Structures Foundations For Offshore Wind Turbines

Fondations

Fondation : le composant terrestre des énergies marines renouvelables

Connaître la nature du sol pour choisir le type de fondation

Afin d’exploiter les énergies marines renouvelables, le dispositif de production doit être maintenu en place dans des conditions environnementales extrêmes. Dans les deux cas, il est nécessaire de s’accrocher aux fonds marins, soit directement dans le sol pour les systèmes fixes, soit par l’intermédiaire d’une ligne pour les systèmes flottants. La fondation est donc le composant qui assure le maintien de la machine soumise à ses propres mouvements, aux vagues, au courant et à des déformations liées aux réactions du sol. Les deux paramètres principaux qui conditionnent le choix du type de fondation à utiliser sont la profondeur d’eau et la nature du sol. Différents types de fondation ont été développés afin d’offrir une résistance optimum en fonction des mécanismes de résistance de sol. Il est cependant essentiel de réaliser les études géotechniques très en amont pour sélectionner la bonne technologie dès le départ.

Les sols carbonatés : un cas particulier à étudier

De nombreuses technologies offshores sont ancrées en mer depuis plusieurs décennies dans des profondeurs allant de 30 m à 3000 m, principalement dans le secteur parapétrolier. Il existe donc un retour d’expérience conséquent pour les sols relativement meubles qui renferment des gisements d’hydrocarbures. Dans le cas des EMR, ça n’est pas la nature du sol qui guide prioritairement le choix des zones d’implantation des parcs. Or, cela peut constituer une contrainte technico-économique majeure lorsque des conditions nouvelles sont rencontrées. Un projet collaboratif vise à étudier le comportement des fondations dans des sols calcaires très présents sur les côtes du Nord de la France (Projet SOLCYP+). Ces types de sols sont complexes et présentent un comportement visco-élasto-plastique induisant des comportements non linéaires, source d’incertitude des précitions à long termes. Leur réponses face aux efforts monotones et cycliques verticaux et latéraux y sont étudiées.

Optimiser le dimensionnement des fondations

Les méthodes d’ingénierie utilisées actuellement pour les EMR proviennent du secteur pétrolier. Cependant, de nouveaux défis techniques nécessitent de s’adapter. Dans le cas des éoliennes flottantes, par exemple, il est quasiment impossible de n’avoir aucun chargement vertical sur les ancres étant donné les faibles profondeurs d’eau. De plus, le positionnement des EMR dans le secteur de la production d’énergie nécessite d’optimiser le dimensionnement pour limiter le coût, tout en assurant la robustesse des systèmes.

Un projet collaboratif étudie les limites et l’amélioration des méthodes de dimensionnement des monopieux (Projet SOLCYP+). L’augmentation de la puissance unitaire de l’éolien posé induit l’utilisation de monopieux à très faible élancement. Des essais en centrifugeuse géotechnique sont ainsi réalisés pour caractériser leur comportement et créer une base de données. Celle-ci permet de calibrer une méthodologie spécifique développée dans le cadre du projet et illustre l’inadéquation de la méthode « de pieu flexible » utilisée jusqu’alors et basée sur le principe d’une embase fixe et d’un étalement du chargement latéral par courbure du monopieu. Dans le domaine de l’éolien flottant, il n’existe pas de recommandations ou de normes spécifiques pour le dimensionnement des ancres et fondations. De plus, très peu de données de résistance dans le sable sont disponibles. Un groupe de travail auquel contribue France Energies Marines a donc été créé par le Comité Français de Mécanique des Sols et de Géotechnique (CFMS) pour la rédaction de recommandations sur ces sujets.

Crédit photo : Mike Mareen / AdobeStock

Projets

Terminé

SOLCYP+

Sollicitations cycliques des monopieux d’éoliennes offshores

Services

Coordination et participation à des comités d’experts sur les EMR

Formations dans le domaine des énergies marines renouvelables

Interlocuteurs

Guillaume Damblans

Guillaume Damblans

Responsable R&D dimensionnement et suivi des systèmes

Neil Luxcey

Neil Luxcey

Responsable R&D optimisation des parcs

Écran en superposition fermé pour la recherche