Éolien posé | France Energies Marines

Une technologie mature, mais des challenges pour une performance accrue

L’éolien posé offshore s’impose en Europe du Nord comme l’une des principales sources d’énergies renouvelables. En mer, les vents étant plus stables et souvent de vitesse moyenne plus élevées, les parcs éoliens ont un facteur de charge de 45 %, soit deux fois supérieur à un parc terrestre français (22 %) et 3 à 4 fois supérieur aux installations photovoltaïques du territoire national (15 % maximum en Région SUD). Depuis 2010, la capacité mondiale de l’éolien en mer est en croissance de l’ordre de 30 % par an. La technologie est désormais mature et les coûts moyens de l’énergie produite sont devenus très compétitifs. Des challenges persistent cependant pour améliorer davantage la performance de l’éolien posé et permettre son intégration dans le mix énergétique d’un ensemble de pays, notamment la France qui dispose de la deuxième façade maritime en Europe.

L’éolien posé face à des enjeux technologiques, logistiques et socio-économiques

Les principaux enjeux pour un déploiement de l’éolien posé en France et dans des pays présentant des similarités géographiques ou politiques sont :

Les nouvelles générations de turbines dont la puissance unitaire grandissante implique l’utilisation de pieux rigides pour lesquels les méthodes standards de dimensionnement ne sont pas adaptées,
La sols carbonatés mal connus et présents sur la façades maritime du Nord de la France,
L’attractivité économique qui passe par l’atteinte d’un coût moyen de l’énergie produite compétitif par rapport aux autres sources d’énergie décarbonées. Ceci concerne l’optimum entre les coûts complets d’un parc éolien et la production, mais aussi l’accès au financement,
Les politiques socio-économiques qui définissent le cadre de déploiement à moyen et long terme des technologies de production de l’énergie,
La réglementation applicable et l’acceptabilité des projets pouvant entraîner des délais importants qui limitent alors le déploiement des technologies.

En France, les premiers appels d’offres pour des parcs éoliens posés commerciaux ont été lancés dès 2011. Ce n’est cependant qu’en 2019 que le premier a été complètement autorisé et les commandes passées pour un démarrage des travaux dans la foulée. En 2019, le tarif proposé sur le nouveau parc attribué par l’Etat français a également atteint des niveaux très compétitifs.

Caractériser les vents et les fonds marins, étudier les pressions environnementales et les effets induits

L’ensemble des activités de France Energies Marines contribue à apporter des solutions à la filière de l’éolien posé. Ceci passe majoritairement par les projets de R&D collaborative qui permettent notamment de :

Réduire les incertitudes sur la caractérisation des ressources en vent et ainsi contribuer à l’optimisation de la production (Projet CARAVELE),
Mieux caractériser l’environnement physique comme les champs de vagues, mais également les sols, et ainsi intégrer des données plus précises pour le dimensionnement des systèmes (Projets DIME, GEOSISMEM),
Mieux caractériser le transport sédimentaire, en particulier celui lié au déplacement de dunes sous-marines, tout en intégrant l’étude de l’écosystème (Projet DUNES),
Mieux évaluer les interactions avec les sols représentatifs des façades maritimes françaises (y compris les sols carbonatés) en tenant compte du nouveau comportement rigide des monopieux afin de dimensionner les fondations pour une durée de vie de 30 ans (Projet SOLCYP+),
Optimiser les études d’impacts environnementales, sociétales et économiques en proposant des modèles originaux intégrant l’écosystème au sens large pour accompagner l’acceptabilité des projets (Projets TROPHIK, APPEAL, WINDSERV),
Évaluer les impacts de certains composants ou systèmes utilisés dans les parcs EMR sur l’environnement, tels que les anodes galvaniques (Projet ANODE) ou les câbles électriques d’export (Projet SPECIES) et ainsi faire évoluer le cadre règlementaire,
Proposer des solutions de monitoring environnemental telles que la surveillance acoustique passive du benthos (Projets BENTHOSCOPE, BENTHOSCOPE2) et la caractérisation du biofouling sur les composants immergés (Projets ABIOP, ABIOP+),
Identifier des voies d’amélioration de la durabilité environnementale et sociétale des parcs éoliens offshores en analysant leur cycle de vie (Projet LIF-OWI)
Développer une plateformes de recherche en mer (Projet FOWRCE SEA).

