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Eolien offshore : ces nouvelles technologies qui bouleversent le statu quo

Pour atteindre les objectifs de puissance raccordée attendue pour viser la neutralité carbone en 2050, la filière éolienne offshore mise sur le développement technologique. Tous les acteurs de la filière, des chercheurs en laboratoires aux techniciens chargés de l’exploitation des parcs sont actuellement en quête d’optimisation des rendements, et ce à l’échelle mondiale. En Europe en particulier, les nouvelles technologies sont de plus en plus utilisées lors de l’exploitation des parcs, et de nouveaux systèmes sont déployés. Alcimed décrypte les nouveautés et enjeux associés à l’avenir de l’éolien offshore.

Eolien offshore : des objectifs européens ambitieux

Depuis la mise en exploitation du tout premier parc éolien offshore au large du Danemark en 2002, l’Europe a été un incubateur de nouveaux projets ambitieux. Aujourd’hui, l’éolien offshore est une technologie mature, et l’Europe dispose d’une capacité installée de 25GW, dont près de la moitié est située au Royaume Uni.

L’Union Européenne a fixé des objectifs ambitieux de développement des énergies renouvelables pour respecter ses engagements de neutralité carbone à horizon 2050, basé sur le développement massif de l’éolien offshore. 300GW d’éolien offshore sont attendus en 2050, permettant de couvrir plus de 20% des besoins Européens en électricité. [1] Pour la France, qui n’a pour l’heure aucun parc offshore en exploitation, l’éolien offshore est un challenge à relever. Elle devrait voir ses premiers parcs arriver au large de la Normandie dans les années à venir, et atteindre un peu plus de 5GW installés d’ici 2030 [2]. Le bateau chantier Aeolus a d’ores et déjà commencé les travaux de forage pour l’implantation des éoliennes offshore en baie de Saint-Brieuc.

Eolien offshore : vers une digitalisation de la maintenance

Un des enjeux du déploiement de l’éolien offshore est l’optimisation du travail en mer. En effet, la démocratisation de l’éolien terrestre dans tous les pays Européens a permis aux acteurs concernés de développer une expertise forte sur les services d’exploitation des parcs. Cependant, l’exploitation des parcs offshore nécessite une organisation particulière, notamment pour le transport des techniciens et du matériel, et peu d’acteurs sont préparés. Les transports en mer sont très coûteux, et le travail en mer plus contraignant pour les techniciens. C’est pourquoi,  les pièces fixes (moins sujettes à défaillance) peuvent être privilégiées aux pièces mobiles et nouvelles technologies de plus en plus utilisées pour diminuer le nombre d’interventions de maintenance.

  • Des interfaces digitales communes peuvent être envisagées entre les différents systèmes de contrôles pour faciliter leur surveillance.
  • Des capteurs connectés peuvent être installés pour mesurer les efforts fournis par les structures.

Une fois le parc en exploitation, les capteurs peuvent alimenter des jumeaux numériques pour suivre l’évolution en temps réel des chargements sur les structures : il devient alors possible d’adapter les plannings de maintenance en fonction des résultats obtenus. Il est également possible d’utiliser des caméras connectées ou des drones de surveillance afin d’obtenir des précisions sur le type d’intervention nécessaire, ou encore sur le matériel requis lors des interventions. Toutes ces technologies permettent de réaliser moins d’interventions, qu’elles soient plus courtes et qu’elles nécessitent moins de personnel.

Faire évoluer les technologies de l’éolien pour gagner en efficacité

Avec le développement de la filière éolienne offshore, des parcs de plus en plus grands sont envisagés, et installés de plus en plus loin des côtes. En ce sens, de nouvelles technologies de raccordement sont envisagées. En effet, le transmission de courant par des câbles sur de grandes distances conduit à des pertes notables, qu’il est possible de réduire en augmentant la tension de circulation. Pour les parcs ayant de grandes puissances (autour de 1GW), il est donc possible d’utiliser des systèmes à courant continu (HVDC) plutôt qu’à courant alternatif (HVAC). Ces technologies nécessitent une expertise particulière, induisant des contraintes supplémentaires lors de la phase d’exploitation. C’est pourquoi peu de pays Européens les ont déjà déployés.

Pour faire face à l’éloignement toujours plus grand des parcs, et pour pouvoir développer l’éolien offshore dans des territoires où le sol marin est trop profond, la recherche mise sur l’éolien flottant. Bien que les premiers projets ne soient que des prototypes à l’heure actuelle, il s’agit pour beaucoup du billet d’entrée des pays d’Europe du Sud sur le marché de l’éolien offshore. Son développement soulève de nombreuses questions, notamment concernant les compétences liées à l’ancrage ou encore la rapidité de détérioration des câbles soumis à une tension mécanique perpétuellement variable.

L’interopérabilité et un flux constant d’énergie pour préparer l’avenir des éoliennes offshore

Faciliter le raccordement des éoliennes offshore aux réseaux nationaux est un enjeux de taille pour rendre possible l’atteinte des objectifs européens à horizon 2050. Pour cela, l’Union Européenne rêve d’un réseau maillé interconnecté entre tous les pays, permettant des flux constants de courant et une interdépendance totale. Différents réseaux connectant plusieurs pays existent déjà, comme les pays Baltes ou la région Nordique. Le réaliser à l’échelle Européenne est un vrai défi qui nécessite d’harmoniser les standard de transport de courant sur tous les pays, et d’assurer une interopérabilité des systèmes de contrôle et de gestion propre à chacun.

Diminuer l’intermittence de l’énergie produite est aussi un facteur clé de la réussite des futurs projets. Pour y parvenir, le Danemark a annoncé dernièrement la création d’une île énergétique. [3] Grâce à cette île artificielle s’étendant sur plus de 15 hectares dans la Mer du Nord, les futurs projets éoliens pourront être raccordés directement à un système de stockage d’énergie, notamment par hydrogène, permettant ainsi de détourner les difficultés de transport de courants intermittents. D’autres pays Européens ont déjà suivi le Danemark et commencé à miser sur ces îles énergétiques.

L’éolien offshore connaît une croissance exponentielle depuis ses débuts, et devrait continuer à croître sans s’arrêter dans les décennies à venir. Pour faciliter le travail en mer lors de l’exploitation de parcs, de nombreuses stratégies sont mises en place, et notamment l’utilisation de nouvelles technologies. L’ambition de projets toujours plus puissants et plus loin en mer a conduit une évolution des systèmes, aussi bien pour la production d’électricité que sur le transport de courant. Enfin, le développement à plus grande échelle de l’éolien offshore nécessite de prendre à bras le corps le défi du raccordement de sources d’énergie multiples et intermittentes.

Toutefois, la filière éolienne mondiale doit encore beaucoup grossir dans les décennies à venir pour pouvoir faire face sereinement aux volumes ambitieux fixés comme objectifs à horizon 2050. Vous vous posez des questions autour des enjeux liés aux nouvelles technologies pour l’éolien offshore ? Vous avez des enjeux autour de ces nouvelles technologies pour l’éolien offshore, l’équipe Energie-Environnement-Mobilité d’Alcimed se tient prête à vous accompagner !


A propos de l’auteure,

Erika, Consultante dans l’équipe Energie, Environnement & Mobilité d’Alcimed à Paris

[1] Commission Européenne – Une stratégie de l’UE pour exploiter le potentiel des énergies renouvelables en mer en vue d’un avenir neutre pour le climat. 19/11/2020

[2] Ministère de la transition écologique – Eolien en mer. 06/10/2021

[3] Le Figaro – Le Danemark avance dans son méga-projet d’île énergétique en mer du Nord

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