Installation des éoliennes offshore : généralités .MOOC UVED ÉNERGIES RENOUVELABLES – Les

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  • MOOC nergies Renouvelables

    MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 1

    SEMAINE 5 : LES NERGIES MARINES

    Ce document contient les transcriptions textuelles des vidos proposes dans la partie

    Installation et maintenance des technologies de la semaine 5 du MOOC Energies

    renouvelables . Ce nest donc pas un cours crit au sens propre du terme ; le choix des mots,

    l'articulation des ides et labsence de chapitrage sont propres aux interventions orales des

    auteurs.

    Installation des oliennes offshore : gnralits

    Jacques RUER

    Directeur adjoint dveloppement des technologies SAIPEM

    L'exploitation des nergies marines ncessite l'installation en mer de nombreuses

    infrastructures et quipements. De manire gnrale, il s'agit d'quipements relativement

    lourds qui sont bien srs fabriqus terre et qui doivent tre transfrs en mer - d'abord au

    port - avant d'tre transports et installs sur le site.

    Toutes ces infrastructures doivent rsister aux environnements les pires qu'on puisse

    imaginer pendant toute la dure du projet, que ce soient les vagues, les courants, les

    temptes etc.

    Ce sont galement des machines lectriques qui ncessitent bien sr d'tre cbles par un

    rseau de cbles sous-marins et de l jusqu' la cte.

    Et enfin, la maintenance doit tre assure galement en mer.

    Dans les minutes qui suivent, on va se concentrer sur l'olien pos et cette figure montre les

    diffrentes infrastructures que l'on trouve sur une ferme olienne offshore.

  • MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 2

    Les oliennes proprement dites, encore appeles arognrateurs, sont finalement assez

    semblables aux oliennes que l'on peut trouver terre. Sauf qu'ici, elles sont installes sur

    des structures supports qui s'tendent donc verticalement entre la bride de

    larognrateur, travers toute la colonne d'eau et qui se prolongent dans le sol par les

    fondations.

    Ces structures supports doivent tre protges contre laffouillement qui pourrait

    survenir suite l'action de la houle et des courants qui peuvent dchausser la fondation

    au fil des mois et des annes.

    Pour viter cela, on dverse autour de ces structures supports une couche de grosses

    pierres qui resteront en place et qui viteront ce dchaussement, encore appel

    affouillement.

    Les oliennes sont relies entre elles par des cbles lectriques, en moyenne tension, dit

    encore HTA (par exemple 33 - 36 kV), et pour des raisons lgales, il est obligatoire

    densouiller ces cbles autant que possible sous la surface du sol.

    L'nergie lectrique ne pourrait pas tre exporte terre sous forme de moyenne tension,

    on est donc obligs de llever en haute tension et cela se ralise sur une plate-forme

    transformateur intgre la ferme olienne offshore o cette tension passe de 36 kV

    100 ou 400 kV.

    On parle de rseau HTB.

    Les cbles lectriques haute tension vont alors de la plate-forme transformateur jusqu'

    la cte et elles doivent d'ailleurs traverser le trait de cte - ce qui est un problme diffrent

    selon qu'on a faire une plage, une falaise, une cte rocheuse -, avant enfin, finalement

    de monter sur le rseau lectrique continental.

  • MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 3

    Pour fixer les ides, une olienne offshore moderne a une puissance de 5 8 MW, ce qui

    correspond une masse en tte, nacelle plus rotors de 300 400 tonnes, tout cela plus

    de 100 mtres au-dessus de la surface de l'eau.

    Le mas ou la nacelle ou la partie arienne de larognrateur fait encore 200 300 tonnes

    et il faut ajouter cela la structure support qui est donc la partie marine, qui va tre de

    500 700 tonnes et encore, les ancrages pour maintenir cette structure support dans le

    sol, qui est variable selon la nature du sol.

    Car les structures support dpendent foncirement de la profondeur d'eau, de la taille de

    l'olienne mais aussi et presque surtout du type de sol.

    On voit gauche un monopieu qui est ralis avec un assemblage de tle roule soude,

    qui convient bien pour des profondeurs d'eau de 10 20 ou 30 mtres maximum, que l'on

    installe classiquement par battage dans des sols par exemple sableux.

    Si la profondeur d'eau est plus grande, ce monopieu aurait une flexibilit trop importante

    et pour augmenter la rigidit, on lui ajoute des jambes latrales pour former par exemple

    un tripode.

    Pour des sols durs, il serait difficile d'installer des fondations profondes donc on est

    obligs de recourir des embases gravitaires, dites encore fondations superficielles qui

    sont donc essentiellement des embases en bton qui maintiennent l'olienne en place par

    son poids propre.

