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L’industrie européenne des éoliennes offshore a le vent en poupe

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La capture du vent en mer est devenue un pilier de l'avenir énergétique du continent

Affichez une carte satellite de l'Europe et laissez votre regard errer le long des côtes, quelque peu à l'écart du rivage. Longez les frontières de la mer du Nord, aventurez-vous vers l'est, jusqu'à la mer Baltique, ou virez au sud, dans les eaux britanniques et françaises. Il suffit d’une journée sans nuages pour les distinguer clairement, par dizaines, voire par centaines, précisément alignées ; des points blancs qui percent la mer et créent une brume vaporeuse, venant disparaître dans les vagues. Ces éoliennes offshore captent le vent en mer, pour produire de l'énergie à partir de rien.

Pour la première fois, en 2020, les énergies renouvelables ont remplacé les combustibles fossiles en tant que première source d'énergie, fournissant 38 % des besoins en électricité des Européens. Certes encore éclipsée par les parcs éoliens terrestres, l’industrie des éoliennes offshore prend néanmoins de l’essor. Près de 2,9 GW de nouvelles capacités éoliennes offshore ont été installées dans les eaux européennes en 2020. Comptant aujourd’hui plus de 5 000 turbines en mer, l’Europe dispose au total de 25 GW de capacité éolienne offshore, répartie dans douze pays ; des chiffres qui sont encore loin de refléter les objectifs de l’Union européenne, visant à porter la capacité de production éolienne en mer de l’Europe à 60 GW d’ici 2030, et 300 GW d’ici 2050. La Commission européenne a également pour ambition de voir la contribution des éoliennes offshore au marché de l’électricité passer de 3 % actuellement, à 15 % en 2030 et 30 % d’ici 2050.

Selon Ivan Pineda, Chargé des affaires publiques chez WindEurope, une association qui promeut l’utilisation de l’énergie éolienne en Europe, l'éolien offshore est tout à fait capable de répondre aux attentes de l'UE. « À l’heure actuelle, nous construisons des centrales d’environ 6 à 7 GW par an, mais d’ici trois ans, il nous faudra passer à 11 GW par an, si nous voulons créer quatre fois la capacité éolienne offshore de ces 15 dernières années », explique Pineda. Mais comment les 27 pays peuvent-ils accroître leurs efforts de manière aussi significative, en seulement neuf ans ?

Faire de la place ou s’étendre à l’étranger

Il ne fait aucun doute que l'industrie cherche à s’imposer. En Belgique notamment, le développeur de parcs éoliens Parkwind a construit quatre parcs éoliens offshore au cours de la dernière décennie, qui fournissent désormais près de 10 % de la demande énergétique du pays, et ont aidé la modeste nation à devenir l'un des cinq principaux producteurs d’énergie éolienne offshore au monde. Et Parkwind ne fournit qu'un tiers de la capacité offshore totale de la Belgique. « Chaque année, nous produisons suffisamment d'électricité pour alimenter environ 750 à 800 000 foyers », déclare Vedran Horvat, Responsable de la communication chez Parkwind. « Le potentiel de croissance est grand et, si tous les engagements sont respectés, nous pourrons continuer sur notre lancée. Mais ce ne sera pas facile d’y arriver. »

Bien que 26 milliards d'euros d'investissements aient été utilisés pour des projet offshore en Europe, en 2020, et que les investisseurs continuent d’explorer l'Espagne, le Portugal et d'autres régions de la mer Méditerranée, riches en énergie éolienne, WindEurope affirme que la répartition géographie de l'éolien offshore devrait rester sensiblement la même. Selon Pineda, les eaux d’Europe du Nord, moins profondes, continueront sans doute d'abriter 85 % des projets éoliens offshore du continent ; les parcs éoliens gagneront simplement en densité.

