Éolienne flottante

Une éolienne flottante ou éolienne offshore flottante ou EOF est une éolienne offshore montée sur une structure flottante qui permet à la turbine de produire de l'électricité plus loin des côtes, où l'eau est beaucoup plus profonde et les vents plus forts et plus stables.

Pour les articles homonymes, voir EOF.

La Hywind, première éolienne flottante, au large de Stavanger.

Applications

Développement

Dans le développement d'éoliennes offshore flottantes, on bénéficie de l'expérience de l'industrie pétrolière et gazière avec des plateformes pétrolière flottantes.

Types de plateformes

Les plateformes peuvent être classées en :

  • single-turbine-floater (une éolienne montée sur une structure flottante) ;
  • multiple-turbine-floaters (plusieurs éoliennes montées sur une structure flottante).

En 2019, quatre technologies se détachent[1] :

  1. projet Provence Grand Large (EDF Renouvelables, à 17 km en mer de Port-Saint-Louis-du-Rhône) : 3 éoliennes de 8 MW dont le système de flotteur et d'ancrage à câbles tendus développé par SBM Offshore et IFP Énergies nouvelles s'inspire des technologies déjà utilisées pour stabiliser les plateformes pétrolières ;
  2. « WindFloat » : flotteurs dits « semi-submersibles » pouvant être réalisés en acier ou en béton, technologie issue de l'industrie du pétrole et du gaz composée de trois colonnes d'acier ancrées sur le fond, portée par l'américain Principle Power et sélectionnée par l'État de Californie pour la mise en œuvre d'une ferme de plus de 100 MW à 30 km au large de ses côtes ; elle travaille avec Engie sur le projet de ferme de Leucate dans le golfe du Lion ;
  3. « Spar » : utilisation d'un cylindre d'acier lesté qui joue le rôle de fondation ancrée ; développée par la compagnie pétrolière norvégienne Statoil, elle produit déjà de l'électricité au large des côtes écossaises à des profondeurs de 95 à 130 mètres ;
  4. « Free Floating » : barges réalisées en béton dans des formes spécifiques capables de résister aux pires houles avec des installations minimalistes, technologie portée par la start-up de La Ciotat Ideol, qui expérimente deux démonstrateurs, au large du Croisic en Loire-Altantique et à Kitakyūshū au nord du Japon où elle a enduré 3 typhons ; elle est envisagée pour le parc pilote EolMed en Occitanie.

Coûts

Alors qu'il n'existe en 2016 que quelques démonstrateurs de l'éolien flottant dans le monde, certains spécialistes prédisent qu'il supplantera demain l'éolien en mer posé. Selon une étude récente de BearingPoint, on recense aujourd'hui un potentiel de 240 GW dans le monde. En France, selon l'association professionnelle France Énergie éolienne, on estime le potentiel à 6 GW. Le prix de revient de l'éolien flottant est, sur le papier, sensiblement moins cher que celui de l'éolien posé. Sa production est bien supérieure, car le vent au large est plus fort et plus régulier. Le patron d'Eolfi, entreprise choisie fin pour construire le premier parc pilote au large de Groix (Morbihan), estime qu'un prix cible de 110 à 130 €/MWh d'ici 2025 pour l'électricité vendue n'est pas aberrant, à condition que les volumes soient là, permettant les effets d'échelle[2].

Le premier parc éolien flottant de taille commerciale, en cours d'installation par Statoil en Écosse, a obtenu une subvention publique de près de 160 livres (177 €) par MWh produit pendant 20 ans, qui s'ajoutera aux prix de marché britannique ; ce coût est inférieur de 60 à 70 % à celui du démonstrateur préalablement testé en Norvège et Statoil espère qu'à terme les coûts pourraient encore baisser de 40 à 50 %[3].

Prototypes
Le projet WindFloat, deuxième prototype d'éolienne flottante à échelle réelle d'une puissance de 2 MW et installé au large de Aguçadoura au Portugal.

La société norvégienne StatoilHydro a installé un prototype d'éolienne flottante nommé Hywind au large des côtes norvégiennes[4]. Ce prototype est suivi d'un projet plus important, utilisant le même concept, au sein d'un parc de cinq éoliennes de 6 MW au large de l’Écosse. La mise en service du parc éolien est prévue en 2017[5].

La société française Nenuphar établie à Lille et à Aix-en-Provence où elle emploie une quarantaine de personnes, développe une éolienne flottante appelée Twinfloat. Il s'agit d'une « éolienne offshore flottante contrarotative à axe vertical, ce qui veut dire qu'elle est équipée de deux pales à axe vertical tournant chacune dans un sens opposé. Encore à l'état de prototype, elle devrait produire 1 MW d’électricité pour un prix situé entre 110 et 130 euros (contre 170 euros pour les éoliennes traditionnelles offshore) et être opérationnelle en 2020[6]. Nénuphar a été placée en liquidation judiciaire en par le tribunal de commerce de Lille Métropole, faute d'avoir pu remplacer Areva après son retrait de l'éolien[7].

