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Dans le vent : comment les entreprises de levage lourd se préparent à la prochaine expansion des turbines offshore
14 octobre 2024
Avec des pales aussi longues qu'un terrain de football et aussi hautes que la Tour Eiffel, les éoliennes offshore flottantes posent de nombreux défis techniques aux entreprises de levage de charges lourdes. Mais le calcul le plus difficile est peut-être de déterminer les équipements dont elles auront besoin dans les années à venir pour répondre à la demande. Lucy Barnard interroge Sarens sur la façon dont l'entreprise aménage sa flotte pour tenir compte de l'évolution de la technologie des éoliennes et des objectifs d'émissions de carbone de plus en plus ambitieux.
Hywind Écosse. Photo de : SarensDans le port de Wergeland, sur la côte ouest de la Norvège, des équipes d'ingénieurs travaillent à la réparation non pas d'un, mais de cinq mastodontes.
Mesurant 175 mètres de la surface de la mer jusqu'à l'extrémité des pales, plus 78 mètres supplémentaires sous la surface, les turbines massives, qui ont été remorquées jusqu'au port près de Peterhead en Écosse pour des travaux de maintenance de routine, sont en fait bien plus grandes que le plus haut gratte-ciel du pays.
Mais au-dessus d'eux se dresse un monstre encore plus grand : une grue sur chenilles à flèche en treillis Liebherr LR 12500-1.0, visible à des kilomètres à la ronde.
La grue de 200 mètres a fonctionné tout l'été, exploitée par le spécialiste belge du levage Sarens, qui a aidé à remplacer les roulements des cinq turbines - un travail qui consiste à saisir l'énorme structure de la mer dans ce qui ressemble à un jeu géant de « hameçon de canard », mais aussi à travailler avec une grande précision pour en retirer les nacelles et les pales.
Ascenseurs difficiles
« Notre équipe a dû faire face aux mouvements de l'éolienne dans toutes les directions, car la flottabilité de la tour montait et descendait, tandis que l'ensemble de la tour se déplaçait latéralement et horizontalement, poussée par les marées », explique Willem Ditmer, chef de projet senior chez Sarens, qui a participé à la conception des levages. « Chaque composant à soulever et à poser sur l'éolienne présentait une marge très faible par rapport aux composants environnants. »
Ditmer affirme que le LR 12500-1, le chenillard de Liebherr d'une capacité de 2 500 tonnes, est particulièrement adapté aux défis des turbines flottantes et autres installations offshore qui ont tendance à être plus grandes que celles à terre.
« La LR12500-1 était la grue idéale pour relever tous ces défis grâce à sa précision et à sa précision de fonctionnement », explique-t-il. « Nous pensons que ce modèle va véritablement changer la donne. »
Willem Ditmer. Photo : SarensPour Sarens, qui fonde sa réputation sur sa capacité à réaliser les opérations les plus complexes et les plus difficiles, l'un des calculs les plus difficiles est peut-être de déterminer l'équipement dont elle aura besoin au cours des prochaines années pour satisfaire la demande de telles opérations.
Pour ce faire, l’entreprise et ses concurrents doivent estimer à la fois la manière dont la technologie des turbines est susceptible d’évoluer au cours des prochaines années et la probabilité que les gouvernements atteignent des objectifs de plus en plus ambitieux en matière d’émissions de carbone.
Les parcs éoliens offshore traditionnels, ancrés dans les fonds marins, ne sont utilisables que dans des eaux jusqu'à 60 mètres de profondeur. Mais grâce à des fondations flottantes reliées au fond par des câbles, des éoliennes flottantes peuvent être installées dans des eaux bien plus profondes, ouvrant potentiellement de nouvelles perspectives en matière de production d'électricité.
Alors que les éoliennes offshore classiques éclipsent celles construites sur terre, avec des pales souvent trois fois plus longues que celles de leurs cousines terrestres, les éoliennes flottantes les rendent même minuscules. Les pales de certains de ces monstres sont aussi longues qu'un terrain de football, ce qui complique encore davantage leur levage.
Jusqu'à présent, les chiffres sont relativement faibles, avec seulement une poignée de parcs et de prototypes opérationnels dans le monde ; en plus des cinq turbines de Hywind Scotland qui ont une capacité totale de 30 MW, cinq autres turbines flottantes au large des côtes d'Aberdeen à Kincardine ont une capacité de 50 MW. Trois autres turbines au large des côtes du Portugal, baptisées Windfloat Atlantic, ont une capacité de 25 MW. Hywind Tampen, un parc éolien offshore flottant de 11 turbines à 140 km au large des côtes norvégiennes, a ajouté une capacité de 88 MW depuis 2023. Et le premier projet éolien flottant de Chine, l'installation Haiyou Guanlan de 200 mètres de haut, amarrée dans le golfe de Beibu, a été mis en service en mai 2023.
