Alors que les éoliennes deviennent des sites de plus en plus familiers le long des rivages, développeurs de plateformes flottantes offshore, qui exploitent les vents puissants plus au large, cherchent à faire de leurs technologies une source majeure et viable d'énergie propre.

Les éoliennes offshore fixées au fond – avec des fondations dans le fond marin – sont confrontées à des contraintes de profondeur et ne peuvent être utilisées que dans des eaux côtières relativement peu profondes.

Les plates-formes offshore flottantes peuvent à la place être construites et installées dans presque tous les environnements marins. Ils sont moins chers à exécuter et à installer, plus respectueux de l'environnement pour la vie marine, et avoir une plus grande sortie, selon ceux qui sont derrière les technologies.

Quoi de plus, le positionnement des turbines bien au large les expose à la puissance de production de vents plus forts.

"Plus on s'éloigne de la côte, plus vous avez de vent normalement, " a déclaré José Pinheiro, coordinateur de projet de la société énergétique EDP Renewables.

Viabilité commerciale

L'entreprise énergétique fait partie du consortium WindPlus, mis en place par Energias de Portugal, REPSOL et Principe Power Inc., qui a obtenu un prêt de 60 millions d'euros de la Banque européenne d'investissement dans le cadre de l'instrument InnovFin Energy Demonstration Projects.

Cela lui permettra d'étendre un projet pilote de démonstration, WindFloat, et emmenez-le dans des eaux plus profondes.

"Avec cette technologie WindFloat, vous avez la possibilité d'exploiter le vent là où vous en avez le plus, " Pinheiro a dit, ajoutant que cela signifiait qu'il y avait beaucoup plus de sites potentiels qu'il n'en existe pour l'énergie éolienne à fond fixe.

Une étude de 2017 a montré que la production d'énergie éolienne sur certaines zones océaniques peut dépasser la production d'électricité sur terre d'un facteur de trois ou plus. Cependant, la technologie est pour la plupart encore en phase de test, car les bases des turbines flottantes doivent être conçues différemment de leurs homologues proches du rivage.

Pinheiro a déclaré que le nouveau financement du projet WindFloat Atlantic, à installer sur un site au large de la côte nord du Portugal, est crucial pour montrer la viabilité commerciale de la technologie. C'est aussi un test à long terme de ses qualités techniques dans des conditions difficiles.

Les trois colonnes, la plate-forme semi-submersible sera montée avec une turbine de 8,4 mégawatts, flottant dans des eaux de 85 à 95 mètres de profondeur. Il est ancré en trois points, comme cela est courant pour les installations de production de pétrole et de gaz en eau profonde.

« La mise à l'échelle peut réduire considérablement les coûts unitaires, nous contribuons donc vraiment à montrer que le flottement offshore peut atteindre les objectifs qui lui ont été fixés, " Pinheiro a déclaré. "Cela peut également montrer la convergence de la technologie avec des opportunités commerciales dans le monde entier."

WindFloat Atlantic cherche à tirer parti de la construction et de l'assemblage à terre pour réduire les coûts, et il n'est pas le seul à choisir cette voie.

Flotteur hybride

Énergie du flux océanique, basé dans le nord-est de l'Angleterre, dirige le projet FLOWSPA visant à développer une nouvelle plate-forme de soutien à l'éolien offshore - Starfloat - basée sur deux systèmes de plate-forme bien connus utilisés dans la production pétrolière et gazière offshore.

Le coordinateur du projet, Graeme Mackie, explique que leur conception consiste en un longeron flottant, une structure utilisée dans la production de pétrole en eau profonde qui ressemble « à une tour qui flotte (verticalement) dans la mer » et qui est amarrée par des chaînes et des ancres dans le fond marin.

Normalement, les espars doivent être immergés dans des eaux extrêmement profondes, afin de réduire cette exigence, l'équipe a ajouté un « collier » de flottabilité semi-immergé composé de plusieurs flotteurs qui entourent le col de l'espar à la ligne de flottaison et le maintiennent levé. Cet hybride satisfait les exigences de stabilité et de mouvement, même dans des environnements difficiles.

Les ingénieurs de FLOWSPA ont conçu une stratégie d'assemblage qui permet à la plate-forme d'être facilement construite dans les chantiers navals à terre existants, et mobilise les économies locales, qui sont en déclin dans de nombreuses régions du monde. La turbine est ensuite remorquée en eau profonde.

La simplicité de la conception, l'utilisation d'installations de construction navale existantes et de montage à proximité plutôt que la construction sur site d'installations fixes, ainsi que le déploiement moins cher de la plateforme complète, tous contribuent à réduire les coûts, dit Mackie.

Leur objectif est de produire de l'électricité à environ 60 euros par mégawattheure – concurrentiel avec les parcs éoliens côtiers actuels – pour une installation de grande envergure.

'(Ceci) est réalisable si vous construisez ces appareils dans une production sérieuse, " ajouta Mackie.

Pour que les plates-formes éoliennes en eaux profondes soient rapidement opérationnelles, le projet espagnol SATH a adopté une approche différente de sa conception, qui comprend une double coque à plaques immergées, et est construit principalement en béton, plutôt que de l'acier.

Il est construit et assemblé à terre, puis remorqué jusqu'à sa position finale et accroché - en un seul point - à des chaînes d'amarrage préinstallées.

"Il peut tourner, il est donc toujours face au vent, " a déclaré David Carrascosa, directeur de la technologie chez Saitec Offshore Technologies, coordinateur du projet. "La liaison mécanique (pour le point d'amarrage) se fait par un palier, et la connexion électrique par l'intermédiaire d'un pivot électrique rotatif."

Le fait de disposer d'un point de connexion unique et de câbles de transmission d'énergie en mer permet à la plate-forme d'être rapidement connectée à l'infrastructure d'amarrage.

Être capable de construire à terre et d'installer rapidement les plates-formes signifie que SATH évite les problèmes météorologiques coûteux qui peuvent perturber des installations plus longues et plus compliquées.

Carrascosa a déclaré que l'approche des matériaux et de la construction de la plate-forme, en utilisant les ressources locales, signifie qu'il peut être produit en série sur des sites à travers le monde, près de l'endroit où les éoliennes seront déployées.

La vie marine

Avec des dépenses d'investissement et d'exploitation réduites, des économies de coûts importantes sont réalisées sur la durée de vie de la plate-forme, en particulier à des profondeurs supérieures à environ 50 mètres.

« En rendant la production éolienne flottante offshore plus compétitive, nous pouvons voir un grand marché à venir, et c'est un objectif pour nous tous, " dit Carrascosa.

Malgré les différentes approches des projets en matière d'ingénierie et de matériaux, tous disent avoir adopté des méthodes de construction et d'installation qui réduisent leur impact sur la vie marine, par rapport aux installations fixes.

Avec une grande partie de la construction et de l'assemblage effectués à terre ou à proximité, les projets peuvent minimiser les niveaux de bruit que les chercheurs citent comme un problème majeur pour les mammifères marins. Carrascosa a déclaré que les perturbations sont également réduites en évitant d'avoir à encastrer des structures majeures dans le fond marin.

"Les gens (dans l'industrie) sont vraiment conscients de ces problèmes qui affectent les mammifères et c'est quelque chose que vous pouvez éviter en utilisant des solutions flottantes, " il ajouta.