Éolienne offshore

Éoliennes D4 (au premier plan) à D1 (en arrière plan), sur le banc Thornton (28 km de la belgique en Mer du Nord).la partie émergée mesure 157 m de haut, soit 184m au-dessus du fond marin). Le diamètre balayé est de 126 m, chaque pale mesurant 61,5 m. Puissance : 5 MW par turbine « REpower »

Les vents marins sont plus forts et plus réguliers que sur terre (ici en janvier et en juillet, en vitesse moyenne ; la couleur claire indique les zones les plus ventées)

Trépied d'éolienne offshore (Cuxhaven)

Une éolienne offshore – littéralement, « au large » – terme francisé en « éolienne extraterritoriale »^[1] ou « éolienne en mer »^[2], fonctionne de la même manière qu'une éolienne terrestre, mais est implantée en mer pour mieux utiliser l'énergie du vent afin de produire de l'électricité grâce à une turbine.

Surfaces et répartition nécessaires

L'énergie éolienne est un élément non suffisant, mais essentiel des bouquets énergétiques. D'importants progrès sont en cours en matière de dispositifs de stockage temporaire de l'énergie (systèmes d'accumulateurs électriques, stockage sous forme d'hydrogène (utilisable comme carburant ou dans les piles à hydrogène), de calories ou de masses d'eau remontées dans des réservoirs quand l'énergie est disponible, puis utilisées pour produire de l'électricité par « turbinage » quand nécessaire...).
Pour limiter les pertes en ligne lors du transport de l'électricité, il est préférable que les fermes éoliennes soient harmonieusement réparties dans le monde, en tenant compte de la proximité des consommateurs et des réseaux électriques (en particulier des nouvelles ou futures lignes HVDC qui permettent de transporter le courant électrique à haute tension plus loin, avec moins de pertes en ligne).

Si la volonté politique existait, il semble techniquement possible de répondre en 20 à 40 ans à tous les besoins énergétiques planétaires par des sources renouvelables et plus propres, avec les technologies d'aujourd'hui, en occupant 0,4 pour cent de la surface du globe, à un coût à peu près comparable à celui des énergies fossiles et nucléaires.^{[Informations douteuses]} Ceci nécessiterait cependant une refonte importante du système de transport et de stockage de l'énergie^[3].

Concernant les surfaces nécessaires, en utilisant les éoliennes modernes de 5 MW, « l'empreinte cumulée en surface des éoliennes (dans un bouquet solaire-éolien) nécessaire à la moitié de la consommation électrique mondiale est moindre que la surface de Manhattan (..) et si la moitié des fermes éoliennes étaient localisées en offshore, un seul Manhattan suffirait »^[3]. Pour les État-Unis, ce serait un effort de mobilisation « comparable au projet Apollo de voyage sur la lune ou à la construction de tout le réseau routier inter-État » ^[3].

Dans son discours sur l'état de l'union ^[4]du début 2011, le Pdt Obama a proposé aux élus de tous les partis de soutenir d'ici 2035, un programme visant à produire 80% de toute l'électricité consommée aux États-Unis à partir de sources d'énergie propre, via un bouquet d'énergies renouvelables. L'éolien offshore devrait en faire partie.

Rendements

Ses coûts de production et d'installation sont supérieurs à ceux des éoliennes terrestres classiques, mais son rendement est plus élevé car elle bénéficie d'un vent plus fort et plus régulier.

Une éolienne de type « 5MW offshore » produit plus de 15 GWh d'électricité par an, soit à titre d'exemple de quoi permettre à 10 000 voitures électriques standard de parcourir chacune 10 000 kilomètres par an. Ces éoliennes sont généralement hautes et tournent lentement – moins de 10 tours par minute pour les grandes éoliennes offshore.

Dans le monde

Des fermes éoliennes en mer sont envisagées partout dans le monde. En 2010, le plus grand parc éolien offshore au monde est celui de Horns Rev au Danemark avec une puissance totale de 369 MW.

En Europe

L'Union européenne a décidé de produire 20 % de son électricité en énergie renouvelable, propre et sûre d’ici 2020, ce qui ne peut se faire sans éoliennes offshores, et donc sans établir un réseau électrique interconnecté capable de livrer l’électricité produite avec irrégularité en mer Baltique ou en mer du Nord au reste de l’Europe, ce qui est une des deux priorités annoncées par le commissaire européen à l’énergie Andris Peibalgs fin novembre 2007. Celui-ci a confié une mission de coordination à l’Allemand Goerg Wilhmelm Adamowitsh^[5].

