ÉOLIEN OFFSHORE

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En fort développement, l’éolien en mer – ou éolien offshore – est une filière de production d’électricité d’avenir dans le contexte du changement climatique. Avec près de vingt ans de retour d’expérience, cette énergie marine renouvelable poursuit sa progression avec des coûts de production en constante diminution et des centrales éoliennes de puissance importante, de 1 000 mégawatts (MW) et plus. L’Europe a été pionnière de cette filière énergétique, en développant les premiers parcs éoliens dans les années 2000.

Bref historique

L’idée d’installer des éoliennes en mer comporte de nombreux avantages : vitesses des vents plus élevées et plus régulières (la turbulence étant plus faible car les vents rencontrent moins d’obstacles que sur terre), utilisation d’éoliennes de très grande puissance (problèmes d’accès et de levage simplifiés) et surface potentiellement infinie permettant d’installer plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de mégawatts.

Au début des années 1930, l’ingénieur allemand Hermann Honnef (1878-1961) étudie des éoliennes constituées de plusieurs rotors, de 160 mètres de diamètre et délivrant 4 MW (1 MW = 1 000 kW) chacun, pour atteindre une puissance totale de 20 MW. Il est le premier à proposer l'installation « offshore » d'éoliennes sur un ponton flottant ancré au fond de la mer.

Un des premiers projets d’éoliennes marines

Photographie : Un des premiers projets d’éoliennes marines

Les deux éoliennes sont disposées sur un flotteur orienté face au vent. Au-delà d'une certaine vitesse de vent (54 km/h), l'ensemble de l'installation s'incline vers l'arrière, où les flotteurs sont recourbés, pour limiter la puissance. Ce dispositif d'une hauteur de 200 mètres,... 

Crédits : H. Honnef, Windkraftwerke, 1932/ DR

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Au début des années 1970, William Edward Heronemus (1920-2002), professeur au Massachusetts Institute of Technology (MIT), est un pionnier de l’éolien offshore aux États-Unis. Il présente un concept proche de celui d’Honnef : une éolienne multirotor de 6 MW composée de trois rotors de 2 MW sur une structure flottante, elle aussi ancrée au fond de la mer. Il propose en 1972 un projet de 13 600 éoliennes flottantes.

Si tous ces projets restent à l’état d’étude, l’éolien offshore est relancé en 1979 par le réseau électrique anglais CEGB (Central Electricity Generating Board), qui affirme la nécessité de développer des centrales éoliennes offshore face aux limites de l’éolien terrestre (impacts visuels et sonores). Le ministère de l’Énergie britannique finance ainsi en 1983 l’étude d’un projet de 800 MW utilisant des éoliennes de 100 mètres de diamètre. La même année, l’Agence internationale de l’énergie crée un groupe de travail sur l’étude des éoliennes offshore (le Task 7 Study of Offshore WECS). Le coordonnateur est le CEGB (Royaume-Uni) avec la participation de trois autres pays européens : le Danemark, les Pays-Bas et la Suède. Quatre sous-tâches sont définies (mesure, conception d’éoliennes, élaboration de spécifications, études générales). Le groupe sera rejoint en 1984 par les États-Unis sur le thème des vibrations (les vagues étant une source supplémentaire de vibrations venant s’ajouter à celles liées à la turbulence du vent et à la rotation des pales), permettant de partager les recherches entre ces cinq pays. En parallèle, l’énergie éolienne devenant à la fin des années 1980 une réponse crédible aux questions de changement climatique, les industriels sont incités à développer des machines de grande puissance, de 1,5 MW et plus, sous l’impulsion de la Commission européenne.

C’est en 1990 qu’est installée à Norgersund, en Suède, à 250 mètres de la côte et sur une profondeur de 7 mètres, la première éolienne offshore au monde, d’une puissance de 220 kW. Puis la première centrale éolienne offshore (regroupant neuf éoliennes de 450 kW) est réalisée par l’entreprise d’électricité danoise Elkraft (aujourd’hui Ørsted) en 1991 à Vindeby au Danemark. Mais le développement de la production offshore est freiné au début des années 2000 par un certain nombre de problèmes techniques et des coûts plus importants que prévu – à Horns Rev (Danemark), remplacement de 80 éoliennes de 2 MW en 2003, lié à des erreurs de fabrication et de très nombreuses interventions de maintenance en mer. Après un nouvel effort de conception et d’adaptation au milieu marin (fiabilisation, procédures de certification, maintenance facilitée), cette technologie prendra son essor au milieu des années 2000 avec des éoliennes dédiées à l’offshore et de plus grande taille (5 MW).

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Un des premiers projets d’éoliennes marines

Un des premiers projets d’éoliennes marines
Crédits : H. Honnef, Windkraftwerke, 1932/ DR

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Centrale éolienne offshore chinoise de Jiangsu

Centrale éolienne offshore chinoise de Jiangsu
Crédits : Zhou Guk/ Barcroft Media/ Getty Images

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Répartition des coûts pour les centrales éoliennes (offshore et terrestre)

Répartition des coûts pour les centrales éoliennes (offshore et terrestre)
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Dimensions et puissances des éoliennes

Dimensions et puissances des éoliennes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Pour citer l’article

Philippe BRUYERRE, « ÉOLIEN OFFSHORE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/eolien-offshore/