Les éoliennes prennent le large

Un vent nouveau souffle sur les éoliennes… Le groupe norvégien StatoilHydro et Siemens travaillent ensemble à une grande première mondiale : la conception d’éoliennes flottantes en haute mer, qui mettront enfin l’énergie du vent du large à notre portée.

La tempête fait rage, les vagues atteignent des hauteurs incroyables. Soudain, on aperçoit une mince silhouette blanche de 80 m de haut assaillie par les paquets de mer. Au beau milieu de la Mer du Nord déchaînée, ses pales brassent l’air nocturne, entraînées par les hurlements du vent. Aucun pilier ne la soutient, aucun support ne la relie aux fonds marins et pourtant elle ne s’incline que très légèrement. Aussi incroyable que cela puisse paraître, l’éolienne flotte.

Il ne s’agit encore que d’un scénario d’anticipation, mais le projet est bien réel. Dès 2009, la côte sud-ouest de la Norvège accueillera un prototype qui devra prouver qu’il est capable d’affronter vents et marées. Ce projet d’« éolienne flottante » est le fruit d’un partenariat entre la division Reneweable Energy de Siemens, leader mondial des éoliennes offshore, et le groupe StatoilHydro, spécialisé dans l’énergie. En Norvège, les sites propices à l’installation d’éoliennes se trouvant souvent dans des zones protégées, les industriels se tournent vers la mer. Au Danemark, il existe depuis quinze ans des parcs éoliens offshore, mais toujours situés près des côtes, à moins de 10 m de profondeur. L’ancrage des éoliennes n’y pose donc aucun problème, mais il est plus difficile d’étendre ces fermes, en raison de zones de pêches et de couloirs migratoires empruntés par les oiseaux.

Siemens et StatoilHydro se sont donc tournés vers la haute mer pour élaborer leur projet Hywind. Le vent y souffle avec plus de constance et de puissance que près des côtes. Selon le Laboratoire national américain de recherche sur les énergies renouvelables (National Renewable Energy Laboratory), le potentiel éolien des zones entre 5 et 50 milles marins des côtes est plus important que la puissance électrique de toutes les centrales des Etats-Unis, soit plus de 900 gigawatts.

A 200 mètres de profondeur

La Norvège est le lieu idéal pour tester ce prototype, les fonds marins de la côte y sont en pente raide. L’éolienne sera installée à 12 km de la terre ferme, dans une zone d’une profondeur de 200 m. StatoilHydro est responsable de la partie immergée de cette installation, et Siemens prend en charge le mât et la turbine. Pour élaborer son prototype Hywind, StatoilHydro s’est fondé sur un concept inspiré des bouées à espar, un flotteur sous-marin en acier et en béton doté de caissons de ballast. Cette méthode est déjà utilisée par les plateformes de forage offshore. Le flotteur, un tube en acier de 120 m, enfonce l’installation dans l’eau assez profondément pour que son centre de gravité se situe sous la surface. Ceci évite que l’éolienne soit ballottée par les flots tel un bouchon de liège. Grâce aux caissons de ballast, on peut régler avec précision la hauteur du centre de gravité. De plus, trois câbles en acier flexibles viendront arrimer l'éolienne au fond marin pour l’empêcher de dériver et le transport de l’électricité sera assuré par un câble sous-marin. Ce système d’ancrage permettra enfin l’implantation d'une telle installation à de grandes profondeurs, alors qu'un recours à des piliers aurait été prohibitif dès 100 m.

« Nous espérons implanter nos installations jusqu’à 700 m de profondeur », explique Henrik Stiesdal, Chief Technology Officer (CTO) au siège Siemens de Brande au Danemark. Au-delà, les coûts de l’ancre et de l’acier seraient si élevés que les installations ne seraient plus rentables. « Le potentiel est énorme », s’enthousiasme M. Stiesdal. Un parc éolien offshore pourrait contenir jusqu’à 200 éoliennes, de quoi fournir de l’électricité à un million de foyers. Néanmoins il faudra une dizaine d’années avant la mise en œuvre de ce projet à grande échelle, la première étape restant la construction et le test du prototype.

M. Stiesdal et son équipe créent actuellement un système électronique de régulation afin d’éviter que l'éolienne ne perde sa stabilité en cas de forte houle. Ce système permettra de modifier l’angle des pales et donc la vitesse de rotation de l’hélice. Ainsi, l’éolienne pourra compenser elle-même les mouvements de balancement. Autre solution : incliner le générateur et le moyeu de l’hélice pour déplacer le centre de gravité et diminuer ainsi le balancement. « Naturellement nous devons encore tester ces idées et les améliorer », explique Sjur Bratland, chef de projet chez StatoilHydro. « Nous développons une technique destinée aux marchés de demain et l’expertise de Siemens dans ce domaine en fait un partenaire visionnaire et digne de confiance. » Pour M. Bratland, le projet Hywind est « une solution optimale pour les régions pauvres en ressources énergétiques et en surface disponible, mais bénéficiant de forts vents au large de leurs côtes. » C’est le cas notamment du Japon et des Etats-Unis.

Tim Schröder