Aujourd'hui, nous allons nous intéresser aux éoliennes à axe vertical en mer. Et pour cause, cela pourrait révolutionner notre production en matière d'énergie éolienne, car elle pourrait être délocalisée en mer. Le premier parc éolien offshore a été installé en 1991 au large des côtes indiennes, au-delà de l'île danoise de Lowland Hit. Il accordait 11 turbines d'une capacité de 450 kilowatts chacune et le projet coûtait 10 millions d'euros à l'époque. Les turbines offshore étaient rendues ridicules par l'industrie de l'électricité, car elles pouvaient fonctionner dans des conditions salines et avaient une puissance bien inférieure à celle des centrales électriques. Ce scepticisme s'est envolé six ans plus tard, lorsque les éoliennes offshore ont produit plus d'énergie que les vents terrestres. Ce parc éolien a produit un total de 243 gigawattheures sur 25 ans d'exploitation et a été mis hors service en 2017 pour des raisons économiques. Qu'est-ce qui a changé depuis ? Pourquoi ne tirons-nous toujours pas le meilleur parti de l'éolien en mer et comment les éoliennes innovantes à axe vertical font la différence ?
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00:00 Hello tout le monde et bienvenue sur la chaîne Dattec ! Aujourd'hui nous allons nous intéresser
00:11 aux éoliennes à axe vertical en mer. Pour cause, cela pourrait révolutionner notre
00:16 production en matière d'énergie éolienne car elle pourrait être délocalisée en mer.
00:21 Le premier parc éolien offshore a été installé en 1991 au large des côtes danoises au-delà
00:26 de l'île de Lowland Heath. Il comprenait 11 turbines d'une capacité de 450 kW chacune
00:33 et le projet coûtait 10 millions d'euros à l'époque. Les turbines offshore étaient
00:37 considérées comme ridicules par l'industrie de l'électricité car elles devaient fonctionner
00:41 dans des conditions salines et avaient une puissance bien inférieure à celle des centrales
00:45 électriques. Ce scepticisme s'est envolé 6 ans plus tard lorsque les éoliennes offshore
00:50 ont produit plus d'énergie que les ventes terrestres. Ce parc éolien a produit un total
00:55 de 243 GWh sur 25 ans d'exploitation et a été mis hors service en 2017 pour des raisons
01:01 économiques.
01:02 Qu'est-ce qui a changé depuis ? Pourquoi noterons-nous toujours pas le meilleur parti
01:07 de l'éolien en mer et comment les éoliennes innovantes à axe vertical font la différence
01:12 ?
01:13 Avant tout, comprenons quels sont les avantages de l'énergie éolienne en mer.
01:19 Le vent en mer est plus fort et plus constant, il donne plus d'énergie sur une base stable.
01:24 Lorsque la vitesse du vent augmente, la quantité d'énergie non linéaire est deux fois supérieure.
01:28 Si le vent commence à souffler à une vitesse de 25 km/h, une éolienne offshore peut fonctionner
01:33 jusqu'à 50 à 60% du temps, contre seulement 35% le long de la côte et encore moins sur
01:39 le continent. Néanmoins, il faut prendre en considération que les éoliennes offshore
01:43 sont énormes. Elles sont plus grandes que les versions terrestres, même si cela permet
01:47 de produire plus d'énergie. Développer des modèles encore plus gros n'est pas envisageable
01:52 car elles sont proches de leurs limites physiques. Aucune économie d'échelle n'est ainsi
01:57 possible. De plus, la production de composants, l'installation et la maintenance de telles
02:01 structures sont très coûteuses. La principale structure de production de l'éolienne est
02:05 située à une altitude élevée au-dessus du niveau de la mer, de sorte que le centre
02:09 de gravité nécessite une énorme fondation stable pour une production de 6 MW. Jusqu'à
02:14 5000 tonnes de béton et 700 tonnes d'acier sont nécessaires. De plus, leur entretien
02:19 à une telle hauteur est également très difficile et coûteux. Les conditions de travail
02:23 difficiles en mer font que chaque année le rendement des installations diminue en moyenne
02:27 de 4,5%. En outre, après 10 ans, elles produisent deux fois moins d'énergie.
02:33 Mais ce n'est pas tout. Étant donné les caractéristiques de l'environnement marin,
02:36 la probabilité de défaillance et de panne augmente de 80% également après 8 ans.
02:42 Face à toutes ces difficultés, il n'est pas étonnant qu'il y ait eu des réticences
02:46 au développement de cette technologie. Mais venons-en aux chiffres. D'après l'Administration
02:51 américaine d'information sur l'énergie, jusqu'en 2025, le coût moyen par MW des
02:56 turbines éoliennes offshore sera de 122 dollars. En 2040, ce coût devrait baisser à 85 dollars.
03:03 Car par raison, les générateurs électriques fonctionnent à l'essence, produisent 1
03:06 MW pour seulement 38 dollars. Par conséquent, si le coût de l'énergie éolienne en mer
03:11 ne baisse pas à au moins 50 dollars, ces technologies ne seront pas compétitives et
03:16 il ne sera pas possible de réduire le prix des modèles actuels.