Selon l’European Wind Energy Association (EWEA), 308 nouvelles éoliennes ont été construites en mer en Europe en 2010, soit une capacité supplémentaire de 883 mégawatts (MW), pour 2,6 milliards d’euros investis.

Au Royaume-Uni

Ce pays qui bénéficie d'une large façade maritime particulièrement exposée aux vents d'ouest (premier potentiel européen, devant la France), est devenu le premier producteur d'électricité offshore au monde, avec en 2010 une capacité installée de 1.341 MW, chiffre qui devrait encore rapidement croître avec le parc de London Array, prévu avant les Jeux Olympiques de Londres. Ce dernier parc, dans l’estuaire de la Tamise prévoit à terme 341 éoliennes devant produire un gigawatt (GW) d'électricité, soit l'équivalent de la consommation de sept cent cinquante mille foyers en électricité, ce qui est trois cent cinquante mille de plus que le parc éolien danois d'Anholt prévu pour 2013. Le projet London Array vise à à contribuer pour 7 % à l’objectif national de 15,4 % d’électricité d’origine renouvelable avant 2015^[6]. Schell, l'un des principaux cofinanceurs du projet a failli s'en retirer en 2008^[7], pour des raisons de trop faible rentabilié, mais le gouvernement a finalement garanti un rachat de l'électricité à un prix suffisant pour garantir la rentabilité du projet.

Au Danemark

Ce pays est depuis les années 1990 à la pointe en matière d'éolien, mais ne dispose pas d'une façade maritime comparable à celles du Royaume-Uni, de la France ou de l'Espagne.

En Belgique

Le potentiel est moindre que dans d'autres pays, mais des éoliennes sont installées sur le trait de côte, dont à Zeebruges.

En France

Le potentiel éolien offshore de la France est très élevé. C'est même le second en Europe^[8] avec un potentiel de 20 GW terrestres (pour une production de 50 TWh par an) et de 40 GW offshore (pour une production de 150 TWh par an), soit un potentiel éolien théorique total de 200 TWh par an. Après l'abandon de projets situés face à Dunkerque dans les années 1990, puis en Bretagne-sud, ou en Manche avec le Parc éolien en mer des Deux-Côtes ^[9] freiné notamment en raison de la présence d'un dépôt de munitions immergées, ce pays n'avait en 2010 aucun projet offshore mis en œuvre ou en construction.

Si ce potentiel était mobilisé en 2040, il représenterait alors 31 % de la consommation française prévisible d’électricité. Cette production de 200 TWh/an pourrait se répartir comme suit :

• 8000 éoliennes offshore de 5 MW sur 40 grandes centrales installées entre 15 et 40 km de la côte, à des profondeurs maximales d'eau de 200 m ;
• 8000 éoliennes terrestres de 3 MW, soit moins du quart du nombre de pylônes très haute tension (400 kV) installés en France (qui mesurent 50 à 55 m de haut - et jusqu’à 100 m dans les zones vallonnées, contre 80 à 100 m pour les mâts des grandes éoliennes).

La France a mis en place en 2009-2010 un dispositif de concertation sur l'Eolien offshore qui a défini, sous l'autorité des préfets et pour chaque façade maritime (Bretagne, Pays de la Loire, Haute-Normandie, Aquitaine et Provence-Alpes-Côte d'Azur), des zones propices ^[10]. Dans la cartographie qui prend en compte la profondeur et la vitesse du vent, mais aussi la sensibilité ou proximité de zones naturelles protégées, de zones de pêche, de couloir de transport maritime, de zones d'extraction marines, etc., des zones rouges à forts enjeux désignent les zones marines où l'éolien serait à priori exclu. Les zones oranges à enjeux modérés sont des zones de tolérance et les zones vertes à enjeux faibles sont celles qui ne poseraient aucune contrainte majeure à l'implantation d'éoliennes offshore. Plus les enjeux environnementaux mis en valeur par ces cartes sont importants, plus les études d'impact devront les étudier et prendre en compte^[11].

