LONDRES – (Royaume- Uni) – 01/06/2011 – energiesdelamer.eu (ex blog energiesdelamer) – Par Francis Rousseau – Selon le rapport (accès payant) Offshore Wind Construction and Installation Report signalé par Tidal Today, 20 à 25% des dépenses d’un parc éolien offshore passeraient dans les fondations sous-marines posées. Ceci aurait pour principal effet d’incliner les constructeurs à éloigner les futurs parcs le plus possible des côtes et à privilégier les parcs en haute mer sur fondations flottantes. Les concepteurs, les développeurs et les organismes soutenus par le gouvernement britannique ont donc un véritable défi logistique à relever en proposant dorénavant de nouvelles conceptions de fondations sous-marines moins coûteuses que leurs aînées.
Cela n’est pas aussi facile qu’il y parait, surtout si on rapproche ce défi des puissances de plus en plus importantes que les turbines atteignent, de la taille des nouvelles pales et des poids de plus en plus conséquents que les mâts et donc les fondations ont à supporter. » Avec des tailles d’éoliennes qui peuvent maintenant atteindre jusqu’à 5MW et même au-delà, la masse présente au sommet devient presque le double de la taille commune actuelle « , explique Alan Tricklebank, auteur du rapport qui annonce aussi que la production en grand nombre d’une nouvelle génération de fondations sous-marines faciles à installer va être amorcée au cours des 2 ans à venir.
Parmi la foule de nouveaux modèles qui seraient sur le point de sortir, ce rapport croit beaucoup plus aux fondations à base gravitaire qu’il considère comme particulièrement prometteuses, qu’aux fondations monopieu.
Petit rappel :
– Les fondations monopieu en acier constituent le type de fondation le plus utilisé actuellement dans les parcs éoliens offshore à cause de la simplicité de sa fabrication et de son installation. On a l’habitude de comparer la fondation monopieu à un pieu géant enfoncé dans les parties dures du sous-sol marin. L’enfoncement de la fondation dans le sous-sol lui permet de résister aux charges du vent, des marées et des vagues. Le monopieu est soit enfoncé à l’aide d’un marteau hydraulique (monopieu battu), soit placé dans un trou percé avec une perceuse hydraulique (monopieu foré). Le diamètre de la fondation est de l’ordre de 5 à 6,5 m. La hauteur de la fondation monopieu sera variable selon les conditions de profondeur et la géologie du fond de la mer pour chaque emplacement d’éolienne.
– Les fondations « en massif gravitaire » ou « à base gravitaire » sont composées d’une large base en acier ou en béton conçue pour être placée sur le fond de la mer et suffisamment lourde pour rester en place même dans des conditions de mer extrêmement violentes (normes de la tempête cinquantenaire). Elles sont adaptées aux profondeurs d’eau comprises entre 0 et 30 m. La structure est adaptée avec une échelle d’accès, une plate-forme et d’autres installations exigées comme des pare-battages et conduit de câbles (J-tubes).
– Les fondations dites « jacket » maîtrisées depuis de nombreuses années par les filières de l’industrie pétrolière offshore.
Cela se présente sous la forme d’une tour-treillis d’acier tubulaire, reposant sur 4 pieds ancrés par des pieux, une forme très familière pour avoir été vue et revue dans l’industrie pétrolière, qui a largement fait ses preuves en matière de résistance( et de coût) dont on connaît bien la technique d’installation.
Ce type de fondation a déjà été testé dans le parc Beatrice (Ecosse) parc démonstrateur par 45m.
Le premier parc belge C-power, après une première phase de 6 éoliennes installées sur base gravitaire, a choisi de construire la 2e phase sur jackets.
Les fondations de type « jacket » sont 10 fois plus légères que les fondations gravitaires standard (cette comparaison ne vaut pas avec les derniers modèles en cours d’élaboration).
Depuis de nombreuses années le Concrete Centre (Centre britannique du Béton) en charge de l’actualisation des normes en matière de béton, recommande aux constructeurs de parcs éoliens offshore britanniques l’usage de fondations à base gravitaire pour l’éolien offshore britannique. Si cette recommandation a été très peu suivie d’effets jusqu’à aujourd’hui, c’est principalement à cause des coûts de ces fondations loin d’être aussi compétitifs que ceux des fondations monopieu ou de type jackets. Le rapport avoue que « des approches novatrices doivent être appliquées à leur conception, à leur production et leur installation ».
