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BE Etats-Unis 210  >>  7/06/2010

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Energie & Environnement
L'avenir de l'éolien offshore sur la côte Ouest des USA

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63610.htm

L'éolien offshore dans le Monde

A l'heure actuelle, les installations éoliennes Off-shore dans le monde sont principalement en Europe du Nord (Danemark, Royaume-Uni), en Chine (Shanghai) et restent encore à l'état de projet aux USA: Le gouvernement fédéral vient récemment de donner son accord pour la construction du projet Cape Wind qui serait donc la première installation offshore aux USA, avec 130 turbines le long de la côte du Massachusetts. Malgré cette avancée, le projet n'est pas encore sorti des cartons, notamment en raison d'une opposition forte due à l'impact sur le paysage de cette région et les coûts importants associés à la mise à niveau du réseau [1]. Mais rien ne garantit que ce projet sera le premier à voir le jour en Amérique du Nord. Dans la région des grands lacs, un Memorandum of Understanding (MOU) vient d'être signé entre GE Energy et la Lake Erie Energy Development Corporation (LEED) [2]. Ce MOU prévoit notamment l'installation de 5 turbines GE de 4MW chacune sur les berges de Cleveland. Si ce premier pas prévu pour la fin 2012 se déroule correctement la LEED prévoit d'étendre l'installation à 1000 MW en 2020, ce qui correspond à peu près à 200 turbines, avec un potentiel pour le Lac Erie compris entre 10 et 20 GW. Il n'en reste pas moins qu'il n'existe à l'heure actuelle aucune installation éolienne offshore en Amérique du Nord.

Quel est l'avantage de l'éolien offshore alors que les turbines placées au large sont soumises à plus de contraintes que leurs consoeurs sur la terre ferme:
- le coût d'installation d'une turbine offshore est beaucoup plus élevé et se trouve limité aux eaux peu profondes;
- elles nécessitent le déploiement de câbles de transmission dont le coût est aussi relativement plus élevé que des lignes aériennes;
- les conditions peuvent forcer l'équipement à rester à quai et ainsi générer des coûts additionnels de location (les bateaux d'installation sont généralement loués car ce sont des compagnies privées dont les prix peuvent être exorbitants);
- la maintenance du matériel est plus difficile en mer.

Malgré cela, il existe un certain nombre de raisons de vouloir installer des turbines offshore:
- elles peuvent être installées près de centres urbains côtiers où la demande en électricité est forte;
- cette proximité permet d'optimiser les coûts liés à la transmission et la congestion du réseau;
- le vent en mer est plus fort et plus constant à altitude faible, et permet de générer du courant de manière moins variable et en plus grande quantité;
- les systèmes sont moins contraints sur leurs dimensions car ils n'ont pas à voyager nécessairement sur le système autoroutier, et on peut donc installer des turbines plus puissantes.

Il existe donc un certain nombre de conditions qui font que l'offshore peut prendre l'avantage. Il reste donc à trouver l'emplacement idéal pour cette implantation.

La cartographie de la côte Ouest des USA

Dvorak, et al. [3] ont réalisé un travail important de cartographie de la côte Ouest des USA vis-à-vis de l'implantation de fermes éoliennes offshore. La méthode revient à considérer la côte dans son ensemble et à successivement appliquer les différentes contraintes connues à ce domaine pour le réduire à une zone optimale d'implantation.

Tout d'abord ils ont classé les fonds marins en 3 catégories :
1. Les fonds de moins de 20m, sur lesquels peuvent se reposer des turbines "unijambistes"
2. Les fonds compris entre 20 et 50m, pour lesquels les turbines reposent sur un ensemble de trépieds
3. Les fonds de plus de 50m et de moins de 200m, pour lesquels on utilise des turbines flottantes amarrées.


La méthode revient à identifier tous les fonds susceptibles de recevoir des installations de ce type, à l'exclusion de ceux qui se trouvent à proximité de zones militaires, aéroportuaires, etc... Ensuite, une estimation des vents dans ces régions est faite en extrapolant les mesures faites en différents points de la côte, et ne sont gardées que les sites où les vents moyens sont aux alentours de 7m/s.