    Et enfin, pour les grandes profondeurs d'eau, on va trouver des structures Jacket qui sont

    des tries soudes qui ressemblent aux plates-formes ptrolires offshore et ces Jacket

    conviennent pour des profondeurs d'eaux qui vont jusqu' 50 mtres.

    Voici quelques illustrations de ces diffrents lments :

  • MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 4

    On voit gauche un monopieu qui est en train d'tre install dans un sol sableux par un

    marteau hydraulique que l'on voit au-dessus.

    La deuxime image est un prototype de tripode, celui-l tait install terre bien sr mais

    si vous agrandissez l'image, vous verrez dessous, au centre du tripode, un homme qui vous

    donnera une ide de la taille.

    La troisime image est la fondation gravitaire en bton qui est donc un cne ralis en

    bton arm et prcontraint et une fois pose sur le site, cette embase est ballaste par un

    lestage avec du sable.

    Enfin, la dernire image reprsente une range d'oliennes installes sur des structures

    Jacket.

    Tous ces lments sont fabriqus terre, doivent tre chargs au port sur une barge flottante,

    ce qui est en soi un problme assez dlicat, avant d'tre transports sur le site et d'tre poss.

    L, pour la pose, bien sr on a besoin en mer d'une grue qui va tre capable de soulever la

    structure de la poser sa place prcisment.

    Une fois la structure en place, on vient monter dessus l'olienne. Et l, on a un problme

    un peu particulier, parce que l'olienne elle-mme est fixe par rapport au sol et on ne

    pourrait pas prendre une grue sur une barge flottante, qui bougerait donc sur les vagues.

    On est obligs de rendre la grue fixe par rapport au sol et pour cela on utilise des navires

    trs particuliers, qui se hissent sur des jambes au-dessus de l'eau, qui se soustraient donc

    l'action des vagues : on appelle a des navires Jackup.

    On voit un exemple ici.

  • MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 5

    partir du moment o le navire s'est soulev au-dessus de l'eau, il est fixe par rapport au

    sol et on peut donc installer l'olienne comme on le ferait terre. Sauf s'il y a beaucoup de

    vent bien sr.

    On ne peut pas non plus d'ailleurs installer des oliennes terre quand il y a beaucoup de

    vent pour le mme problme de stabilit de la grue.

    Mais ici en mer, avec les vagues, se posent des problmes particuliers, en cas de tempte on

    est incapables de travailler, en tout cas pour des raisons de scurit, il est trs important de

    ne pas faire de travail en mer pendant les mauvais temps et pour ces problmes-l, on

    s'interdit de raliser les travaux de construction en mer pendant la mauvaise saison.

    On concentre tous ces travaux pendant la belle saison qui s'tend disons de dbut avril

    dbut octobre.

  • MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 6

    Eolien flottant et hydroliennes : cblage lectrique et maintenance

    Jacques RUER

    Directeur adjoint dveloppement des technologies SAIPEM

    La puissance lectrique est vhicule par tout un ensemble de cbles lectriques sous-marins.

    On trouve des cbles qui vont dune olienne l'autre et qui se terminent sur une plate-forme

    de transformation. Ces cbles lectriques inter-oliennes sont raliss en moyenne tension

    (par exemple 36 kW), on parle de rseaux HTA.

    De la plate-forme de transformation, repart la puissance par un ou plusieurs cbles exports

    qui sont donc en haute tension (HTB), par exemple de 150 000 400 000 V.

    Les cbles lectriques sous-marins sont des lments trs particuliers qui sont fabriqus la

    demande, qui comportent les conducteurs en cuivre ou en aluminium, qui sont isols par une

    couche par exemple de polythylne rticule haute densit, on parle d'isolation XLPE.

  • MOOC UVED NERGIES RENOUVELABLES Les nergies marines - Installation et maintenance 7

    On profite de ces cbles pour vhiculer sur le mme chemin les signaux de contrle

    commandes travers un rseau de fibre optique et ces cbles lectriques sous-marins se

    distinguent des cbles lectriques souterrains parce quils doivent lgalement tre

    protgs mcaniquement par une, voire plusieurs nappes de fil d'acier.

    Pour poser ces cbles, on a besoin bien entendu de navires spcifiques sur lesquels les

    cbles sont lovs et qui les droulent progressivement sur le fond de la mer et comme on

    doit les ensouiller sous la surface de sol, on a recours une charrue par exemple (on en

    voit une en bas droite), qui va crer une tranche dans laquelle le cble est descendu.

    La plate-forme d