Les grandes éoliennes en mer, Académie des technologies, Février 2023

 NB  A rapprocher de l’audition devant l’OPECST à propos des défis technologiques de l’éolien flottant, voir sur ce blog : https://vivrelarecherche.blogspot.com/2023/03/audition-publique-sur-les-innovations.html

Extraits

« les éoliennes marines, implantées par définition loin des zones d’habitation, bénéficient d’une meilleure acceptabilité et peuvent être de bien plus grande taille, ce qui accroît leur puissance et leur rentabilité. C’est d’autant plus vrai pour les éoliennes flottantes, qui peuvent être très éloignées des côtes, alors que les éoliennes fixes ne peuvent être posées qu’à une profondeur maximale de 60 mètres, ce qui les rend généralement visibles depuis le rivage »

Remarque : fâcheux que le premier par industriel éolien flottant français  (Bretagne Sud) soit à 15 km des côtes de Belle-Île ( et en vue des célèbres aiguilles de Port Coton) et à moins de 30 km des côtes de Quiberon et Groix ( pour une surface équivalente à celle de Belle-Île et une soixantaine de machines trois fois plus hautes que le point culminant de Belle-Île. Autrement dit, tous les désavantages de l’éolien posé en terme de paysages et biodiversité) et aucun des avantages ceux de l’éolien flottant (et même les désavantages, notamment en termes de coût)

« Compte tenu du gigantisme croissant des projets, leur installation par des opérateurs tels que TotalEnergies, Engie ou EDF, et leur raccordement par RTE posent de redoutables défis techniques et logistiques »

Remarque : en effet, à tel point que la technologie ne peut être considérée comme mature

« les débats publics sont désormais organisés en amont de l’attribution des appels d’offres, tendent à apaiser les controverses, même si des inquiétudes demeurent sur l’impact environnemental des parcs éoliens, pour lequel peu de retour d’expérience est encore disponible »

Remarque : ces débats publics ont au contraire mis en évidence la très faible acceptabilité des parcs et surtout le fait que les points de désaccord persistant (demande d’éloignement des côtes, zones de pêche impactée)… étaient superbement ignorés par la décision ministre, Bretagne Sud constituant à ce sujet un cas d’école. Et avec la loi accélération des ENR,  la grande majorité de ces débats publics, qui ne donnaient pas sans doute pas satisfaction aux lobbbies éolien et à l’Etat seront purement et simplement supprimés et remplacé par un débat unique sir toute une façade maritime qui ne pourra prendre en compte les spécificités locales de chaque zone industrielle éolienne.

« Selon l’AIE (Agence internationale de l’énergie), l’éolien marin, à partir de 2040 et dans le monde entier, deviendra la principale source d’électricité, devant l’éolien terrestre, le nucléaire, la bioénergie ou encore le solaire. »

Remarque : surprenant, il faudrait quand même tenir compte de la situation géographiques et des atouts spécifiques de chaque pays.

Les problèmes non résolus de l’éolien off shore

Grégoire de Saivre, Total énergies

Effet de sillage : « Nous nous concentrons sur les questions de sillage (selon la façon dont les éoliennes sont implantées les unes par rapport aux autres, l’effet de sillage peut leur faire perdre jusqu’à 20 % de rendement) et d’aérodynamique »

Remarque :  les effets de sillages, jusque-là sous estimés, ont été mis en évidence par les exploitants de parcs éoliens, et ceux des parcs éoliens géants ont des effets sur le climat local similaires à ceux de petites chaines de montagne, cf sur ce blog https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/06/ils-nous-volerent-les-paysages-et-ils.html

Gigantisme, difficulté des chantiers et stabilité des éoliennes  : « Notre projet écossais Seagreen donne une idée du gigantisme des nouvelles éoliennes marines. Le parc comprend 114 éoliennes d’une puissance de 10 MW chacune. Les mâts mesurent 100 mètres de haut et leurs fondations pèsent 2 000 tonnes. Quant à la sous-station électrique qui collecte la production des grappes d’éoliennes, son poids (5 000 tonnes) est proche de celui de la Tour Eiffel. Leur installation ainsi que celle des quadripodes qui les supportent, de poids équivalent, a été réalisée à l’aide du plus gros bateau-grue du monde. Celui-ci a eu un accident qui l’a rendu indisponible pendant quelques mois… Nous nous préparons désormais à une nouvelle génération de turbines, d’une capacité de 20 MW, ce qui représente un énorme défi technologique mais également logistique. Nous travaillons sur ces questions en partenariat avec les infrastructures portuaires de Brest, Saint-Nazaire ou encore Cherbourg »

« Les tripodes utilisés pour les éoliennes flottantes offrent un empattement de 80 mètres, ce qui laisse imaginer le défi que représente l’installation d’une trentaine de ces équipements pour le projet AO5 en Bretagne sud. La difficulté est multipliée par rapport à l’installation d’éoliennes posée…

