Bien que l'énergie éolienne soit reconnue comme une importante source d'énergie durable, les coûts d'installation des turbines ont toujours été un obstacle à son adoption généralisée. C'est encore plus vrai pour les parcs éoliens offshore qui nécessitent de construire et entretenir de grandes éoliennes haute technologie sur les océans.

Grâce à un processus innovant de construction d'éoliennes offshore mis au point par le projet ELISA, cet obstacle courant à l'utilisation de l'énergie éolienne a enfin été surmonté. Basé dans les îles Canaries, ce prototype innovant totalement opérationnel de 5MW de la technologie ELISA, est la première éolienne offshore fixée sur le fond marin à avoir été installée sans navires de transport, à la fois lourds, coûteux et peu nombreux.

«La technologie ELISA constitue une première dans le développement de turbines offshore totalement auto-installables», explique José Serna, ingénieur du projet. «L'ensemble du système est totalement préassemblé et mis en service dans des conditions portuaires contrôlées, ce qui améliore les possibilités d'industrialisation et réduit les risques liés aux travaux d'assemblage en mer.»

Une technologie télescopique

Le prototype ELISA 5MW utilise une fondation gravitaire, qui sert essentiellement de plateforme flottante sur laquelle est ancrée une tour à déploiement télescopique automatique dotée d'une turbine éolienne. Chaque unité constituée d'une plateforme, d'un mat et d'une turbine est entièrement assemblée à terre. Elle est ensuite remorquée en pleine mer jusqu'à son site, à l'aide de remorqueurs classiques. La plateforme est alors fixée et le mat érigé.

«Il est important de noter qu'à l'heure actuelle il n'y a que trois ou quatre navires de transport lourd en Europe capables d'installer une turbine 8MW dans des eaux d'une profondeur supérieure à 40 mètres, et l'Europe se positionne en précurseur par rapport aux autres marchés développés», a déclaré M. Serna. «En d'autres termes, ce système sera également un produit européen clé exportable vers des marchés tels que les États-Unis et le Japon.»

Ce système se démarque par le fait que la configuration télescopique de la tour a été conçue pour abaisser le centre de gravité de l'unité. La plateforme sert ainsi de barge flottante auto-stable à partir de laquelle l'équipe peut préassembler l'ensemble du système à terre. La possibilité de construire la structure à terre et non en pleine mer où les conditions sont parfois dangereuses réduit considérablement les risques humains souvent associés à l'assemblage d'éoliennes en mer.

«Non seulement cette installation sans navire génère d'importantes économies, mais elle permet aussi de soutenir la tendance nette aux éoliennes offshore de plus grande taille, une étape clé pour réduire le coût énergétique d'un parc éolien», explique M. Serna.

Une fois déployée en mer, la plateforme est lestée de façon à s'appuyer sur le fond marin. Ensuite, une fois la plateforme sécurisée, la tour est érigée dans sa position finale à l'aide de câbles et de vérins lourds à traction par câbles. Ces vérins commencent par soulever un niveau du mat avant d'être réutilisés pour soulever le niveau suivant, et ainsi de suite, jusqu'à ce que le mat soit totalement déployé. En outre, chaque vérin est supporté par le vérin du niveau inférieur, qui guide aussi le tube lorsqu'il est hissé pendant la procédure d'auto-installation au cours de laquelle la seule structure porteuse nécessaire est le mat lui-même. Et l'ensemble de ces opérations s'effectue depuis une plateforme d'accès unique.

De nombreux avantages

«ELISA permettra de réaliser d'importantes économies en matière de fourniture de structure secondaire et de coûts d'installation des éoliennes offshore, l'énergie éolienne étant amenée à jouer un rôle stratégique pour que l'Europe évolue vers des sources d'énergies locales et à faible émission de carbone», explique M. Serna. «En fait, le coût par MW du prototype en cours de développement est déjà inférieur au prix actuel du marché, bien que tous les investissements dans l'infrastructure et les moyens auxiliaires aient été consacrés à une seule unité.»

Selon M. Serna, le système ELISA peut réduire les coûts de près de 30 à 40 % par rapport aux solutions classiques basées sur des treillis ou monopiles grand format. Il permet également de réaliser des économies au niveau de la maintenance et de l'entretien, des postes de dépense élevés pour les turbines exposées quotidiennement aux conditions difficiles de la pleine mer.

Grâce à son infrastructure en béton à la fois solide, durable, tolérante à la fatigue et sans maintenance, le système ELISA devrait, selon les chercheurs, améliorer l'intégrité de la structure et réduire les frais d'exploitation. En prime, le système est silencieux et plus respectueux de l'environnement que les alternatives en acier, tant au niveau de son impact sur le milieu marin que des émissions de carbone.