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L'énergie éolienne qui flotte
Les développeurs de parcs éoliens en mer aimeraient construire en eau profonde à plus de 32 kilomètres du rivage, où les vents plus forts et plus stables prévalent et où les plaintes concernant les paysages entachés sont moins probables. Mais construire des fondations pour soutenir les éoliennes dans des eaux de plus de 20 mètres de profondeur est prohibitif. Aujourd'hui, les développeurs de technologies intensifient leurs travaux sur les turbines flottantes pour rendre de telles fermes réalisables.
À destination de l'océan : Depuis décembre, ce prototype d'éolienne flottante de 80 kilowatts absorbe l'énergie éolienne au large des Pouilles, en Italie, dans des eaux de 108 mètres de profondeur, au-delà de la profondeur économiquement viable pour les turbines montées sur le fond marin. Les données des interactions de la machine avec le vent et les vagues éclaireront la conception finale et les schémas de contrôle des turbines flottantes de taille normale.
Plusieurs entreprises sont sur le point de démontrer des systèmes en empruntant massivement à la technologie des plateformes pétrolières et gazières offshore. En décembre, le développeur néerlandais de turbines flottantes Bleu H Technologies a lancé une plate-forme de test au large de la côte sud de l'Italie ; le mois dernier, la société a annoncé son intention d'installer une turbine d'essai supplémentaire au large des côtes du Massachusetts et éventuellement de commencer à construire un parc éolien complet au large des côtes italiennes, l'année prochaine. Juste derrière est SE BALANCER , basée à Bergen, en Norvège, qui a levé 29 millions de dollars l'automne dernier et prévoit de mettre en service un prototype de son éolienne flottante en 2010.
Si ces efforts réussissent, ils pourraient ouvrir une ressource d'une immense échelle. Par exemple, selon un Analyse de 2006 par le département américain de l'Énergie, General Electric et le Massachusetts Technology Collaborative , les ressources éoliennes offshore sur les côtes de l'Atlantique et du Pacifique dépassent la production actuelle d'électricité de l'ensemble de l'industrie électrique américaine.
Le succès de l'éolienne flottante pourrait être la clé de l'exploitation de cette ressource. Les parcs éoliens tels que ceux installés au Danemark, en Allemagne et dans d'autres eaux européennes et proposés pour le détroit de Nantucket, dans le Massachusetts, souffrent d'une offre limitée d'équipements de construction marine tels que des engins de battage et des grues. Emerging Energy Research, un cabinet de conseil basé à Cambridge, MA, a déclaré la semaine dernière que le marché mondial de l'énergie éolienne offshore pourrait atteindre 40 000 mégawatts d'ici 2020, suffisamment pour alimenter plus de 30 millions de foyers américains, et plus de deux fois l'échelle du vent de l'année dernière. installations dans le monde entier, mais uniquement avec une capacité de construction marine considérablement élargie. Construire même 2 000 mégawatts d'énergie éolienne offshore au cours des cinq prochaines années nécessitera une augmentation significative de la chaîne d'approvisionnement maritime, selon Keith Hays, directeur de recherche du cabinet de conseil.
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Assistez à la construction et au lancement d'une plate-forme éolienne flottante.
Les turbines flottantes peuvent être assemblées à terre et remorquées en position, ce qui permet de contourner le goulot d'étranglement de la construction offshore. La plate-forme que Blue H a remorquée hors du port de Brindisi dans les Pouilles, en Italie, cet hiver s'appelle une plate-forme à jambe tendue, une plate-forme pétrolière et gazière offshore conventionnelle qui flotte sous la surface, maintenue de manière rigide par des chaînes allant de l'acier ou du béton ancres sur le fond marin. Au sommet se trouve une éolienne de 80 kilowatts équipée de capteurs pour enregistrer les forces des vagues et du vent subies à 10 kilomètres au large. Des versions flottantes beaucoup plus grandes - des turbines de 2,5 mégawatts et 3,5 mégawatts de l'échelle utilisée dans les parcs éoliens offshore d'aujourd'hui - sont en construction par Blue H et pourraient être installées dès cet automne.
