Eoliennes marines : posées, offshore, ou farshore ?

1er Octobre 2022

Il y a une décennie, la France mettait en avant son « extraordinaire » potentiel pour les énergies marines, lié à ses accès sur La Méditerranée, l'Océan Atlantique, et la Manche. Ce potentiel était censé permettre d'envisager un retrait progressif du nucléaire dont la part dans le mix électrique pourrait en conséquence être réduite à 50% .

Cette réduction du nucléaire à 50% du mix électrique est demeurée le Saint Graal des gouvernements successifs; il n'a jamais été formellement remis en question, sans pour autant faire d'hypothèses sur la date de cette échéance, ni sur l'évolution du besoin en énergie électrique dans les prochaines décennies.

( Il existe bien quelques prévisions fondées sur divers scénarios, mais avec des écarts tellement énormes qu'elles n'ont pas plus d'utilité que celles de Madame Irma...)

Assez logiquement, il était entendu que les 50% restant seraient fournis par les renouvelables puisque les fossiles étaient condamnés pour cause de CO2.

Côté électricité, la France était parée : 75% de nucléaire, 15% d'hydroélectrique, et un peu de gaz naturel pour compléter par une source stable et pilotable pour prendre le relais lorsque le niveau des barrages est un peu bas. Ajoutons un peu d'énergies nouvelles pour la vitrine, mais sans y croire vraiment : toitures solaires avec panneaux chinois, éoliennes terrestres dans les limites d'acceptabilité ( L'écologie est certes en faveur de l'électricité verte, mais opposée aux atteintes à l'environnement...Hélas, si on peut enterrer les lignes à haute tension on ne peut toujours pas enterrer les éoliennes ! ).

L'électricité ne représente aujourd'hui « que » 25% de nos besoins énergétiques totaux.

Les 75% restant, chaleur et force motrice essentiellement, utilisent majoritairement des combustibles fossiles qu'il faudra bien sûr remplacer un jour, mais par quoi ?

Bon sang mais c'est bien sûr, par l'électricité …

Ce « grand remplacement » est déjà amorcé :

La mobilité est priée de se convertir à l'électricité, le résidentiel-tertiaire est prié de se chauffer désormais avec des pompes à chaleur, les applications de cogénération vont se multiplier, et les autres pourront s'accommoder de la biomasse solide, du biogaz et des biocarburants ( Le bois demeure une valeur sûre, si l'on « oublie » ses émissions de produits toxiques).

( Les meilleurs espoirs demeurent quand même placés dans les économies d'énergie, ce qui n'est pas sot, mais un peu risqué.)

On peut aussi parler de l'hydrogène, à condition qu'il soit bien vert ; mais l'Hydrogène vert étant produit par électrolyse, il faudra beaucoup d'électricité en plus.

( On parle aussi d'Hydrogène naturel,mais avec autant de crédibilité que pour la fusion nucléaire du projet ITER...).

On aura compris que, malgré les progrès de l'efficacité énergétique ( performances thermiques des bâtiments, cogénération, remplacement des moteurs thermiques par des électriques, COP des PAC, Smart-grid, etc ), tout cela exigera beaucoup, beaucoup d'électricité, dont la part actuelle de 25% risque fort de grimper à 50% voire davantage.

( Assez curieusement, cette menace de forte croissance de la demande électrique ne semble pas inquiéter les prévisionnistes dont la plupart persistent à affirmer que les économies d'énergie suffiront à maintenir la demande électrique à un niveau raisonnable...va savoir.).

Aujourd'hui la France consomme annuellement environ 500 TWh électriques . Malgré les progrès attendus de l'efficacité énergétique, ce besoin est ainsi susceptible de monter à 700 TWh en 2050 compte tenu des applications converties à l'électricité, de la croissance de l'économie, et de l'augmentation naturelle du nombre des consommateurs selon l'INSEE.

Si l'hypothèse de la réduction du nucléaire à 50% du mix électrique est réalisée, il y aurait alors 350 TWh de nucléaire et 350 TWh de renouvelables non nucléaire, essentiellement Solaire, Eolien, Hydraulique, et thermique à biomasse ( Biomasse solide, biogaz, biocarburant ). on peut aussi citer pour mémoire la géothermie à haute température, mais son potentiel en France métro est plutôt réduit.

Il s'agit alors non plus de bricoler en complément du nucléaire, mais bien d'opérer une révolution copernicienne.

Dans cette révolution l'éolien et le solaire auront un rôle majeur à jouer de par l'importance des gisements disponibles par rapport aux autres sources.