 Le couplage entre les flotteurs et les mâts pose un problème particulier. Les flotteurs sont soumis au mouvement de la houle selon une période propre, et le passage des pâles devant le mât crée une perturbation qui fait vibrer les pales selon une fréquence malheureusement très proche de la fréquence propre du système flotteur et mât. Il faut impérativement éviter que les deux coïncident, sans quoi le système risque non pas de casser mais de s’user en quelques années, alors qu’il est conçu pour durer trente ans. Ce problème, qui a l’air simple à résoudre, est en réalité d’une redoutable complexité. Nous jouons sur les paramètres de dimensionnement des flotteurs pour essayer de conserver une marge de 10 % entre les deux fréquences »

Remarque : quid du bruit généré par ces vibrations ?

Mathieu Hochet, spécialiste « Offshore wind » chez TotalEnergies

« En marin, on recourt désormais aux turbines de type 4, dont la puissance atteint 10 MW, en attendant des turbines de 20 MW. Ces nouvelles turbines, généralement constituées d’un moteur synchrone à aimant permanent, sont très faciles à connecter au réseau, notamment parce qu’elles sont autonomes en énergie. Lorsqu’il n’y a plus de vent et que la production s’arrête, l’éolienne a en effet besoin de disposer d’électricité pour se mettre face à vent lorsque celui-ci reprendra, pour actionner les pompes de lubrification, ou encore pour faire fonctionner le contrôle commandes. Par le passé, nous devions équiper chaque éolienne d’un moteur diesel. Désormais, il n’y en a plus besoin »

Remarque : bonne nouvelle. Mais qui dit aimant permanent dit terres rares, en particulier néodyme et dysprosium . Et forte dépendance :  En 2013, la production mondiale d'aimants permanents est localisée à 81 % en Chine, complétée par le Japon, avec une toute petite partie aux États-Unis et en Europe. En 2025, la demande chinoise en oxyde de néodyme pour la fabrication d’aimants permanents pourrait dépasser de neuf mille tonnes sa production totale (la Chine serait importatrice nette de certaines terres rares alors qu’elle en produit 85 %). Une accélération tirée par l’émergence des énergies renouvelables, grandes consommatrices de ces aimants. Mais également par la multiplication des appareils électroniques et mobiles.

La demande en terres rares ne peut que croître tant que d'autres technologies ne pourront les remplacer. Par exemple de 2004 à 2013, le cours du dysprosium a explosé de 2 694 % (https://fr.wikipedia.org/wiki/Aimant_aux_terres_rares)

Le défi de la haute tension : Le premier des quatre grands défis qui nous attendent est l’augmentation de la tension des parcs d’éoliennes. Il y a dix ans, celle-ci était de 33 kV. Elle est passée à 66 kV et, d’ici 2030, elle devrait atteindre 132 kV…. si certaines stations sont distantes de plus de 100 km des côtes, la connexion devra se faire en courant continu (HVDC) et, pour le moment, il n’existe pas encore de câble dynamique (c’est-à-dire apte au mouvement) en courant continu. Nous allons donc devoir les développer avec nos fournisseurs.

Le défi de l’hexafluorure de soufre :  Sur un tableau électrique en 66 kV, pour éviter les courts-circuits, les trois phases doivent être distantes de 63 centimètres et que, en 132 kV, cet écartement doit être de 1,30 mètres. Pour gagner de la place, on recourt à des tableaux électriques appelés GIS (Gas Insulated Switchgear), dans lesquels un gaz spécial, le SF6 (hexafluorure de soufre, au fort pouvoir isolant) permet de raccourcir fortement ces distances. Or, le SF6 est le plus puissant gaz à effet de serre et son utilisation va être interdite à partir de 2030. Trouver une solution alternative constitue un défi majeur

Remarque :  sur le SF6, voire sur ce blog https://vivrelarecherche.blogspot.com/2022/11/les-eoliennes-vertes-voir-2-le-sf6.html

Le défi de la stabilité du réseau : Lorsque les énergies renouvelables, généralement intermittentes, représenteront plus de 50 % du mix électrique, il sera particulièrement délicat de rétablir la tension sur le réseau en cas de black-out.

NB : En fonction du scénario choisi, la France devrait se doter de 20 à 60 GW de puissance installée en éolien marin d’ici 2050. A titre de comparaison, une centrale nucléaire représente 1,5 GW, et 60 GW correspondent à l’ensemble du parc nucléaire français…. le scenario qui se rapproche le plus du  discours prononcé à Belfort par le Président de la République prévoit 40 GW d’éolien marin d’ici 2050 (dont entre 12 et 16 GW en Manche et Mer du nord ; entre 8 et 12 GW en Bretagne et Nord Atlantique ; entre 8 et 12 GW en Méditerranée). Sur ces 40 GW, la moitié environ devra provenir d’éolien flottant, ce qui constitue un défi en soi.