Ce qui est inhabituel dans la conception de Blue H, c'est le rotor à deux pales de l'éolienne, une conception qui a perdu le terrain par rapport à la conception à trois pales dans les années 1990 à mesure que l'industrie des éoliennes se développait. Martin Jakubowski, cofondateur et directeur de la technologie de Blue H, déclare que le bruit et les vitesses de rotation extrêmement élevées qui ont fait des bipales un perdant sur terre sont soit hors de propos, soit un avantage en mer. Une rotation plus rapide, quant à elle, offre deux avantages. Jakubowski dit que la fréquence de 30 à 35 tours par minute, deux fois celle d'une turbine à trois pales, est moins sensible aux interférences dues aux va-et-vient de la plate-forme sous l'action des vagues.
Structure de la turbine : La superstructure en acier sous cette éolienne s'appelle une plate-forme à jambes de tension, similaire à ce qui est utilisé dans les plates-formes pétrolières et gazières offshore. Une fois positionnée au large, la plate-forme est maintenue rigidement en place par des chaînes allant jusqu'à un contrepoids en acier et en béton sur le fond marin.
Une rotation plus rapide signifie également moins de couple, ce qui signifie que l'ensemble de la structure peut être construit plus léger. (Voir Wind Power for Pennies.) Le rotor, la boîte de vitesses et le générateur de la turbine de 2,5 mégawatts de Blue H pèseront 97 à 53 tonnes de moins que la machine la plus légère de la même puissance sur le marché. C'est un gros avantage, dit Jakubowski. Pour nous, le poids en plus est quelque chose que nous devons augmenter. La turbine et la plate-forme sont en conséquence moins chères à construire, dit-il. Le résultat net, selon Jakubowski, devrait être une source d'énergie hautement compétitive. Il estime que les parcs éoliens de Blue H fourniront de l'énergie éolienne pour sept à huit cents le kilowattheure, ce qui correspond à peu près au coût actuel de la production d'électricité au gaz naturel et de l'énergie éolienne terrestre conventionnelle.
Et ce sera hors de vue et donc, espère l'entreprise, hors de vue des intérêts locaux concurrents tels que le tourisme. Le site au large de Cape Cod où Blue H a l'intention d'installer une plate-forme d'essai l'été prochain pour son premier parc éolien américain sera à 23 milles des côtes.
Le concurrent norvégien de Blue H, SWAY, utilise une combinaison différente de technologie de plate-forme offshore et de conception de turbine. La plate-forme de SWAY est, par essence, une bouée à espar qui peut monter et descendre doucement avec l'action des vagues, nécessitant ainsi moins d'ancrage que la plate-forme à jambe de force. La bouée, une colonne de près de 200 mètres de haut, sera maintenue en place par un lest de gravier de 2 400 tonnes sur le fond marin. Sa turbine est à trois pales, mais contrairement aux turbines terrestres conventionnelles, elle est autorisée à faire face au vent plutôt qu'au vent pour mieux s'adapter à l'inclinaison de la tour.
Paul Sclavounos, ingénieur en mécanique et spécialiste de l'architecture navale au MIT, dont le laboratoire conçoit les deux types de structures pour les turbines offshore, déclare que les deux sociétés ont choisi des méthodes de flottation viables, bien qu'il pense que l'approche espar adoptée par SWAY sera meilleure adapté aux eaux plus agitées. Il dit que la plate-forme de Blue H peut fonctionner au large de la côte italienne, mais l'ancrer pour gérer les vagues de 30 à 40 mètres que les tempêtes de la Nouvelle-Angleterre peuvent provoquer n'est peut-être pas économique. Le coût qui motive vraiment cette entreprise est principalement la fondation, explique Sclavounos.
Là où il interroge les deux entreprises, c'est dans leur décision de reconcevoir les éoliennes. Sclavounos dit que son groupe conçoit à la fois des longerons et des plates-formes pour transporter des turbines conventionnelles de cinq mégawatts conçues pour des applications offshore onshore ou en eaux peu profondes. Vous ne voulez pas reconcevoir les turbines pour un déploiement offshore car cela va coûter très cher, et ce n'est probablement pas nécessaire dès le début, dit-il.
Du point de vue de Sclavounos, l'économie de l'industrie électrique approche déjà d'un point de basculement qui conduira à l'adoption rapide des turbines flottantes. La technologie est essentiellement éprouvée, dit-il. Nous savons que nous pouvons concevoir des [plates-formes] et des espars qui ne bougeront pas lors de grosses tempêtes. Ce qui va faire décoller cette industrie, ce sera l'économie. Lorsque les marchés d'échange de droits d'émission de carbone commenceront à mûrir, vous verrez cette industrie décoller, même sans subventions de l'État. Nous n'en sommes pas loin.