Comment fonctionnent les éoliennes flottantes ?Cinq entreprises viennent de remporter les premiers baux américains pour les construire au large des côtes californiennes.

Le nord de la Californie possède certains des vents offshore les plus forts des États-Unis, avec immense potentiel pour produire de l’énergie propre.Mais il y a aussi un problème.Son plateau continental s’abaisse rapidement, ce qui rend coûteuse, voire impossible, la construction d’éoliennes traditionnelles directement sur le fond marin.

Une fois que l’eau atteint plus de 200 pieds de profondeur – soit à peu près la hauteur d’un immeuble de 18 étages – ces structures « monopieux » sont pratiquement hors de question.

Une solution a émergé et est testée dans plusieurs endroits à travers le monde :des éoliennes qui flottent.

En Californie, où la sécheresse a mis la pression sur l'approvisionnement en hydroélectricité, l'État est avancer sur un plan développer les premiers parcs éoliens offshore flottants du pays.En décembre.Le 7 décembre 2022, le gouvernement fédéral a vendu aux enchères cinq zones de location situées à environ 20 milles de la côte californienne à des entreprises envisageant de développer des parcs éoliens flottants.Les offres étaient inférieur aux baux récents au large de la côte atlantique, où les parcs éoliens peuvent être ancrés au fond marin, mais qui restent importants, dépassant ensemble 757 millions de dollars américains.

Alors, comment fonctionnent les parcs éoliens flottants ?

Trois façons principales de faire flotter une turbine

Une éolienne flottante fonctionne comme les autres éoliennes – le vent pousse sur les pales, faisant tourner le rotor, qui entraîne un générateur qui crée de l’électricité.Mais au lieu d’avoir sa tour encastrée directement dans le sol ou le fond marin, une éolienne flottante repose sur une plate-forme avec des lignes d’amarrage, telles que des chaînes ou des cordes, qui se connectent à des ancres dans le fond marin.

Ces lignes d'amarrage maintiennent l'éolienne en place contre le vent et la maintiennent connectée au câble qui renvoie son électricité vers le rivage.

La majeure partie de la stabilité est assurée par la plate-forme flottante elle-même.L’astuce consiste à concevoir la plate-forme de manière à ce que l’éolienne ne bascule pas trop en cas de vent fort ou de tempête.

Il existe trois principaux types de plateformes :

• Une plate-forme de bouée à espar est un long cylindre creux qui s'étend vers le bas depuis la tour de la turbine.Il flotte verticalement en eau profonde, lesté avec du ballast au fond du cylindre pour abaisser son centre de gravité.Il est ensuite ancré en place, mais avec des lignes détendues qui lui permettent de se déplacer avec l’eau pour éviter tout dommage.Des bouées à espar ont été utilisé par l'industrie pétrolière et gazière depuis des années pour les opérations offshore.

• Les plates-formes semi-submersibles ont de grandes coques flottantes qui s'étendent depuis la tour, également ancrées pour éviter la dérive.Les designers ont été expérimenter plusieurs turbines sur certaines de ces coques.

• Les plates-formes à pieds tendus ont des plates-formes plus petites avec des lignes tendues allant directement vers le sol en dessous.Ce sont plus léger mais plus vulnérable aux tremblements de terre ou aux tsunamis car ils dépendent davantage des amarres et des ancres pour leur stabilité.

Chaque plateforme doit supporter le poids de la turbine et rester stable pendant le fonctionnement de la turbine.Cela est possible en partie parce que la plate-forme creuse, souvent constituée de grandes structures en acier ou en béton, assure la flottabilité nécessaire pour soutenir la turbine.Étant donné que certains peuvent être entièrement assemblés au port et remorqués pour l'installation, ils pourraient être beaucoup moins cher que les structures à fond fixe, qui nécessitent des navires spécialisés pour installation sur site.

Les plates-formes flottantes peuvent supporter des éoliennes pouvant produire 10 mégawatts ou plus d’électricité – c’est de taille similaire à celle d'autres éoliennes offshore et plusieurs fois supérieure à la capacité d'une éolienne terrestre typique que vous pourriez voir dans un champ.

Pourquoi avons-nous besoin de turbines flottantes ?

Certains des ressources éoliennes les plus fortes sont loin du rivage dans des endroits avec des centaines de pieds d'eau en dessous, comme au large des États-Unis.Côte Ouest, Grands Lacs, mer Méditerranée et côte du Japon.

Les États-Unisles superficies louées mises aux enchères début décembre couvrent environ 583 milles carrés dans deux régions – l’une au large de Morro Bay, dans le centre de la Californie, et l’autre près de la frontière de l’État de l’Oregon.L'eau au large de la Californie devient rapidement profonde, de sorte que tout parc éolien situé même à quelques kilomètres du rivage nécessitera des turbines flottantes.

Une fois construits, les parcs éoliens de ces cinq régions pourraient fournir environ 4,6 gigawatts d'électricité propre, de quoi alimenter 1,5 million de foyers, selon les estimations du gouvernement.Les entreprises gagnantes ont suggéré qu'elles pourraient produire encore plus de puissance.

Mais il faudra du temps pour mettre de véritables éoliennes sur l’eau.Les gagnants de l'enchère de location seront soumis à un examen antitrust du ministère de la Justice, puis à un long processus de planification, d'autorisation et d'examen environnemental qui prend généralement plusieurs années.

À l’échelle mondiale, plusieurs projets de démonstration à grande échelle d’éoliennes flottantes sont déjà opérationnels en Europe et en Asie.Le Projet Hywind Ecosse est devenu le premier parc éolien flottant offshore à échelle commerciale en 2017, avec cinq turbines de 6 mégawatts soutenues par des bouées à espar conçues par le Entreprise énergétique norvégienne Equinor.

Equinor Wind États-Unis avait l'une des offres gagnantes au large de la Californie centrale.Un autre enchérisseur gagnant était Fonds éoliens offshore de RWE.RWE exploite des parcs éoliens en Europe et possède trois projets de démonstration d'éoliennes flottantes.Les autres entreprises impliquées – Partenaires d'infrastructure de Copenhague, Invenergy et Vents océaniques – détenir des baux sur la côte atlantique ou des parcs éoliens offshore existants.

Même si les parcs éoliens offshore flottants deviennent une technologie commerciale, il reste encore des défis techniques à résoudre.Le mouvement de la plate-forme peut entraîner des forces plus élevées sur les pales et la tour, ainsi qu'un aérodynamisme plus compliqué et instable.De plus, à mesure que les eaux deviennent très profondes, le coût des amarres, des ancres et du câblage électrique peut devenir très élevé, ce qui nécessitera des technologies moins chères mais néanmoins fiables.

Mais nous pouvons nous attendre à voir davantage d’éoliennes offshore soutenues par des structures flottantes dans un avenir proche.

Cet article a été mis à jour avec la première vente de bail.