Ces différentes études apportent à la filière des modèles validés, des moyens de mesures adaptés, des données représentatives et des rapports de recommandations basés sur des expertises reconnues. La démarche COME3T participe par exemple à l’acceptabilité des projets en proposant des bulletins de synthèse à destination d’un public très large. Ces derniers couvrent un large panel de thématiques liées à l’intégration environnementale des EMR pour lesquelles les experts scientifiques du domaine apportent un éclairage neutre et indépendant.

Crédit photo : Fokke / AdobeStock

Projets

En cours

DIME

Dimensionnement et météocean : modélisation et observations des états de mer extrêmes déferlants pour les énergies marines renouvelables

Terminé

SOLCYP+

Sollicitations cycliques des monopieux d’éoliennes offshores

Terminé

TROPHIK

Modélisation du rôle des éoliennes offshore dans la modification du fonctionnement des réseaux trophiques côtiers et dans le cumul d’impacts

Terminé

ANODE

Evaluation quantitative des métaux libérés dans le milieu marin et issus des anodes galvaniques des structures EMR

Terminé

BENTHOSCOPE 2

Compréhension et surveillance des impacts des EMR sur le compartiment benthique via une plateforme de mesure dédiée à l’acoustique passive

Terminé

BHFM

Benchmark hydrodynamique pour l’étude des interactions houle/structure non linéaires pour les fondations massives d’éoliennes offshores

En cours

CARAVELE

Caractérisation du vent pour les applications aux énergies marines renouvelables

En cours

CEAF

Cadre Commun d’Evaluation Environnementale

En cours

COME3T

Comité d’expertise pour les enjeux environnementaux des énergies marines renouvelables

Terminé

COASTWAVE

Analyse locale à haute résolution de la variabilité des vagues et des déferlements à partir d’imagerie satellite

En cours

DIMPACT

Dimensionnement d’éoliennes flottantes prenant en compte les impacts de la raideur et du déferlement des vagues

En cours

DUNES

Dynamique des dunes hydrauliques et impact sur les projets EMR

En cours

ECUME

Groupe de travail dédié aux effets cumulés des projets EMR

En cours

FOWRCE SEA

Plateforme de recherche en mer pour l’éolien offshore

En cours

GEOBIRD

Développement d’une balise de géolocalisation pour les oiseaux marins

En cours

GEOSISMEM

Levés géophysiques pour la caractérisation des fonds marins des sites EMR

En cours

LIF-OWI

Vers une meilleure intégration des aspects environnementaux, socio-économiques et technologiques dans l’analyse du cycle de vie des parcs éoliens offshores

Terminé

MEDSEA CHECKPOINT

Evaluation du système de surveillance à l'échelle de la Méditerranée basée sur des applications ciblées

En cours

OWFSOMM

Standardisation des outils et méthodes de suivi de la mégafaune marine à l’échelle des parcs éoliens offshores

En cours

SEMMACAPE

Suivi et étude par caractérisation automatique de la mégafaune marine dans les parcs éoliens

Terminé

SPECIES

Interactions des câbles sous-marins avec l'environnement et suivis associés

En cours

WINDSERV

Vers une approche multi-modèle des indicateurs de services écosystémiques

En cours

WREN

Initiative collaborative dédiée aux effets de l’éolien sur l’environnement

Recommandations pour l’évaluation quantitative des apports de métaux dans le milieu marin par les anodes galvaniques de structures EMR (en anglais)

Recommandations pour une approche écosystémique des aires d’implantation d’énergies marines renouvelables

Environnement et éolien en Manche. Enjeux, bilans et perspectives des recherches menées par France Energies Marines, ses membres et partenaires

Veras Guimarães P. et al. (2020)

A data set of sea surface stereo images to resolve space-time wave fields. Scientific Data

Niquil N. et al. (2020)

Toward an ecosystem approach of Marine Renewable Energy: the case of the offshore wind farm of Courseulles-sur-mer in the Bay of Seine. Estuaries and Coastal Zones in Times of lobal Change – Proceedings of ICEC-2018

Filipot J.-F. et al. (2019)

La Jument lighthouse: a real-scale laboratory for the study of giant waves and their loading on marine structures. Philosophical Transactions of the Royal Society A