Mais dans la mesure où les turbines éoliennes ne peuvent être installées que dans des eaux relativement peu profondes et à proximité des terres, afin d’être reliées au réseau électrique, il est essentiel de trouver de l’espace près du rivage, ainsi que de bonnes conditions de vent. « L'éolien offshore est la dernière des industries à venir exploiter les fonds marins et l'espace maritime », remarque Pineda, les secteurs de la navigation et de la pêche tirant depuis longtemps parti des eaux côtières. Pour atteindre cet objectif de 110 GW d'ici 2030, les pays doivent allouer suffisamment d'espace aux parcs éoliens offshore, et cela bien à l'avance, car jusqu’à dix ans peuvent s’écouler entre la planification d'un parc et sa mise en service, souligne WindEurope.

Une autre façon de faire de la place à l'éolien offshore serait d’implanter les turbines plus au large. Des éoliennes flottantes en eaux plus profondes, entre 50 et 1 000 m, pourraient aider l'Europe à se rapprocher de ses objectifs en matière d'énergie propre. L'Espagne, la France, la Norvège, le Danemark et l'Allemagne sont les premiers à se lancer dans la construction de parcs éoliens flottants, bien que ces derniers ne soient pas encore commercialisés. Selon la Commission européenne, la mer Méditerranée et la mer Noire seraient particulièrement propices à cette nouvelle technologie. En Espagne, où des parcs flottants pourraient générer jusqu'à 22 GW d'énergie éolienne, la grande entreprise de services publics Iberdrola prévoit d'investir plus d'un milliard d'euros dans un parc éolien flottant de 300 MW. « Les turbines flottantes nous permettront bientôt de construire des parcs éoliens, là où c’était jugé trop coûteux ou physiquement impossible auparavant », explique le fabricant d'éoliennes danois Vestas. « La seule limite est la quantité d'énergie éolienne mondiale disponible et la quantité d'énergie que les turbines peuvent extraire. »

Accroître la production d’énergie

Les fabricants redoublent également d’efforts. Au cours des cinq dernières années, les éoliennes sont devenues de plus en plus puissantes, augmentant leur capacité de plus de 15 % par an. Alors que les plus grandes éoliennes offshore produisent actuellement 9,5 MW, Vestas vient d'annoncer le lancement d'une turbine de 15 MW ; la plus puissante jamais conçue.

Mais afin d’exploiter au mieux ces progrès technologiques, des changements d’infrastructures s’imposent. « Avec les technologies de turbine haut de gamme et les rotors de plus de 200 m de diamètre, il est essentiel de disposer d’infrastructures et d’installations en front de mer, pour pouvoir accroitre la taille des éoliennes offshore », a déclaré Vestas à Euronews. « De plus grandes éoliennes signifient davantage d’économies pour les consommateurs, mais, souvent, les installations portuaires et autres infrastructures peinent à ce mettre à l’échelle. »

Partout en Europe, les ports consacrent des espaces aux activités éoliennes offshore, qu’il s’agissent de zones dédiées au transport des turbines vers les chantiers de construction, de sites de fabrication et maintenance des pièces détachées, ou de points d'exportation d’éléments offshore. Les ports d'Amsterdam, de Bilbao, de Cherbourg, de Gdynia et d'Aalborg font partie de la plateforme de ports éoliens offshore de WindEurope, qui rassemble des ports soutenant déjà le développement de l'éolienne offshore ou souhaitant mieux comprendre comment promouvoir l'industrie. En concentrant les activités clés en un seul endroit, les ports peuvent contribuer à réduire les coûts et à rendre l'énergie éolienne offshore compétitive par rapport aux autres énergies renouvelables. « À l’avenir, investir dans les ports sera très important », confirme Pineda, « mais cet investissement devra être d’environ 6,5 milliards d'euros, si nous voulons atteindre les objectifs de 2030. »

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Lorsque les données climatiques influent les décisions relatives à l'éolien offshore

Et le vent, dans tout ça ? La réussite ou l’échec d’un projet dépendent entièrement de la force du vent dans la région exploitée, et les développeurs ont besoin de données climatiques fiables avant de s’engager. Vortex, une entreprise basée à Barcelone, utilise les données du Service Copernicus concernant le changement climatique (C3S) pour aider les entreprises à évaluer la variabilité climatique sur les sites de projets éoliens potentiels ou existants. « Les données, telles que la direction et la force du vent à différentes hauteurs, sont cruciales. Une vitesse de vent de 8 au lieu de 8,5 mètres par seconde peut changer toute la configuration d’un projet, les turbines utilisées, voire même sa faisabilité », déclare Gil Lizcano, Directeur recherche et développement chez Vortex. Puisque analyser le comportement du vent en mer peut être difficile, Lizcano explique que la plupart des projets s’appuient sur des modèles climatiques.