Réalisations

Écosse

La première ferme éolienne flottante de taille commerciale, le projet Hywind, a été inauguré en . Elle est développée par la branche New Energy Solutions du groupe pétrolier norvégien Statoil. Ses cinq éoliennes ont des rotors de 154 mètres et des mâts de 253 mètres (dont 175 sous le niveau de l'eau). Ils ont été convoyés lors de l'été 2017 depuis la Norvège jusqu'au site de Buchan Deep, à 25 kilomètres au large des côtes nord-est de l'Écosse, où la vitesse moyenne du vent est de 10 mètres par seconde, soit 36 km/h. Ce projet de 30 MW (équivalent des besoins de 20 000 foyers, produits par 5 éoliennes de 6 MW) représente un investissement de 210 M€, soit un coût par MW inférieur de 60 à 70 % à celui du démonstrateur testé pendant plusieurs années en Norvège par Hywind[3]. La production a démarré le . Une batterie au lithium de grande capacité (1 MWh) produite par Masdar stockera l’énergie produite. Le groupe pense pouvoir produire de l'électricité à un prix de 40 à 60 euros le mégawattheure d’ici 2030[8]. Durant son premier hiver, le facteur de charge du parc s'est élevé à 65% soit 10 Point de plus qu'un parc offshore classique.[9].

France

Un démonstrateur de 2 MW équipé d'une fondation flottante Ideol assemblée dans le port de Saint-Nazaire a été inauguré le  ; cette éolienne a été remorquée vers le site d’essais en mer géré par Centrale Nantes et le CNRS, à 22 kilomètres du littoral au large du Croisic, la phase de démonstration devant durer deux ans[10]. Elle a commencé à produire de l'électricité et à alimenter le réseau électrique le [11]. Floatgen sera la première éolienne installée en mer au large des côtes Françaises[12]. Porté par un consortium européen, composé notamment de la société française Ideol (spécialiste français des fondations flottantes), de Bouygues Travaux Publics (construction de la fondation flottante) et de l'Ecole centrale de Nantes, ce projet bénéficiant de fonds européens est chargé de démontrer la faisabilité technique et la viabilité économique de l’éolien flottant, dans le but d’étendre le potentiel de développement de parcs éoliens en mer aux eaux profondes et disposant d’un meilleur gisement de vent. Le projet a également pour objectif de démontrer le fort potentiel de diminution des coûts de l’électricité produite par des parcs éoliens flottants.

4 projets "pilotes" (3 en Méditerranée et 1 en Bretagne, comprenant entre 3 et 6 éoliennes chacun) ont été attribués par le gouvernement français dans le cadre d'un appel à projets publié en 2015[13] et dont les résultats ont été annoncés en 2016.

  • Le groupe Qair ( ex-Quadran ) s'est vu attribuer le développement du projet EOLMED à Gruissan (Aude) en Méditerranée. Ce projet sera constitué de 4 éoliennes SENVION de 6 MW chacune et de fondations flottantes Ideol construites par Bouygues Travaux Publics. À la suite des difficultés financières de Senvion en 2019, EOLMED est passé sur 3 éoliennes de MHI Vestas Offshore Wind de 8MW[réf. souhaitée].
  • Au large de Groix et Belle-Ile, en Bretagne, le consortium Eolfi (ex-filiale de Veolia ...rachetée par le groupe BP en 2019[réf. souhaitée])-CGN Europe Energy, développe un projet de quatre éoliennes Alstom/General Electric de 6 MW chacune équipées de fondations flottantes Naval Energies et Vinci Construction France.
  • Au large du phare de Faraman (Bouches-du-Rhône), EDF Energies Nouvelles développe le projet Provence Grand Large de 3 éoliennes SIEMENS GAMESA d'une puissance unitaire de 8 MW et équipé de fondations flottantes conçues par SBM Offshore en partenariat avec IFP Energies Nouvelles
  • Enfin, au large de Leucate - Le Barcarès (Aude) seront installées 3 éoliennes V164 (produites par MHI Vestas Offshore Wind) de 8 MW chacune. Le projet est développé par ENGIE. Le parc sera constitué de 4 flotteurs métalliques conçus par la société Principle Power et construits par Eiffage.

