Dans ses travaux d’analyse prospective, BearingPoint s’intéresse à étudier les prochaines technologies venant s’intégrer dans la chaine de valeur de l’énergie, sous différents aspects technico-économiques.
Focalisé sur les technologies de l’éolien offshore flottant, cet article vise à restituer une synthèse de nos travaux, en répondant à 5 questions stratégiques dont les réponses permettent de mieux comprendre les perspectives de l’éolien offshore flottant. Chaque semaine nous répondrons à une question.
Quelles sont les briques technologiques les plus critiques de l’éolien flottant ?
La semaine dernière nous avons vu que les ressources éolien flottant à travers le monde sont conséquentes, et ne seront donc pas un obstacle au développement d’un marché. L’éolien flottant est encore une technologie peu mature, qui fait l’objet d’un effort important de R&D, de tests, de prototypage afin de mettre en place une solution efficace d’un point de vue technique et économique. Trois composants méritent une attention particulière :
1. Le flotteur (et son système d’ancrage) :
Le concept de flotteur de DCNS (copyright DCNS – GE)
C’est le composant clé de la technologie. L’enjeu n’est pas tant de construire un flotteur capable de supporter une éolienne (on sait le faire), mais surtout d’assurer le bon équilibre entre efficacité technique (stabilité suffisante pour garantir les performances de la turbine) et équilibre économique (coût de fabrication, d’installation, capacité d’industrialisation). Aujourd’hui 4 grandes familles de technologies se côtoient, directement inspirées du secteur oil & gas (spar, semi-sub, TLP, damping-pool). Des concepts hybrides voient également le jour. Aujourd’hui seuls des concepts spar et semi-sub ont atteint le stade démonstrateurs (Hywind de Statoil, Windfloat de Principle Power, plusieurs concepts du consortium Fukushima Forward ou encore le spar de Toda). Les nouveaux projets de démonstrateurs et de fermes pilotes en cours de développement vont permettre à d’autres solutions de démontrer leur efficacité. A ce stade, aucune technologie n’apparaît comme gagnante, et en dépit de l’avancée de certains industriels la compétition bat son plein pour l’émergence de solutions efficaces techniquement et économiquement viables.
2. Le niveau d’intégration entre le flotteur et la turbine :
Certains industriels prônent le développement de technologies « plug & play » dans lesquelles turbines et flotteurs peuvent être combinés de manière totalement indépendante. D’autres prônent la conception de solutions très intégrées dans lesquelles turbines et flotteurs sont conçus conjointement pour compenser mutuellement leurs mouvements et limiter la fatigue globale de la structure. Du point de vue de l’intégration de composants, portée par les développeurs de projet, l’approche plug & play sera certainement celle qui sera la plus appréciée à l’instar de ce qui se passe sur l’éolien offshore posé. Cependant, des efforts très importants sont nécessaires pour améliorer la compréhension globale du comportent flotteur/turbine/environnement, via la conception de systèmes de modélisation de plus en plus avancés et spécifiques. De manière générale, les offres constitueront progressivement un panorama de solutions multiples, plug & play, chacune adaptée à des conditions environnementales spécifiques (vagues, exposition évènements climatiques, nature du fond marin, etc.)
3. Le « balance-of-plant » :
Schéma de l’architecture électrique d’une ferme éolienne flottante (source : BearingPoint)
Plusieurs composants critiques des infrastructures de fermes éoliennes flottantes restent encore à étudier, développer ou même concevoir. Il s’agit par exemple du câble dynamique HT qui pour le moment n’est pas disponible sur le marché ou encore de connecteurs suffisamment bien conçus pour faciliter le raccordement de la turbine (et sa déconnexion – critique si on envisage la réalisation de la maintenance lourde à quais). La sous-station reste également un élément nécessitant des efforts de développement (à date seul un démonstrateur de sous-station flottante est en test au Japon).
Auteurs :
Agathe Roger, Consultante
Romain Striffling, Senior Manager