Implantés en pleine mer, les parcs éoliens causent moins de nuisances sonores et visuelles tout en assurant une production d'électricité plus régulière. Industriels et pétroliers cherchent à réduire les coûts d'installation et de maintenance des machines.

Avec des machines plus grandes et plus performantes, l'énergie éolienne ne se satisfait plus des sites isolés tels que le plateau du Larzac ou le massif des Corbières. "Les sites d'avenir sont les zones industrielles ou portuaires, ainsi que l'offshore, avec des éoliennes géantes implantées à quelques kilomètres des côtes et reliées au réseau électrique par un câble sous-marin", déclare André Antolini, président du syndicat des énergies renouvelables. Encore faut-il trouver des emplacements à l'écart des routes maritimes, des liaisons hertziennes, des zones militaires ou aériennes...

Un parc éolien de 11 machines de 450 kilowatts (kW) fonctionne depuis 1991 au large de l'île danoise de Lolland, en mer Baltique, avec des résultats très satisfaisants et une production d'électricité de 20 % supérieure à celle des éoliennes terrestres comparables. Le laboratoire danois de Risoe a montré que les vents sont moins turbulents à la surface de la mer qu'au-dessus des terres, ce qui assure aux éoliennes offshore une production plus régulière. Le transport de l'électricité par câble sous-marin ne pose, par ailleurs, pas de difficultés techniques.

Un transformateur en pleine mer livre au câble l'électricité des éoliennes sous forme de courant continu (une trentaine de kW). Le câble est enfoui sous le fond marin (ensouillé) pour ne pas gêner les pêcheurs. Les éoliennes offshore sont posées sur le fond et stabilisées par des caissons en béton armé. Le poids d'une telle structure s'élève à un millier de tonnes. Les industriels développent aujourd'hui d'autres techniques de fondation comme des caissons en acier remplis de minéral ou des fondations légères à trois pieds, inspirées des techniques pétrolières. Ces méthodes autorisent des profondeurs de plus de 15 mètres, ce qui permet d'éloigner les éoliennes entre 7 et 40 km du rivage, de façon à limiter leur impact visuel.

L'éolien offshore reste malgré tout 1,5 à 2 fois plus cher que l'éolien terrestre en raison des surcoûts liés à la construction, aux interventions de maintenance et au transport de l'électricité par câble sous-marin. Pour compenser ces surcoûts, les investisseurs misent sur les économies d'échelle et les progrès de la technologie.

Le Danemark et la Suède ont lancé d'ambitieux projets de parcs éoliens de plusieurs centaines de mégawatts en mer Baltique. voir séquence Sciences Dans les deux prochaines années, au large de la Belgique, sur une surface de 150 km2, Electrabel prévoit d'installer un parc de 400 MW avec des machines géantes dotées de pales de 80 mètres de diamètre. L'Irlande s'est également lancée dans un projet similaire de 500 MW avec le concours de Shell. Le pétrolier a vu dans ce projet de plus d'une centaine d'éoliennes géantes l'occasion d'employer son savoir-faire dans la construction de plates-formes.

TotalFinaElf n'est pas en reste. Le groupe français s'apprête à construire cinq machines d'une puissance totale de 12 MW (limite réglementaire en France) à côté de la raffinerie de Dunkerque, pour 13 millions d'euros. "Nous voulons comparer le savoir-faire de différents constructeurs en vue de nos futurs investissements dans l'offshore", déclare Patrice Brès, directeur des énergies renouvelables de TotalFinaElf.

Au large de Zeebrugge, en Belgique, entre 8 et 12 km des côtes, le pétrolier va construire en 2003 un premier ensemble de 40 éoliennes (100 MW au total), espacées de 400 mètres sur des fonds de 8 à 10 mètres. Il prépare un autre projet de 40 MW, par 30 mètres de fond, au large de Port-la-Nouvelle, subordonné à l'abrogation par le gouvernement français de la limite de 12 MW pour les installations autonomes de production d'électricité.

"IMPASSES TECHNIQUES"

Patrice Brès exclut la construction d'éoliennes au-delà de quelques dizaines de kilomètres des côtes en raison du coût des interventions de maintenance, de la longueur des câbles et des difficultés d'arrimage des éoliennes sur le fond de la mer. Il ne croit pas plus à l'utilisation des éoliennes pour produire de l'hydrogène destiné aux piles à combustible, en raison "d'impasses techniques comme le stockage en pleine mer de l'hydrogène à haute pression".

Les constructeurs ont bon espoir de réduire rapidement le coût de construction des machines et surtout d'en minimiser les défaillances et la maintenance. Pour cela, il doivent résoudre une contrainte qui s'impose à toutes les éoliennes : leur vitesse linéaire périphérique, à l'extrémité des pales, ne doit pas dépasser 0,3 mach (300 km/h) pour ne pas générer des fréquences inacceptables pour l'oreille humaine. "Plus les machines grandissent en taille, plus il est nécessaire de limiter leur vitesse angulaire", indique Pascal Berlu, responsable des projets R & D à l'Ademe. "Les éoliennes offshore ne doivent pas dépasser les 20 tours/minute, ce qui impose des génératrices adaptées à ces très basses vitesses.

" Sur la plupart des éoliennes, le rotor (l'hélice) est lié à un multiplicateur à plusieurs étages de pignons qui fait tourner un arbre rapide jusqu'à 1 500 tours par minute. A cette vitesse, la génératrice produit un courant alternatif de fréquence variable en fonction de la vitesse du vent, qui est redressé et converti en 50 Hz pour le réseau EDF. Le danois Vestas arrive à de bonnes performances avec cette technologie.

L'allemand Enercon et le hollandais Lagerwey proposent des génératrices sans multiplicateur tournant à la vitesse des pales, soit 20 à 30 tours par minute. Des électroaimants créent un courant induit dans les bobinages du stator tout en freinant les pales. Le français Jeumont Industrie s'est aussi lancé dans la construction d'aérogénérateurs sans multiplicateur, avec une induction par aimant permanent et une génératrice relativement compacte. "Nous tirons parti de notre expérience dans la fabrication de génératrices à basse vitesse pour les sous-marins", précise Jean-Guy de Montmorillon, directeur général de Jeumont Industrie. Les éoliennes à génératrice lente, plus coûteuses, nécessitent moins d'entretien et de pièces de rechange. Elles ont donc toutes leurs chances dans les futurs parcs offshore.

André Larané