Régis Boigegrain, directeur exécutif de RTE

« Un autre levier d’optimisation consiste à bien identifier les ressources rares que sont, notamment, les zones d’atterrage, c’est-à-dire les zones favorables au raccordement entre la terre et la mer. En Normandie, par exemple, la présence des falaises rend ces sites particulièrement rares. Il est important de ne pas « gâcher » la capacité d’un atterrage en ne prévoyant, par exemple, qu’une puissance de 500 MW alors qu’il pourrait supporter jusqu’à 2 ou 3 GW »

Remarque : on retient bien que l‘atterrage est une ressource rare, et qu’une fois en place, il sera exploité au maximum. Donc ceux qui auront déjà des zones industrielles en mer en auront plus encore en auront plus encore

« Compte tenu du développement des éoliennes flottantes, nous devons également travailler sur l’environnement vibratoire de nos équipements électrotechniques, car ceux-ci sont sensibles aux vibrations et nous devons nous assurer que cela n’entraînera pas un vieillissement précoce. Ceci va nécessiter tout un travail de modélisation des comportements de houle et de gîte, ainsi que la réalisation de prototypes avant d’installer nos équipements sur des plateformes en mer. »

Remarque : il s’agit là du problème des stations flottantes évoqué également lors de l’audition sur l’éolien off shore devant l’OPECST. On ne sait actuellement pas faire de stations flottantes

« Une difficulté supplémentaire tient au fait que l’éolien marin est en train de se développer à grande vitesse dans tous les pays européens, ce qui nous oblige à être attractifs vis-à-vis de nos fournisseurs et, pour cela, à standardiser nos spécifications avec nos homologues européens »

Remarque : problème de concurrence et de goulot d’étranglement pour les métaux rares, pour le cuivre, pour l’acier et même pour le béton.

Julie Dumont, garante de la concertation « Grand Aquitaine » pour la  CNDP.

« Parmi les thèmes principalement mis en exergue lors des rencontres, viennent en tête la localisation du parc et le souhait de l’éloigner de la côte, souhait partagé par l’ensemble des participants à l’exception de la filière industrielle, qui mettait en avant le renchérissement du projet et l’allongement des délais. A l’appui de cette demande ont été invoqués la protection de la biodiversité et l’absence d’étude sur les impacts environnementaux, notamment les effets sur la biodiversité marine et les risques de collision pour les oiseaux, l’incompréhension de voir un parc éolien construit au coeur du Parc naturel marin et de la zone Natura 2000, des interrogations sur la doctrine ERC… (éviter, réduire, compenser) en milieu marin, mais aussi la covisibilité des éoliennes avec le phare de Cordouan, le risque d’impact de l’effet paysager sur le tourisme et sur les prix de l’immobilier, et enfin la limite règlementaire de pêche pour les bateaux de moins de 12 mètres, qui constituent 80 % de la flottille locale et ne peuvent aller au-delà des 20 miles marins, d’où leur souhait de pouvoir pêcher à l’intérieur des parcs éoliens »

À l’issue du débat public, le projet a été retiré du Parc naturel marin et de la zone Natura 2000 et déplacé au-delà de la zone initialement prévue. »

Remarque : selon un certain nombre d’ONG environnementales, la nouvelle localisation du parc est encore pire pour la préservation de la biodiversité, en particulier les oiseaux… Huit Organisations non gouvernementales ont écrit d’une seule main à la ministre de la Transition énergétique pour le retrait de sa décision d’implanter le parc éolien en mer Sud-Atlantique au large d’Oléron… Si elles ne s’opposent pas aux éoliennes, elles déplorent le choix de l’implantation dans la zone de protection du pertuis charentais Rochebonne, au large de l’île d’Oléron. Pour elles, la seule solution consiste à éloigner le parc encore davantage en passant à l’éolien flottant, lequel n’est pas mature

https://www.sudouest.fr/charente-maritime/ile-d-oleron/ile-d-oleron-huit-ong-denoncent-les-risques-de-la-localisation-adoptee-pour-le-parc-eolien-en-mer-12254741.php

NB : Les turbines éoliennes géantes inquiètent les assureurs

« Non seulement l’augmentation de la taille des turbines a été plus rapide qu’attendu, mais les données que nous avons à disposition montrent que les modèles utilisés actuellement dans l’éolien en mer n’atteignent pas leur durée de vie sans réparations importantes de leurs composants », observe Zoe Massie, responsable de l’éolien offshore de l’assureur anglais GCube, dans un rapport détaillant sa perspective sur le secteur. »

https://www.greenunivers.com/2023/05/les-assureurs-preoccupes-par-le-gigantisme-des-turbines-eoliennes-321074/