids de la fondation finale installée en mer doive s'élever à environ 1.000 tonnes, la structure d'acier ne pèsera, elle, que quelque 80 à 100 tonnes à des profondeurs d'eau d'entre 4 et 10 m. Ce poids assez peu élevé de la structure permet aux barges de transporter et d'installer les fondations très rapidement et d'utiliser la grue assez légère employée également à l'érection même des éoliennes. Après leur installation, les caissons d'acier sont remplis d'olivine, un minéral très dense qui donne aux fondations le poids nécessaire pour résister aux vagues et à la pression de la glace (facteurs importants pour toutes les éoliennes installées en Mer Baltique). Dans le cas d'une éolienne avec un diamètre de rotor aux alentours de 65 m, la base d'une fondation de ce type, destinée à des profondeurs d'eau de 4 à 10 m, mesure normalement 14 m sur 14 (si la base est circulaire, son diamètre est d'environ 15 m). |
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Les coûts supplémentaires liés à l'installation de fondations d'acier à de plus grandes profondeurs d'eau sont minimes comparés à ceux des fondations traditionnelles en béton. Cela est dû au fait que, contrairement aux fondations en béton, il ne faudra pas obligatoirement augmenter les dimensions de la base de la fondation proportionnellement à la profondeur d'eau afin d'assurer la résistance de celle-ci aux vagues ou à la pression de la glace. |
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La fondation dite à mono-pilot est une construction simple : elle consiste d'un seul pilot d'acier de 3,5 à 4,5 m de diamètre. Le pilot est enfoncé de quelques 10 à 20 m dans le fond de mer suivant le type de sous-sol. En réalité, ce type de fondation est un rallongement de la tour de l'éolienne à travers l'eau jusque dans le fond de mer. Un avantage important de cette fondation est qu'aucune préparation du fond sous-marin n'est nécessaire, il faut juste forer un trou d'environ 10 mètres de profondeur dans le sol. Par contre, la fondation à monopilot requiert de l'équipement de pilotage lourd, et elle est déconseillée pour des endroits où le fond de mer contient beaucoup de gros cailloux, qu'il serait nécessaire de détruire à l'explosif. |
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La fondation à trois pieds s'inspire des plates-formes légères à trois pieds employées par l'industrie pétrolière pour le forage dans les champs pétroliers marginaux. Un châssis en trois tubes d'acier partant de la base de la tour de l'éolienne transfère les forces de la tour à trois pilots d'acier minces (0,9 m de diamètre) enfoncés de 10 à 20 m dans le fond sous-marin suivant les conditions du sol et les charges de glace à prévoir sur le site. A cause de la nécessité de pilotage, la fondation à trois pieds n'est pas appropriée aux endroits, où le fond sous-marin contient beaucoup de gros cailloux. |
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Le grand atout de la fondation à trois pieds est qu'elle est très appropriée à de grandes profondeurs d'eau. De plus, très peu de préparations sur le site sont requises avant l'installation du trépied. Par contre, ce type de fondation n'est pas adapté à des parcs éoliens situés à des profondeurs d'eau inférieures à 6 à 7 mètres, principalement parce que les bateaux de service auront alors du mal à gagner les éoliennes sans entrer en collision avec le châssis d'acier des fondations. |
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Le câblage et raccordement au réseau
Un parc offshore se trouve dans la majeure partie des cas à une distance d'environs 10 km de la côte afin de ne pas trop modifier le paysage. Les possibilités pour relier ce parc au réseau sont assez nombreuses, à savoir que l'on peut installer un poste de transformation sur place ou sur la côte, transmettre le courant en continu ou en alternatif, à différentes tensions,
Le câblage sous-marin nécessaire pour raccorder les parcs éoliens offshore au réseau électrique principal de la terre ferme est une technologie bien connue. Il est préférable d'enterrer les câbles sous-marins afin de réduire le risque d'endommagement dû à l'équipement des pêcheurs, des ancres, etc.
Généralement, plus la distance à la côte augmente, plus on a tendance à utiliser un raccordement au réseau en continu. Les différentes tensions utilisées sont 90, 225 ou 400 kV. Cela nécessite cependant la présence d'un poste de transformation sur le site (au milieu des éoliennes).
Il est important de noter que les pertes vont être d'autant plus grande que la distance à la côte sera élevée. Afin d'assurer la rentabilité d'un parc éolien off-shore, la taille du parc va donc augmenter avec l'éloignement à la côte.
Les autres problèmes
Les conditions météorologiques sont bien plus contraignantes en mer que sur terre (sel, vagues, tempêtes plus régulières, courants, éventuellement glace saisonnière). Il est donc primordial d'attacher une très grande importance à la maintenance préventive des éoliennes off-shore (sans compter que les conditions peuvent empêcher l'accès au parc sur des périodes assez longues). En plus de cette maintenance, il est envisagé d'installer des câbles supplémentaires entre le parc et le centre de contrôle à terre afin de suivre les vibrations des éoliennes et de s'assurer ainsi d'un fonctionnement efficace et sans risque.
Ce problème est bien sûr majeur, il est cependant en lien direct avec les fondations. D'une manière générale, les éoliennes nécessitent un sol dur pour pouvoir être installée (impossibilité en particulier d'en installer sur un sol vaseux).
Il s'agit bien sûr d'installer le parc dans une zone peu fréquentée par les cargos de marchandises. Les couloirs de navigations sont donc à éliminer d'office, tandis que les conflits avec les pêcheurs sont moins facilement solubles (la pêche est présente sur toutes les côtes, généralement aux distances d'implantation des éoliennes). Le deuxième type de fréquentation possible est le transport aérien. Etant donné que la taille des éoliennes peut dépasser les 150 mètres, des mesures de sécurité doivent être prises (feu de signalement). Cependant la contrainte est moindre pour des éoliennes offshore que pour des éoliennes terrestres, étant donné que l'aéroport le plus proche se trouvera au minimum à 10 km.