Henry Vermeulen, directeur du développement commercial chez Sarens, est l'un des responsables chargés d'anticiper la demande future en matière de levage lourd. Il prévoit que les installations éoliennes flottantes pourraient prendre une part bien plus importante de l'activité grâce à leurs importantes capacités de production d'électricité.
« Il est très difficile de prévoir l'évolution des besoins en équipements de levage et de construction », explique-t-il. « Ces dernières années, nous avons constaté une forte augmentation de la demande de parcs éoliens offshore. Je suis certain que les plus grands défis du secteur offshore commenceront avec la multiplication de l'éolien flottant. Nous serons confrontés à des chantiers avec des fondations plus lourdes, et la façon de les soulever évoluera également. Je pense que des grues à socle fixes (à anneaux) seront nécessaires. »
Henry Vermeulen. Photo : SarensEn vertu de l'Accord de Paris, traité international juridiquement contraignant visant à maintenir le changement climatique à 1,5 degré par rapport aux niveaux préindustriels, signé par 195 gouvernements du monde entier en 2016, les pays sont tenus de publier des contributions déterminées au niveau national (CDN), détaillant les objectifs et les politiques relatifs à l'ensemble de leurs émissions de carbone. Ces contributions comprennent des plans visant à accroître la quantité d'énergie renouvelable que chaque pays prévoit de produire.
En décembre 2023, près de 200 pays, réunis lors du sommet sur le climat COP23 à Dubaï, ont convenu de tripler la production d’énergie renouvelable d’ici la fin de la décennie pour atteindre 11 000 GW d’ici 2030, l’énergie solaire et éolienne représentant 90 % des ajouts.
Les parcs solaires représentent actuellement 1 098 GW de la capacité installée mondiale, tandis que les panneaux solaires installés sur les toits représentent 851,4 GW supplémentaires. Les éoliennes terrestres représentent 1 029,3 GW et les éoliennes offshore 95,7 GW supplémentaires.
L’Agence internationale de l’énergie prévoit que, conformément aux objectifs gouvernementaux, tous ces secteurs doubleront approximativement leur capacité, atteignant environ 8 000 GW d’ici 2030, l’éolien offshore enregistrant la plus forte augmentation globale.
Pourtant, les vents contraires dans l’industrie continuent de souffler dans la direction opposée, les fabricants étant confrontés à une augmentation des coûts de construction et d’installation d’éoliennes en raison de la hausse des prix des matériaux, combinée à la hausse des taux d’intérêt et aux difficultés à obtenir les permis nécessaires.
Les conditions difficiles du marché ont conduit à l’annulation d’une série de grands projets offshore dans le monde entier.
Les défis auxquels l'industrie est confrontée
Selon BloombergNEF, plus de la moitié de tous les contrats d'énergie éolienne offshore aux États-Unis ont été annulés ou risquent de l'être en 2023. Parmi ceux-ci figurent l'annulation très médiatisée par le fabricant danois de turbines Ørstead des projets Ocean Wind 1 et 2 au large de New York, pour un coût de plus de 3 milliards de dollars en 2023, et l'annulation de l'accord entre BP et Equinor sur le projet éolien Empire 2 de 1,2 GW.
Pour les éoliennes flottantes, les défis risquent d'être encore plus grands. Leur fabrication est bien plus coûteuse que celle des éoliennes fixes et la technologie en est encore à ses balbutiements. Leur installation nécessite donc des subventions publiques plus importantes. Une vente aux enchères de contrats d'éoliennes offshore organisée en septembre 2024 au Royaume-Uni prévoyait des subventions de 195 £ (255 $ US) par MWh (voir encadré).
Néanmoins, Vermeulen affirme que Sarens prépare sa flotte à prendre en charge ce type de travaux offshore complexes.
Depuis la livraison de son premier LR 12500-1 en avril 2023, Sarens a ajouté une deuxième unité et attend la livraison du troisième.