En 2017, Édouard Philippe, Premier ministre français, a indiqué lors des Assises de la Mer que le gouvernement lancerait dès 2018 les études préalables en vue de l’engagement des futurs appels d’offres sur l’éolien flottant en Bretagne et en Méditerranée[14]. Une start-up de Brest (Eolink) lève 1 million d'euros pour développer une éolienne flottante originale (pales supportées par une structure pyramidale en tube au lieu d'un mât unique. Toute la structure s'oriente avec le vent, en diminuant les contraintes et simplifiant la fabrication. Une version commerciale de 220 m de haut, 70 m de long et 60 m de large pour une puissance de 12 mégawatts, est prévu pour 2025. Un démonstrateur au 1/10e (22 m de haut) est prévu pour l'été 2018 sur le site expérimental d'Ifremer à Sainte-Anne-du-Portzic (29)[15]. Si les essais en mer sont concluants, une première machine de série sera construite à l'horizon 2021 ; son coût pourrait être inférieur de moitié à celui d'Hywind[16]

En octobre 2018, quatre présidents de Régions (Bretagne, Occitanie, PACA et Pays de la Loire) soucieux d’œuvrer à une transition énergétique à la hauteur des enjeux climatiques et ayant "déjà investi plusieurs centaines de millions d'euros, dans les aménagements portuaires notamment", ont écrit au gouvernement pour qu'"il prenne les décisions nécessaires pour développer la filière française de l'éolien offshore flottant"[17]. Cette filière devrait composer une part plus élevée du mix énergétique des régions littorales, dans la Programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE, en cours de révision en 2018)[17]. Ces régions jugent peu ambitieux les objectifs d'énergies marines et demandent des appels à projet d'éolien offshore flottant concomitants et équilibrés sur l'Atlantique et ma Méditerranée[17].

En , alors que les quatre projets expérimentaux attribués en 2016 attendent leurs autorisations, des difficultés s'accumulent : désengagement de General Electric de l'éolien en mer, Senvion placé en règlement judiciaire. Les décisions d'investissement sont attendues pour la fin 2019 et les mises en service à partir du deuxième semestre 2021. Les consortiums recherchent des investisseurs pour ces quatre projets évalués à 880 millions d'euros au total, dont 330 millions d'euros apportés par le PIA (Programme d'investissements d'avenir) de l'État. Le projet de Programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE), que les industriels trouvent trop timide, prévoit de lancer un appel d'offres pour un parc de 250 MW en 2021, avec un tarif autour de 120 €/MWh. Un deuxième parc de même taille est programmé pour 2022, avec un objectif de prix à 110 €/MWh. Suivraient ensuite, en 2024, de 250 à 500 MW, selon les prix[18].

En , les régions Occitanie, Bretagne, Sud et Pays de la Loire demandent une programmation pluriannuelle de l'énergie plus ambitieuse pour faire émerger une filière industrielle française. Le gouvernement prévoit d'ici 2024 des appels d'offres d'un total d'environ 1 GW : deux appels d'offres de 250 MW chacun en 2021 et 2022, à un tarif de 120 €/MW, puis de 250 à 500 MW en 2024 ; les régions littorales et les industriels réclament 6 GW, arguant que « la création d'une filière française ne sera possible que si la capacité de production garantit aux industriels un retour sur investissement ». La région Occitanie mobilise, aux côtés du Grand Narbonne et du département de l'Aude, 230 millions d'euros dans l'extension du port de Port-la-Nouvelle, avec la création de digues et d'un quai, et la région Bretagne, consacre 220 millions d'euros à Brest pour créer un quai de 400 mètres de long et une digue en arc de cercle de 900 mètres[19].

Un débat public sur l’implantation de deux parcs d’éoliennes flottantes au sud de la Bretagne est lancé le  ; ce projet, porté par le ministère de la transition Écologique et la Région Bretagne, est composé d'un premier parc d'une puissance de 250 MW, puis d'un second d'une puissance allant jusqu'à 500 MW, ainsi que de leur raccordement mutualisé réalisé par RTE[20].

En mai 2021, le ministère de la Transition écologique lance un site Internet qui recense l’ensemble des informations relatives aux projets éoliens en mer, sur chaque façade maritime de la France métropolitaine[21].

Le 14 mars 2022, le Premier ministre Jean Castex annonce le lancement de deux appels d'offres pour la construction de deux parcs d'éoliens flottants en Méditerranée à l'horizon 2030, d'une capacité de production de 250 MW chacun, à 22 km au large de Port-la-Nouvelle et de Fos-sur-Mer. Ils seront attribués aux lauréats des appels d'offres en 2023. Dans un second temps, ils pourront même être étendus pour atteindre 750 MW[22].

Japon

Le Japon est un pays à fort potentiel pour le développement de l'éolien flottant compte tenu de la profondeur de ses côtes.

Plusieurs démonstrateurs d'éolien flottant sont déjà installés au Japon, notamment dans le cadre du consortium Fukushima Forward.

En 2015, la société française Ideol a annoncé avoir signé un contrat avec le groupe Hitachi Zosen portant sur deux démonstrateurs. En 2016, la société a annoncé le lancement de la phase de construction du premier démonstrateur en acier[23].