En janvier 2011, avec quatre mois de retard^[12], un appel à projets de 10 milliards d'euros a été annoncé pour environ 600 éoliennes (soit environ 3.000 mégawatts de puissance) à installer de 2010 à 2020 sur 5 sites dits :

• Dieppe-Le Tréport (Seine-Maritime, Somme) avec une puissance maximale de 750 MW sur 110 km^2[13] ;
• Fécamp (Seine-Maritime) avec une puissance maximale de 500MW, sur 88 km^2[13] ;
• Courseulles-sur-Mer (Calvados) avec une puissance maximale de 500MW, sur 77 km^2[13]  ;
• Saint-Brieuc (Côtes-d'Armor), avec une puissance maximale de 500MW sur 180 km^2[13];
• Saint-Nazaire (Loire-Atlantique), pour une puissance maximale de 750MW sur 78 km^{2 [13]}.

Ceci reste loin des objectifs éoliens du Grenelle de l'environnement (23% d'énergie renouvelable en 2020 et 25.000 MW de puissance éolienne installée à cette date, dont au moins 6.000 MW offshore avant 2020) qui selon un rapport de 2010, à ce rythme ne pourront pas être tenus^[14].

Le projet global est de construire en 5 ans (de 2015 à 2020) 1.200 éoliennes offshore assurant 6.000 MW en 2020, ce qui devrait nécessiter 20 milliards d’euros ^[13]. L'État n'a pas souhaité fixer de tarif de rachat de l'électricité. Le surcoût de l’électricité produite par les éoliennes sera pas financé par une écotaxe sur les énergies polluantes, mais compensé par la « contribution au service public de l’électricité » (CSPE), taxe qui devrait augmenter de 2015 à 2020 (à 4 % de la facture des ménages en 2020, soit environ 25 €/an par ménage) avant de probablement diminuer après 2020, selon les prix de marché de l’électricité ^[13].

«L'appel d'offres est annoncé pour mai 2011 (plus vraisemblablement début juin), la remise des offres pour novembre 2011, La décision d'attribution pour le premier semestre 2012, les lauréats devant confirmer leur participation l'été 2013, pour une construction à commencer en 2015, avec mise en service probablement échelonnée^[13].

Plusieurs groupes européens (dont EON et Vattenfall, ou français (EDF énergies nouvelles et Alstom ou GDF Suez via sa filiale La compagnie du vent seraient intéressés selon les premiers échos de la presse^[15].

En 2011, peu après l'annonce de l'appel d'offres gouvernemental sur l'éolien ofshore, pour répondre aux besoins spécifiques de cette filière, l'École supérieure d'ingénieurs des travaux de la construction de Caen (Estic, école privée) a annoncé qu'elle allait ouvrir à l'automne 2011 un Mastère spécialisé (Bac+6), orienté sur le thème « Ouvrages Maritimes et Portuaires » ^[16].

En Belgique

Des éoliennes fonctionnent depuis plus de 10 ans sur les jetées du port de Zeebruges, et des parcs éoliens offshore pourraient apparaître dans un futur proche avec notamment un parc de 300 MW au large de Zeebruges^[17],[18]. Mais le potentiel est moindre que dans d'autres pays.

En Asie

La Chine vise un taux de 15% d'électricité "verte" avant 2020, notamment via un grand programme éolien, terrestre, et maintenant offshore. Après les 34 éoliennes offshore de Shanghai (capacité de 100 mégawatts), on évoque quatre parcs offshore devant le littoral de la province orientale du Jiangsu (investissement de 2,4 milliards d'euros pour une capacité d'environ 1.000 mégawatts). Les constructeurs pourraient être Sinovel, Goldwind ou Dongfang Electric^[19].

Installations

Les techniques d'installations sont dérivées d'autres technologies offshore (pétrolières notamment) à faible profondeur.

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  Le TIV Resolution (navire-plate-forme) à Bangor, au nord de l'Irlande

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  TIV Resolution se positionnant en mer pour installer une éolienne.

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  'Resolution' au port à Belfast

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  'Resolution' à Belfast

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Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Énergie éolienne
• Parc éolien
• Énergie renouvelable
• Aérogénérateur
• Centrale hydro-éolienne

Bibliographie

• Michel Paillard, Denis Lacroix, Véronique Lamblin, "Energies renouvelables marines" ; Editions Quae, 01/02/2009

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