Un objectif de 150 TWh pour l'éolien paraît alors « raisonnable », avec 1/3 pour l'éolien terrestre, et 2/3 pour l'éolien offshore.

( L'éolien terrestre a des limites imposées par son acceptation, et ses rendements peu attractifs ).

L'éolien offshore posé est aujourd'hui largement développé (sauf en France ) ; on connaît ses limites techniques : nécessairement faible profondeur, donc proximité des rivages, donc vents irréguliers et faibles facteurs de charge ( 40% ). Grande visibilité, donc mauvaise acceptation surtout en zones peuplées et touristiques, même avec de faibles puissances ( 6 à 8 MW ), nuisances pour les activités maritimes, etc.

Ses avantages sont cependant nombreux : coûts d'installation, d'entretien, et de maintenance relativement faibles, raccordement à la Terre aisés et peu coûteux.

Si les avantages l'emportent sur les inconvénients, cette technologie peut avoir un grand avenir à condition d'obtenir l'adhésion des riverains.

Mais, pour obtenir une production annuelle de 100 TWh avec des éoliennes offshore posées de 8 MW il faut 3500 machines.

Avec cinq machines par km de côte ( sur trois rangées ), il faudrait mobiliser 700 km de littoral, ce qui est dépourvu de sens.

Pour envisager les 100 TWh, il est donc nécessaire de changer de technologie pour d'une part réduire drastiquement le nombre de machines, et d'autre part dégager le littoral de ce qui constituerait une nuisance inacceptable.

C'est l'objectif de la technologie flottante.

Les travaux les plus avancés actuellement permettent d'envisager une puissance de 15 à 18 MW par machine et un facteur de charge de 0,6 soit une production unitaire 3 fois plus élevée que l'éolien posé de 8 MW.

Le nombre de machines nécessaires pour produire 100 TWh serait alors divisé par 3 ( soit 1200 au lieu de 3500 ) et l'encombrement ramené à une valeur « tolérable » ( 230 km , soit 75 km par façade maritime ).

Ce programme permettrait de produire environ 14% de l'énergie électrique dans l'hypothèse d'un besoin électrique de 700 TWh en 2050.

( Il n'en demeure pas moins que le nombre d'éoliennes flottantes nécessaires ( 1200!) est colossal ; on peut se demander s'il est bien raisonnable de planifier une telle invasion, tant le risque est élevé de voir surgir des problèmes insurmontables.

La même quantité d'énergie peut être obtenue avec 8 réacteurs de 1 650 MW ...)

Devant cette future invasion de tours Eiffel, certains proposent d'en réduire, sinon le nombre, du moins la visibilité en les éloignant du littoral, c'est la technologie « far shore », qui repousse les parcs à 80-100 km des côtes. D'autres problèmes surgissent alors, comme l'ancrage des machines, le transport de l'électricité, la maintenance, qui peuvent compromettre la faisabilité et le coût de production par rapport au marché.

Les côtes françaises atlantiques possèdent un vaste plateau continental dont une partie permettrait de s'éloigner des côtes de plus de 50 km avec une profondeur inférieure à 80m, mais ces zones favorables au far shore sont très limitées.

La méditerranée en est quasiment exclue faute de plateau continental; la Manche est également à éviter pour des raisons de trafic maritime très dense.

Les éoliennes flottantes françaises auront donc beaucoup de mal à s'éloigner des côtes.

( Sauf à leur donner la liberté de se positionner elles-même mais au prix d'une consommation d'énergie contraire à leur vocation initiale...)

Peut-être serons-nous amenés un jour à admettre que la mariée était un peu trop belle. Il nous restera toujours ce bon vieil U235 pour réchauffer nos vieux jours et charger nos batteries de voitures...

PS.

Tout ceci ne doit pas nous faire oublier que, dans ces hypothèses déjà très ambitieuses, l'éolien ne participerait « que » pour 150 TWh sur les 350 TWh attribués aux renouvelables. Les 200 TWh électriques restant devront être pris en charge par l'Hydroélectrique, le solaire, et la biomasse ( centrales thermiques ).

L'Hydrogène, non évoqué ici, n'est qu'un sous-produit de l'électricité ( Quant à L'Hydrogène naturel , il n'est encore qu'une curiosité de recherche ).

Sachant que l'hydroélectrique est difficilement extensible en France métropolitaine, et que les équipements existants seront de plus en plus dédiés à la fonction de STEP pour compenser l'intermittence des renouvelables, on comprend que le solaire et la biomasse auront un rôle clé dans le prochain mix électrique, peut-être même le rôle principal.

Il faudrait peut-être y penser...