Il est essentiel de disposer de données précises, notamment pour mettre en place des parcs éoliens. Vortex utilise les informations climatiques des 20 dernières années pour fournir un meilleur aperçu des conditions de vent actuelles. Par exemple, des conditions de vent extrêmes pourraient faire grimper le prix des infrastructures, les turbines plus robustes coûtant plus cher, mais aussi rendre la centrale éolienne plus rentable. Connaître le comportement du vent est également crucial pour gérer les activités quotidiennes du parc, notamment pour déterminer combien d'énergie sera envoyée vers le réseau électrique.

La société de conseil Lautec aide les développeurs de parcs éoliens offshore dans leurs investissements grâce notamment à ESOX, un outil en ligne permettant de comparer les conditions de vent sur différents sites à travers le monde et simplifiant l'accès aux données climatiques. Lautec puise dans les données du C3S pour reconstruire les conditions climatiques passées, en se basant sur les informations des 30 à 40 dernières années, et en analysant les fluctuations du vent et l'incertitude des conditions de vent. « Connaître ces conditions plus précisément permet de gagner du temps, notamment lors de la construction de projets éoliens », affirme Henrik Iversen, partenaire de Lautec.

Les fabricants, tels que Vestas, utilisent les données climatiques pour décider des équipements à utiliser. « Pour nos marchés d'Europe du Nord, où les conditions sont plus rudes et les vents froids sont courants, nous disposons d’une technologie anti-givre », a expliqué Vestas à Euronews. « Les turbines offshore possèdent également une technologie anti-foudre, qui garantit que leurs pales continueront de tourner, même en cas de tempête. Nous numérisons également de plus en plus nos turbines afin de pouvoir ajuster les pales à des conditions de vent spécifiques. De cette façon, le vent peut être capturé par toutes les pales de chaque rotor, à tout moment. »

Bien qu'il reste difficile d’effectuer des prévisions à long terme concernant les conditions de vent, certains experts ont exploré comment le changement climatique pourrait affecter l'énergie éolienne offshore dans les décennies à venir. S'appuyant sur les données du C3S, telles que la hauteur des vagues et la vitesse du vent, à la fois dans le passé, et dans un avenir proche et lointain, les conseillers en environnement de la société britannique JBA Consulting ont simulé le fonctionnement d'un parc éolien doté de 100 éoliennes, dans différentes régions d'Europe. La modélisation peut aider les investisseurs à évaluer la résilience climatique des parcs éoliens et ses répercussions financières sur un projet.

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Des innovations qui propulsent l’industrie vers l’avenir

Bien que les ressources éoliennes ne fournissent pas d’énergie 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, l'industrie devient de plus en plus apte à les exploiter. « Les énergies renouvelables posent toujours un problème d'intermittence », concède Vedran Horvat. « Toutefois, les ressources éoliennes offshore sont assez fiables. À mesure que les gestion et connexion des réseaux s’améliorent, nous obtiendrons un équilibre entre l’offre et la demande, l’électricité sera fournie là où elle est nécessaire. »

Le succès de l'éolien offshore dépendra également de son coût ; mais sur ce point, les données semblent prometteuse. Au cours des sept dernières années, la technologie est devenue de moins en moins onéreuse, les prix chutant de 75 %, selon WindEurope.

Les innovations constantes jouent indéniablement en faveur de l’industrie. « Actuellement, l’énergie éolienne offshore a le vent en poupe », acquiesce Ivan Pineda. « Ce concept de vastes ensembles de parcs éoliens, de grandes centrales électriques en mer, reliées à de nombreux pays, profitera non seulement aux pays côtiers, mais aussi à tout le continent, puisque l'électricité circulera jusqu'aux pays enclavés. L’industrie des éoliennes offshore regorge d’ingéniosité, de la fabrication des très gros composants, jusqu’à la façon dont nous mettons en œuvre nos projets. »