Réseau électrique

L’injection d’énergie dans le réseau : la finalité des parcs EMR offshores européens

Les défis liés à l’intégration électrique des EMR peuvent être scindés selon un critère d’échelle. On distingue donc ici les réseaux dits locaux et le réseau maillé à grande échelle. Aujourd’hui, le responsable du réseau électrique français haute tension (RTE) estime que l’intégration des énergies renouvelables est possible selon les objectifs de la Programmation Pluriannuelle de l’Energie, sans modification majeure du réseau en place. C’est donc localement que se situent les enjeux actuels de la filière EMR liés aux réseaux électriques. A l’échelle de la ferme, les sous-systèmes du réseau électrique sont essentiellement composés par :

• les câbles entre machines, dits IAC pour Inter-Array Cable, de moyenne tension (33 à 66 kV) et les connecteurs associés,
• la sous-station électrique, point de convergence des câbles IAC qui élève la tension pour minimiser les pertes lors de l’export à terre,
• le ou les câbles d’export dont la tension est généralement comprise entre 125 et 225 kV. Ces derniers relient le parc EMR au point de livraison à terre pour réaliser la connexion au réseau terrestre maillé.

Topologie des parcs et sous-stations innovantes : deux défis majeurs

Le premier challenge réside dans la conception du réseau de câbles IAC reliant les génératrices à la sous-station. Il s’agit d’un problème d’optimisation topologique visant à minimiser les coûts d’investissement, maximiser l’efficacité du réseau, optimiser sa fiabilité et ainsi minimiser les coûts d’exploitation. Ce sujet est étudié à France Energies Marines au travers de plusieurs projets de R&D collaborative (Projets VALARRAY, DTOCEANPLUS, MOSISS).

La sous-station électrique représente un autre défi majeur pour les EMR, spécifiquement dans le cadre du développement des parcs éoliens flottants commerciaux. En effet, sa fondation est un aspect maîtrisé en eaux peu profondes, mais sa transposition dans des hauteurs d’eau supérieures à 80 m rend la solution fixe (ou posée) impraticable économiquement. Le passage à des alternatives innovantes flottantes ou sous-marines est l’objet d’un projet en cours coordonné par France Energies Marines et qui regroupe les acteurs majeurs de la filière (Projet LISORE). Ce dernier traite des problématiques liées à la fondation en elle-même, ainsi que des impacts potentiels sur le matériel électrique embarqué.

La stabilité des câbles en milieu énergétique : une problématique spécifique à l’hydrolien

Du fait de leurs caractéristiques intrinsèques, haute tension et forte puissance, et des coûts élevés associés, la redondance des câbles d’export n’est pas aisément envisageable. Une fois les parcs EMR en exploitation, ces câbles représentent d’ailleurs une part non négligeable des incidents. Ce retour d’expérience constaté pour l’éolien posé en mer du Nord se voit renforcé pour le secteur hydrolien qui prévoit de déployer des fermes EMR dans des milieux très énergétiques sollicitant davantage le câble d’export. Cette thématique a été étudiée dans le cadre d’un projet portant sur le développement d’outils d’évaluation de la stabilité des câbles dans de tels environnements (Projet STHYF).

Connecteurs et stockage : les prochains défis des réseaux électriques

D’autres problématiques liées aux réseaux électriques sont intégrées à la feuille de route de France Energies Marines, bien qu’il n’y ait pas encore de projet de R&D sur ces sujets. Les connecteurs électriques constituent un défi technologique et opérationnel en matière d’optimisation de leur installation et exploitation en mer. Les niveaux de puissance requis augmentant régulièrement, ils vont nécessiter des alternatives innovantes aux solutions actuellement utilisées, qu’elles fonctionnent en air (dry-mate) ou en eau (wet-mate). Si le stockage d’énergie en réponse technique à la stabilité du réseau ne semble pas d’actualité à court et moyen termes, ce dernier peut toutefois constituer une plus-value d’un point de vue économique répondant aux défis de la transition énergétique d’autres secteurs comme le transport maritime par exemple (valorisation par l’hydrogène/ammoniac, utilisation en milieu insulaires…).

Crédit photo : StekrueBe

Interlocuteurs

Nicolas Germain

Responsable R&D optimisation des parcs

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