Au final, les conclusions de Dvorak, et al. sont qu'en utilisant les technologies qui ont déjà fait leurs preuves - en excluant donc les turbines flottantes - l'implantation d'une seule installation d'éoliennes offshore au large de Cape Mendocino serait suffisante pour produire immédiatement 800 MW et réduire de 4% la part de la production d'énergie de Californie émettrice de gaz à effets de serre. Ils donnent donc en exemple cette installation dans des eaux moins profondes que 50m, près d'Eureka qui possède un certain nombre de lignes de transmissions qui permettraient de redistribuer le courant vers les lignes principales de la vallée centrale de Californie. Par ailleurs, une centrale à proximité permettrait aussi de se connecter au réseau de distribution d'électricité. Enfin, contrairement à la plupart des installations terriennes qui ont leur pic de production la nuit, les installations de Cape Mendocino produisent de manière constante durant les mois d'été où la demande est forte, ce qui revient à contourner le problème du stockage associé à bon nombre d'installations.

Les bénéfices de la technologie d'éolienne flottante

Cette étude de Dvorak, et al. permet aussi de montrer tout le potentiel de la côte Ouest des USA pour générer de l'électricité en utilisant des installations en eaux profondes entre 50 et 200m accessibles uniquement à partir de turbines flottantes. En théorie, les techniques actuelles si elles étaient utilisées sur tous les emplacements de Californie ou les vents moyens sont supérieurs à 7m/s permettraient de générer entre 17% et 30% de la facture énergétique de Californie. En utilisant les turbines flottantes, ce potentiel passerait à un intervalle compris entre 174% et 224%! Bien sûr cela ne prend pas en compte le coût associé à toutes les installations, mais cela met en perspective le gain que peuvent apporter ces installations flottantes.

Car il existe un grand nombre d'avantages à cette solution technique:
- tout d'abord l'accès à de plus grandes surfaces où les vents sont forts et constants;
- une facilité d'installation en comparaison des structures fixes, car la turbine peut être simplement tractée par un petit bateau depuis le port.
- une plus grande flexibilité vis-à-vis des vagues et des conditions qui permettent au matériel de moins se détériorer
- un pilotage actif de l'orientation et de la position est possible
- enfin, l'accès au large permet d'éloigner les turbines du bord et donc de dégager l'horizon pour les détracteurs de l'aspect donné à la côte par ces éoliennes.

De nombreuses sociétés comme Principle Power/Marine Technologies [5] sont en train de faire des tests de leurs technologies. Cette dernière qui développe le WindFloat a signé un MOU avec Energias de Portugal pour développer une première ferme offshore de démonstration près de Lisbonne [6]. L'équipe d'ingénieurs aux commandes de Marine Technologies est presque entièrement composée de français passés par le département de Naval Engineering de UC Berkeley. On attend la suite de leurs aventures avec impatience.

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Pour en savoir plus, contacts :

Cape Wind Project Webpage - http://www.capewind.org/

Code brève
ADIT :
63610

Source :

- [1] Regulators Approve First Offshore Wind Farm in U.S., NY Times, April 28th 2010 - http://www.nytimes.com/2010/04/29/us/29wind.html?hp
- [2] The Great Lakes Gear Up for Offshore Wind, Green Tech Media, May 26th 2010 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/3d3WD
- [3] California offshore wind energy potential, Dvorak et al., Renewable Energy, Volume 35, Issue 6, June 2010, Pages 1244-125
- [4] Future for Offshore Wind Energy in the United States, Musial and Butterfield, 2004 NREL CP-500-36313 Preprint.
- [5] WindFloat technology by Principle Power Inc. - http://www.principlepowerinc.com/
- [6] Utility-Scale Floating Offshore Wind Farm Coming to Portugal - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/gVbdp

Rédacteur :

Thomas Deschamps, science@consulfrance-sanfrancisco.org

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Origine :

BE Etats-Unis numéro 210 (7/06/2010) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/63610.htm
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