Plusieurs sociétés sont déjà en mesure d’apporter des options satisfaisantes dans le domaine des fondations à base gravitaire d’ici 2014. Parmi celles-ci : BMT Group (consortium Gifford-BMT – Freyssinet) qui a mis au point, en 2009, un modèle de base gravitaire en béton précontraint renforcé, (annonce ICI) spécialement conçu pour être produit en grand nombre et pouvant être déposé jusqu’à 45m de profondeur. Ce modèle sélectionné par le Carbon Trust en 2009 innove en ce qu’il propose de pré-assembler à terre le mât et la turbine sur l’unité de la base gravitaire, avant d’ installer le tout comme une structure complète au large des côtes, en une seule opération et un seul transport.
Le consortium Hochtief-Costain-Arup travaille également sur une solution de base gravitaire conçue selon un assemblage en deux étapes : d’abord l’achèvement au port du « logement » stockable à quai puis son remorquage jusqu’au site par des remorqueurs de type DP2 (hauteur des vagues allant jusqu’à 2m), avant que la fondation ne soit positionnée, lestée et coulée précisément sur sa position (cf article Construction News). Le consortium Hochtief-Costain-Arup qui a déjà fait ses preuves en installant par 11 mètres de fond 49 fondations à base gravitaire de 1400 tonnes chacune pour le parc de Lilligrun en Suède, qualifie ce type de fondation « d’auto-installable » et travaille à en renforcer la souplesse (toute relative) de la mise en place.
Autre entreprise innovante sur le marché des bases gravitaires la start-up norvégienne, Seatower, avec son modèle « Cranefree » recommandé pour les parcs éoliens offshore en eau profonde. Ce modèle a la particularité de pouvoir être complètement assemblé de façon individuelle à quai et d’être flottant à la verticale, une fois mis à l’eau dans le port même. Cette structure flottante est ensuite remorquée sur site où elle est lestée d’un poids d’eau suffisant pour la faire couler et pour la faire s’enfoncer de quelques mètres sur le fond meuble (vidéo de comparaison des anciens modèles et du modèle Cranefree ICI). Le simple fait qu’aucun transport de cargaison à logements multiples (gourmand en coût) ne soit nécessaire pour transporter ce modèle flottant d’un seul tenant réduit drastiquement les coûts. Le transporter ou plutôt le remorquer sur site (ce qui ne nécessite pas ce type de navire) peut se faire en 1 ou 2 jours en profitant d’une fenêtre météo de mer calme à peu agitée.
En France, où aucun parc éolien offshore n’est pour l’instant construit, les fondations à base gravitaire semblent aussi retenir la faveur des équipementiers et notamment de STX France Solutions qui propose :
– Une fondation gravitaire béton transportable par PosEole, un projet de développement d’un navire de pose d’éoliennes porté par STX France SA en partenariat avec l’Ecole centrale de Nantes, l’équipementier Nov-BLM et le Bureau Veritas, a également l’objectif d’accélérer le temps de pose. Doté d’une coque catamaran semi-submersible, ce grand navire est capable de saisir par l’embase de l’éolienne qui a été entièrement montée à quai, et de la transporter verticalement.
Si une commercialisation se concrétise, elle répondra ainsi à un besoin grandissant du secteur de l’offshore (cf. article du 18 mai 2011).
– Une fondation gravitaire mixte acier/ béton, transportable par PosEole, auto-installable.
– Ceci dit STX France Solutions étoffe aussi son offre par une ou plusieurs fondations de type jacket et par des fondations mixtes (cf. newsletter STX France Solutions du 21 Mai 2011).
Quelle que soit la technologie de base gravitaire utilisée, elle paraît, à terme, plus rentable à mettre en oeuvre que la technologie des monopieux en acier, qui nécessite la mobilisation de plusieurs navires d’installation sur place pendant plusieurs jours, livrant chacun leurs propres composants. Parmi les autres considérations qui entrent en jeu comme les nuisances sonores ou la robustesse des monopieux, je retiendrai surtout celle concernant le prix de l’acier et les problèmes d’approvisionnement auxquels les constructeurs pourraient être soumis en cas de forte demande. Le béton, principal composant des « bases gravitaires », a le mérite d’être une matière relativement abondante et non soumise aux fluctuations des marchés financiers.
Il faut enfin rappeler, à toutes fins utiles, que la législation européenne fait obligation aux développeurs des parcs éoliens en mer, une fois la durée de vie du parc achevée, de démonter les éoliennes, fondations comprises, et de restituer les fonds marins dans leur état ante. Cela vaut aussi bien pour les fondations monopieux en acier que pour les fondations à base gravitaire, mais pourrait être plus facile à gérer dans le futur pour ces dernières.
Docs : Sites liés. Photo 1 : Fondation à base gravitaire©ARUP. 2 : Transport de fondations à base gravitaire©Eole RES. 3 : Fondation monopieu©Enertrag 4. Fondation à base gravitaire ©Eole RES 5. Fondation de type Jackets©Owec. 6. Cranefree©Seatower . 7 : Fondation gravitaire auto installable ©STX Solutions France
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