« Jusqu'à présent, Sarens dispose d'une capacité suffisante pour gérer toutes les demandes de levage », explique Vermeulen. « Cependant, nous continuons de rencontrer des limitations sur les quais où nous opérons, car nombre d'entre eux ne sont pas encore équipés pour soutenir nos opérations ou n'ont pas la profondeur d'eau nécessaire aux navires chargés du chargement des fondations des parcs éoliens. »
« Le principal défi auquel nous sommes actuellement confrontés est le manque de standardisation des MW des turbines, ce qui rend presque impossible d'anticiper les exigences des projets à l'avance. »
Objectifs en matière d'énergies renouvelables
Chine : Ces deux dernières années, la Chine est de loin le pays qui a connu la plus forte activité en termes d'installations de parcs éoliens et solaires. Il y a dix ans, la Chine dépendait des combustibles fossiles pour les deux tiers de sa capacité de production d'électricité, mais au cours des quatre dernières années, les énergies propres sont devenues un moteur essentiel de la croissance économique. En 2020, le Premier ministre chinois Xi Jinping a annoncé à l'Assemblée générale des Nations Unies que l'objectif du pays était que les sources d'énergie non fossiles représentent plus de 80 % de la consommation totale d'énergie d'ici 2060. Pour y parvenir, il a annoncé un objectif de 1 200 GW de capacité énergétique provenant de sources renouvelables d'ici 2030. Au cours des quatre années qui ont suivi, la Chine a poursuivi ses investissements ambitieux dans les énergies propres, construisant d'immenses bases d'énergie solaire et des parcs éoliens terrestres dans des régions comme le désert de Gobi – à tel point que les combustibles fossiles représentent désormais moins de la moitié de la capacité de production installée totale du pays. À la mi-2024, l’AIE a estimé qu’avec près de deux fois plus de nouvelles centrales éoliennes et solaires en construction en Chine que dans le reste du monde réuni, le pays est en bonne voie pour atteindre son objectif d’ici la fin de 2024, soit six ans plus tôt.
Français : L'UE : Au sein de l'Union européenne également, pionnier de longue date dans la lutte contre le changement climatique, la nécessité de compenser la réduction des exportations de gaz russe a également encouragé une augmentation spectaculaire de l'installation de cellules photovoltaïques et d'éoliennes. En 2020, le bloc a dépassé son objectif précédent d'atteindre 20 % de la consommation finale d'énergie à partir d'énergies renouvelables et en 2023, il a révisé sa directive sur les énergies renouvelables, établissant un nouvel objectif contraignant pour les États membres selon lequel au moins 42,5 % de la consommation finale brute d'énergie doit provenir de sources d'énergie renouvelables d'ici 2030. Le groupe de pression Wind Energy Europe affirme que même si l'UE à 27 a installé une capacité record de 16,2 GW de turbines en 2023, le bloc doit atteindre 29 GW en moyenne pour atteindre les objectifs actuels.
États-Unis : Le contraste est saisissant avec les États-Unis, qui se sont retirés de l’Accord de Paris en 2020 sous la direction de Donald Trump, mais l’ont réintégré un an plus tard avec l’arrivée au pouvoir de Joe Biden. L’un des premiers actes majeurs de Biden en tant que président a été d’annoncer un objectif ambitieux de réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre de 50 à 52 % par rapport aux niveaux de 2005 d’ici 2030 – soit près du double de celui fixé par le prédécesseur de Trump, Barack Obama. Selon les plans de l'administration Biden, les États-Unis espèrent atteindre un objectif de 80 % d'électricité sans carbone et sans pollution d'ici 2030 et de 100 % d'ici 2035. La loi sur la réduction de l'inflation du président a établi un certain nombre d'incitations à l'énergie propre conçues pour encourager le développement de davantage de parcs solaires et éoliens ainsi que de projets de stockage de batteries et, en 2021, Biden a signé un décret exigeant que les agences fédérales se procurent une électricité 100 % sans carbone et sans pollution d'ici 2030. L'un des piliers clés de l'engagement climatique de Biden était sa promesse de 2021 de stimuler l'industrie éolienne offshore naissante du pays pour déployer des éoliennes offshore capables de produire 30 GW d'électricité d'ici 2030 , ce qui équivaut à plus de 2 000 turbines. Cependant, vers le milieu de l'année 2024, l'American Clean Power Association (ACP) prévoyait que d'ici la fin de la décennie, le pays n'aurait installé qu'environ 14 GW de capacité éolienne offshore après que des retards coûteux et l'augmentation des coûts des projets aient incité les fabricants à annuler ou à renégocier les contrats.
Royaume-Uni : Dans le cadre de sa contribution déterminée au niveau national, le Royaume-Uni s'est engagé à réduire ses émissions de 68 % d'ici 2030 par rapport à 1990. Le nouveau gouvernement travailliste s'est engagé à doubler la capacité de l'éolien terrestre, de 15 à 30 GW, d'ici 2030, et à quadrupler la capacité de l'éolien offshore, de 15 à 60 GW . En septembre, le gouvernement britannique a obtenu 131 nouveaux projets d'énergie propre lors d'une vente aux enchères de 1,5 milliard de livres sterling (2 milliards de dollars américains).
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