03:19 Aujourd'hui, tous les projets sont mis en œuvre, avec des subventions gouvernementales,
03:23 dans un souci de décarbonisation. Mais à long terme, il ne sera pas possible d'en
03:27 faire une entreprise prospère sans une réelle optimisation du modèle. Le problème principal
03:32 est peut-être que les éoliennes offshore actuelles sont construites sur des principes
03:36 de construction terrestre qui sont peu applicables en mer. Pour répondre à cette problématique,
03:41 contourner les restrictions existantes et utiliser efficacement le potentiel de l'énergie
03:46 éolienne offshore, la startup Citreal semble avoir trouvé une solution.
03:49 Cette société norvégienne a été créée en 2012 lorsque les fondateurs ont décidé
03:54 de développer à l'échelle industrielle une idée testée en 2007. Le résultat de
03:58 ce développement a vu le jour en 2015 avec un prototype de 30 kW. Ce prototype comprenait
04:04 une nouvelle turbine éolienne avec un design innovant appelé S1. Il a été lancé à
04:09 la mer près de la ville suédoise de Liskeel et continue toujours de flotter dans la mer
04:14 à l'heure actuelle. Au cours de ces 7 années, elle a démontré sa capacité à résister
04:18 aux vents d'ouragan et aux vagues des tempêtes, mais également sa tolérance aux pannes et
04:23 sa redoutable efficacité. La différence fondamentale du développement
04:27 de Citreal est qu'il s'agit d'une éolienne à axe vertical et non d'une éolienne horizontale.
04:32 La partie superficielle de la structure S1 est de 13 mètres. Trois pales verticales
04:38 sont fixées par des entretoises à la tige centrale. La stabilité de la structure est
04:42 assurée par une longue et lourde partie immergée de 18 mètres de haut qui fait office de quille.
04:48 L'anneau du générateur est situé autour de la tige centrale et fixé par des ancres
04:52 à la surface de la mer. Lorsque les pales prennent le vent, elles se mettent en mouvement
04:57 et la tige centrale qui tourne autour de son axe. A ce moment-là, le générateur recueille
05:01 l'énergie générée et l'envoie à la côte à travers des câbles.
05:04 Quels sont les avantages d'une telle conception ? C'est plus facile et moins coûteux. Par
05:10 exemple, les roulements des générateurs n'ont pas besoin de supporter le poids de
05:13 toute la structure. Ils peuvent donc être plus légers, plus petits et moins chers.
05:17 De plus, de telles éoliennes ne nécessitent pas la construction d'une fondation coûteuse
05:22 et complexe puisque la sous-station de production est située à la surface de la mer. Ainsi,
05:27 les grues et les hélicoptères ne sont pas nécessaires pour l'entretien et la réparation
05:31 comme c'est le cas avec les éoliennes horizontales. La durée de l'exploitation ininterrompue
05:36 de l'installation est estimée à 25 ou 30 ans. Elles peuvent également être placées
05:41 à de grandes profondeurs et elles sont capables de capter le vent de différentes directions.
05:45 Ces deux facteurs permettent d'exploiter pleinement le potentiel de l'énergie éolienne
05:50 offshore en maximisant la charge sur le générateur. Les immenses éoliennes traditionnelles doivent
05:56 être placées loin les uns des autres pour un rendement optimal. Alors que les modèles
06:01 de la start-up Seatwhirl ont besoin d'un sillage beaucoup plus petit permettant de
06:05 collecter plus d'énergie à partir de la même zone. Seatwhirl se prépare maintenant
06:09 à lancer un plan S2 d'un mégawatt au large des côtes de la Norvège en 2023. Elle devrait
06:15 fonctionner pendant environ 5 ans et enfin prouver la viabilité de l'idée. Pour générer
06:20 cette quantité d'électricité, la structure sera beaucoup plus grande que le prototype
06:24 S1. La partie en surface sera d'environ 50 mètres et la partie sous-marine de 85 mètres,
06:29 mais surtout, elle sera selon toute vraisemblance compétitive. En effet, selon les estimations
06:34 d'experts indépendants, l'unité S2 sera capable de produire de l'électricité à
06:39 un prix inférieur à 50 dollars. Alors que les éoliennes classiques plaignent à atteindre
06:44 le double, il s'agit là d'un excellent pronostic pour Seatwhirl.
06:48 Le projet de Seatwhirl a toutes les chances de se faire connaître et de changer radicalement
06:52 toute l'industrie de l'éolien en mer. Mais pour cela, il va falloir lancer une installation
06:56 de moins 1 MW en eau profonde. Et c'est là le principal défi. Plus la taille est
07:01 grande et plus il est nécessaire de s'éloigner des côtes. En conséquence, la tâche devient
07:05 parfois difficile. En effet, chaque erreur est beaucoup plus coûteuse et les difficultés
07:10 peuvent devenir insurmontables. La société admet qu'elle ne sait pas encore comment
07:14 livrer et lancer une structure de 135 mètres aussi loin en mer. Pour atteindre cet objectif
07:20 ambitieux, ils ont reçu une subvention de 50,4 millions de couronnes suédoises, soit
07:24 l'équivalent de 4,61 millions d'euros de l'Agence Nationale de l'Électricité
07:29 et cherchent des investisseurs. Le développement d'une telle installation pourra prouver
07:33 son efficacité et faire évoluer l'industrie éolienne offshore dans la bonne direction.
07:38 En outre, l'Université de Tokyo s'intéresse de près au projet et cherche à adapter cette
07:43 technologie aux conditions propres au Japon.
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