GE a partagé aujourd’hui de nouveaux détails sur un concept qui pourrait faire progresser le développement de parcs éoliens flottants futuristes. Les turbines flottantes sont des merveilles d’ingénierie – ou des cauchemars, selon la façon dont vous les voyez – qui pourraient rendre d’énormes pans d’océan profond disponibles pour le développement éolien offshore.
Bien qu’ils aient beaucoup de potentiel, les mastodontes flottants ont jusqu’à présent été trop coûteux à déployer à l’échelle commerciale. Et parce qu’ils flottent, ils sont également confrontés à un barrage de défis techniques que les turbines fixées au fond de la mer n’ont pas à survivre. GE espère résoudre certains de ces problèmes grâce à des commandes de turbines avancées qu’il développe aux côtés de la société de conseil Glosten. Ils associent cela à leur plus grand modèle de turbine, qui est presque aussi haut que la Statue de la Liberté et le Washington Monument réunis.
GE a reçu une bourse de 3 millions de dollars du Département américain de l’énergie pour soutenir le projet de deux ans, qui a débuté l’année dernière. Si l’entreprise peut prouver, par la modélisation et les simulations, que sa conception fonctionnera, elle pourrait alors avancer avec ses partenaires sur le projet de construction d’un prototype. Aujourd’hui, ils révèlent quelques détails de leur conception lors d’un «Sommet de l’innovation énergétique» organisé par le DOE.
Concevoir une turbine qui peut flotter gracieusement sur l’eau, c’est comme «mettre un bus sur un grand poteau, le faire flotter, puis le stabiliser pendant qu’il interagit avec le vent et les vagues», selon Rogier Blom, chercheur principal de GE pour le projet.
Les turbines elles-mêmes sont essentiellement les mêmes que les autres turbines fixées au fond marin. Les grandes différences sont la conception de la plate-forme qui la retient et les commandes utilisées pour les manœuvrer en pleine mer agitée. GE travaille à coupler la conception d’une turbine et d’une plate-forme existantes de 12 MW avec des commandes automatisées afin qu’elles puissent travailler ensemble de manière plus rationalisée. Les commandes, les capteurs intégrés et les ordinateurs améliorent la façon dont l’éolienne réagit au vent et aux vagues.
Si ces contrôles réussissent, la turbine flottante pourrait s’ajuster automatiquement pour capter de forts coups de vent sans basculer. Cela maximiserait en fin de compte leur puissance, les rendant plus rentables. Les turbines flottantes sans commandes plus avancées doivent être plus volumineuses pour pouvoir surfer. Mais avec une conception plus intelligente, GE vise à réduire la masse de la plate-forme de plus d’un tiers par rapport à d’autres conceptions de turbines flottantes – ce qui réduirait à terme les coûts.
GE utilise une soi-disant «plate-forme de jambe de tension» qui est ancrée au fond marin avec des «tendons» réglables. Sa nouvelle technologie serait capable de détecter les rafales de vent et les houles dans l’océan et, en temps réel, d’ajuster la longueur des tendons en conséquence afin que la plate-forme puisse surfer en douceur sur les vagues. Blom décrit le processus comme «voir, penser, faire». Les capteurs du système de contrôle, par exemple, détectent un changement de vitesse du vent, déterminent comment ce changement affecte l’éolienne, puis effectuent des ajustements pour réagir.
Selon Walt Musial, un ingénieur principal qui dirige la recherche éolienne offshore au National Renewable Energy Laboratory (NREL), les plates-formes à jambes de tension sont «innovantes» et l’une des conceptions de plates-formes les plus stables. Mais c’est aussi très difficile à installer, et un prototype n’a même pas encore été démontré avec une éolienne offshore à grande échelle sur le dessus (bien qu’une technologie similaire ait été utilisée pour la production de pétrole en mer), selon Musial. Là encore, tout ce qui concerne les parcs éoliens flottants est encore assez nouveau. Il n’y a qu’une poignée d’éoliennes flottantes en fonctionnement dans le monde et aucun parc éolien à l’échelle commerciale.
Cela pourrait bientôt changer. Musial prévoit que le premier projet à l’échelle commerciale sera mis en ligne, probablement en Asie, dans quelques années seulement. Le développement de contrôles avancés, comme le tente GE, joue un rôle important dans la réalisation de cet objectif, dit-il.
«Nous sommes enthousiasmés par ce projet car il pourrait s’agir d’une technologie habilitante commune à exploiter [a majority] des ressources éoliennes offshore », déclare Blom. Les conceptions d’éoliennes offshore sont actuellement limitées aux eaux de moins de 60 mètres de profondeur. Cela met 60% des ressources éoliennes offshore américaines hors de portée des turbines offshore fixes. Mais ces ressources pourraient être développées avec des fermes flottantes, selon NREL.
Les parcs éoliens flottants présentent d’autres avantages. Ils peuvent s’éloigner suffisamment du rivage pour potentiellement satisfaire les résidents côtiers préoccupés par la façon dont les turbines pourraient affecter la pêche, les oiseaux ou la vue sur la mer. Ils ne perturbent pas non plus le fond marin – à l’exception des ancres utilisées pour amarrer la plate-forme. Cela résout encore un autre problème qui a entravé le développement éolien offshore: une pénurie de navires spécialisés nécessaires pour installer les fondations des turbines.
Il y a eu du scepticisme dans le passé quant à savoir si les turbines flottantes peuvent se développer assez rapidement et réduire les coûts à un point où elles peuvent vraiment décoller. Ils sont également en concurrence avec leurs homologues fixés sur le fond marin qui avancent rapidement dans des eaux de plus en plus profondes.
«Nous ne devons pas sous-estimer la créativité de l’industrie éolienne offshore fixe, car elle repousse également les limites», déclare Po Wen Cheng, responsable de l’énergie éolienne à l’Institut de conception aéronautique de l’Université de Stuttgart. Lorsqu’il a commencé la recherche sur l’éolien offshore il y a une vingtaine d’années, les gens ne pensaient pas que les turbines traditionnelles pouvaient être installées dans des eaux de plus de 20 mètres de profondeur. Depuis, ils ont dépassé cette limite. Mais dans une course pour développer suffisamment d’énergie renouvelable pour éviter la crise climatique, il peut y avoir suffisamment de place pour que les conceptions flottantes et fixes prennent la mer.