Début 2018, le NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organisation) a annoncé le lancement de deux appels d’offres pour soutenir le développement de projets éoliens offshore flottants dans le pays [24].

Allemagne

L'industriel allemand Edelstahl und Umwelttechnik Stralsund (ESG), filiale du groupe Gicon, construit une éolienne flottante de 2,3 MW (taille : 28 m de haut sur 32 m de côté ; poids : 670 t), qui sera mise à l'eau dans la mer Baltique, à proximité du parc éolien Baltic 1, au plus tard à l'automne 2015, avant d'être transportée dans les eaux plus agitées de la mer du Nord. La fondation flottante de la machine est conçue en acier selon une structure quadripode. Le constructeur envisage une production de série à horizon 2017 et vise le marché international[25].

Portugal

La plus grande éolienne flottante au monde, WindFloat Atlantic Park, a été connectée au réseau électrique le à 20 kilomètres au large de Viana do Castelo au Portugal. D'une hauteur de 190 mètres, il est installé sur une plateforme flottante semi-submersible fixée au fond marin par des chaînes, à une profondeur de 100 mètres. Le parc comprendra 3 éoliennes d'une puissance totale de 25 MW[26].

Potentiel mondial

Le potentiel mondial des éoliennes flottantes serait d'environ 10 000 TWh/an. Ce potentiel est à comparer à celui des hydroliennes immergées (450 TWh/an)[27].

Notes et références
  1. Eolien flottant : quatre technologies font surface, Les Échos, 10 mai 2019.
  2. Une technologie qui suscite de grands espoirs, Les Échos, 3 août 2016.
  3. En Ecosse, une première ferme d’éoliennes flottantes, Les Échos, 9 août 2017.
  4. Éolienne flottante en Norvège, avec des groupes français, sur greenunivers.com
  5. (en) Statoil, « Hywind Scotland Pilot Park », sur www.statoil.com, (consulté le ).
  6. Axel Leclerc, La Twinfloat : une éolienne made in France… et flottante !, sur positivr.fr
  7. Eolien en mer : la Start up Nénuphar en liquidation, Les Échos, 12 avril 2018.
  8. Breton A (2017) Le 18 octobre, Hywind Scotland, la première ferme éolienne flottante, installée à 25 km au large des côtes de l’Aberdeenshire, en Écosse, a délivré ses premiers électrons au réseau écossais. Environnement magazine, 31/10/2017
  9. (en) « Latest event on Hywind scotland pilot park », sur 4coffshore.com, (consulté le )
  10. Avec une première turbine au Croisic, la filière française de l’éolien flottant se jette à l’eau, Le Monde, 13 octobre 2017.
  11. « La première éolienne offshore française a commencé à alimenter le réseau électrique », sur LeMonde.fr
  12. « Dans un an, la première éolienne flottante », Ouest-France,
  13. Le gouvernement lance un appel à projets dans l'éolien flottant, Les Échos, 19 août 2015.
  14. « Assises de l'Economie de la mer », sur Gouvernement.fr (consulté le )
  15. Pierre Chapin, « éolien flottant . "Brest est le site idéal" », Le Télégramme,‎ , p. 17 (lire en ligne)
  16. Eolink teste une nouvelle éolienne flottante plus performante à Brest, Les Échos, 15 février 2018.
  17. AFP & Connaissance des énergies (2018) Quatre régions demandent au gouvernement de s'engager pour l'éolien flottant , 11 Octobre 2018
  18. L'éolien flottant veut convaincre l'État de sa viabilité industrielle, Les Échos, 24 avril 2019.
  19. Eolien offshore flottant : les régions littorales demandent davantage au gouvernement, Les Échos, 10 mai 2019.
  20. Éoliennes flottantes au sud de la Bretagne, Commission nationale du débat public.
  21. « Éoliennes en mer en France », Ministère de la Transition écologique.
  22. Jean Castex annonce deux premiers projets de parcs éoliens flottants en Méditerranée, L'Usine nouvelle, 15 mars 2022.
  23. « Ideol : La construction au Japon de deux fondations d’éoliennes flottantes officialisée », Mer et Marine,‎ (lire en ligne, consulté le )
  24. Floréane Marinier, « Vite vu - GreenUnivers », GreenUnivers,‎ (lire en ligne, consulté le )
  25. Offshore - Éolienne flottante dans la Baltique, EurObserv'ER, 25 février 2015, sur energies-renouvelables.org
  26. (es) « El aerogenerador flotante más grande del mundo está en Portugal », sur Energías Renovables, (consulté le )
  27. Éolien flottant : une première ferme pilote bretonne avant 2019, 15 octobre 2014, sur batiactu.com

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes
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