Les éoliennes flottantes ouvrent de vastes nouvelles étendues océaniques pour l'énergie renouvelable

Dans les eaux tumultueuses de la mer du Nord, à 15 miles au large des côtes de l'Aberdeenshire, en Écosse, cinq éoliennes flottantes en mer s'étendent à 574 pieds (175 mètres) au-dessus de l'eau. Le premier parc éolien flottant au monde, une installation de 30 mégawatts exploitée par la société norvégienne Equinor, n'est opérationnel que depuis 2017, mais a déjà records britanniques battus pour la production d'énergie.

Alors que la plupart des éoliennes offshore sont ancrées au fond de l'océan sur des fondations fixes, les limitant à des profondeurs d'environ 165 pieds, les éoliennes flottantes sont attachées au fond marin par des lignes d'amarrage. Ces énormes structures sont assemblées à terre et tirées en mer par des bateaux.

La possibilité d'installer des turbines dans des eaux plus profondes, où les vents ont tendance à être plus forts, ouvre d'énormes quantités d'océan pour générer de l'énergie éolienne renouvelable : près de 80 % du potentiel d'énergie éolienne offshore se trouve dans les eaux plus profondes. De plus, le positionnement des turbines flottantes beaucoup plus loin des côtes permet d'éviter les conflits avec ceux qui s'opposent à leur impact sur les vues côtières.

L'éolien offshore flottant n'en est qu'à ses débuts : seulement environ Mégawatts 80 d'un total d'environ 32 gigawatts (0.25 %) de la capacité éolienne offshore installée est flottante. Mais certains experts affirment que la technologie relativement nouvelle pourrait devenir une partie importante du mix d'énergies renouvelables, si elle peut surmonter les obstacles tels que le coût, la conception et l'opposition de la part des Industrie de la pêche.

Les États-Unis sont traditionnellement à la traîne de l'Europe en matière d'énergie éolienne offshore, mais cela pourrait changer. Joe Biden s'est engagé à construire plus de 30 GW d'éolien offshore d'ici 2030. Le ministère de l'Énergie dit avoir investi plus de 100 millions de dollars dans la recherche et le développement de la technologie éolienne offshore flottante dans le but de s'imposer comme un leader du secteur.

Alors que les vents fiables et les eaux relativement peu profondes de la côte est des États-Unis en ont fait la cible privilégiée des projets éoliens offshore, tels que le récemment approuvé Vignoble à grande échelle Vent au large de Martha's Vineyard, sur la côte ouest, les eaux sont pour la plupart trop profondes pour les turbines à plate-forme fixe. C'est ici que les partisans espèrent que le vent flottant prendra son envol.

En mai, l'administration Biden et le gouverneur de Californie, Gavin Newsom, ont annoncé un plan visant à amener l'éolien offshore flottant en Californie. Ils ont identifié deux sites : une zone de près de 400 milles carrés au nord-ouest de Morro Bay, qui pourrait accueillir 380 éoliennes flottantes, et un autre plus au nord au large de Humboldt Bay. Ensemble, ces projets pourraient apporter jusqu'à 4.6 GW d'énergie propre au réseau, suffisamment pour alimenter 1.6 million de foyers.

« [L'annonce] a été une véritable percée », a déclaré Adam Stern, directeur exécutif de l'association professionnelle Offshore Wind Californie. "À une époque où les effets du changement climatique sont évidents en Californie chaque jour, sous la forme d'incendies de forêt et de sécheresse", a-t-il déclaré, "le vent offshore peut fournir une électricité propre et fiable à des millions de résidents californiens".

La solution Estimations de l'Agence internationale de l'énergie que pour que le monde reste sur la voie de la neutralité carbone d'ici 2050, il doit ajouter 390 GW d'énergie éolienne (dont 80 GW en mer) chaque année entre 2030 et 2050.

C'est un grand saut par rapport aux chiffres actuels, en particulier pour l'industrie éolienne offshore, qui a installé un peu plus de 6 GW de nouvelle capacité en 2020. Mais l'énergie éolienne a augmenté à mesure que les coûts baissent et que les pays cherchent à s'éloigner des combustibles fossiles pour atteindre les objectifs climatiques.

La quantité de vent flottant qui sera prise en compte n'est pas claire. Des pays dont la Norvège, Portugal, Corée du Sud et Japon installent ou planifient des projets éoliens flottants, avec plus de 26GW de capacité estimée être dans le pipeline, selon une estimation.

"Sans aucun doute, le vent est une grande partie de la solution pour aller à zéro", a déclaré Michael Webber, expert en énergie et professeur d'ingénierie à l'Université du Texas à Austin. Mais il pense que l'éolien flottant prendra probablement du temps à se développer, prédisant que l'éolien terrestre et l'éolien offshore à fond fixe domineraient au cours de la prochaine décennie.

De gros obstacles subsistent certainement. Le coût est important. Les coûts de production d'énergie éolienne offshore flottante sont environ le double de ceux de l'éolien offshore fixe, bien qu'on s'attend à ce qu'ils diminuent à mesure que les progrès technologiques et les chaînes d'approvisionnement s'améliorent. Les estimations de l'organisme de recherche National Renewable Energy Laboratory (NREL) suggèrent que les projets de turbines flottantes pourraient atteindre la parité des coûts avec leurs homologues à fond fixe vers 2030.

Un problème est le nombre de conceptions pour ancrer les turbines flottantes, ce qui, selon certains experts, rendra plus difficile la réduction des coûts.

Il existe trois conceptions principales. La bouée à espar – la conception des turbines flottantes Hywind en Écosse – a un long tube cylindrique lesté qui s'étend vers le bas de la turbine et sous la surface de l'océan pour l'équilibrer. Les plates-formes semi-submersibles, qui sont les plus courantes pour les projets installés et planifiés, sont modulaires et constituées de structures cylindriques flottantes sécurisées par des lignes d'amarrage. La structure à jambes de tension a une plate-forme plus petite ancrée au fond marin avec des lignes d'amarrage tendues.

« J'ai perdu le compte du nombre de concepts qui existent réellement », a déclaré Po Wen Cheng, responsable de l'énergie éolienne à l'Université de Stuttgart en Allemagne. "Ford n'a pas rendu la voiture abordable pour les grandes masses en fabriquant 30 types de voitures différents - ils ont juste fabriqué un modèle T. Si nous voulons vraiment réduire les coûts, nous ne pouvons pas tolérer autant de concepts différents", a-t-il déclaré.

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