Eolien : l'offshore fait jouer son réseau aux Etats-Unis

Les derniers jours ont été riches en annonces dans le domaine de l'énergie éolienne offshore américaine.

En effet, une étude publiée par le National Renewable Energy Laboratory, laboratoire national du Departement of Energy (DOE) a souligné l'impact majeur que pourrait avoir le développement de l'énergie éolienne offshore sur la production nationale d'électricité. Selon cette étude les Etats-Unis pourraient subvenir à l'intégralité de leurs besoins en électricité à partir de sources éoliennes s'ils développaient leur ressource éolienne offshore.

Répartition, par Etat, de la puissance installée éolienne en MW (2007)

En effet, avec 26 états en bord de mer, l'exploitation des vents maritimes pourrait potentiellement générer jusqu'à 4 fois la capacité électrique actuelle du pays. Quelques jours après à la parution de cette étude, Google et Good Energies (société d'investissement spécialisée dans les Cleantech) ont annoncé leur participation financière dans un projet colossal de 5 milliards de dollars, le Atlantic Wind Connection, qui verra la côte Est du pays équipée d'un réseau de transmission électrique sous-marin, au large des états du New Jersey, du Delaware et de la Virginie. Ce réseau, d'une longueur de 570 kilomètres, peut accueillir une capacité installée de 6000 MW, soit l'équivalent de 5 centrales nucléaires. Bien qu'il existe déjà des réseaux de câbles sous-marins assurant la transmission et la distribution de l'électricité d'un état à l'autre, la grande différence de ce projet est qu'il permettra la connexion directe de fermes éoliennes sur le nouveau réseau sous-marin.

Situé entre 25 et 35 kilomètres au large des côtes, il permettra de relier les futures fermes éoliennes offshore aux différents centres urbains de la côte Est en Virginie, dans le Delaware et le New Jersey, et de tirer profit des forts vents marins de la région sans que les éoliennes ne soient visibles depuis la terre ferme (l'impact visuel des divers projets proposés à d'autres endroits représente un obstacle majeur dans le développement des fermes éoliennes offshore aux Etats-Unis). La nature et la taille du projet l'exposent à de nombreux obstacles techniques et administratifs, mais aussi bien les investisseurs que les agences gouvernementales et les groupes de protection de l'environnement semblent accueillir l'initiative avec enthousiasme. La première phase de construction devrait se terminer en 2016, avec la mise en service d'un segment sous-marin de 150 kilomètres au large du New jersey.

L'initiative est une excellente nouvelle pour l'industrie éolienne américaine, qui prévoit une croissance exponentielle de la demande en énergie éolienne offshore dans les années à venir. La production d'électricité à partir de sources éoliennes offshore est encore chère, mais l'existence d'un réseau de transmission électrique sous-marin devrait permettre une réduction drastique des coûts associés aux futurs projets de fermes éoliennes offshore.

Source : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/64873.htm




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La plus grande ferme éolienne offshore en Angleterre

Nous vous parlions il y a à peine quelques semaines d’un nouveau record établi par l’Ecosse dans le secteur des énergies renouvelables, avec une hydrolienne de 5 étages. Cette fois-ci, c’est une autre partie du Royaume-Uni, l’Angleterre, qui fait sauter le record du plus grand champ éolien offshore, nous rapporte EcoGeek.

Le plus grand parc éolien en mer du monde a été inauguré le 24 septembre au large de la côte est de l’Angleterre, dans le cadre de la politique de développement des énergies renouvelables lancée par la Grande-Bretagne.



Construit par le groupe suédois Vattenfall en mer du Nord, à 12km au large de la côte de Thanet, il comprend une centaine de turbines capables, au maximum de leur rendement, de produire par an 300 mégawatts d'électricité, suffisamment pour alimenter une ville de 200.000 habitants.

Le projet aura coûté au total un peu moins de 1,1 milliard d’euros. Les éoliennes sont dans des eaux d’une profondeur de 20-25 mètres, et d’une hauteur maximale de 115m. Les premières éoliennes sont situées à 12km de la côte (Foreness Point, pour les curieux), et la distance entre chaque éolienne et environ de 500m.

Hélas, ce record connaît déjà sa durée de vie puisque 2 autres projets prévus et engagés doivent dépasser les 300 MW, avec un premier champ, le Greater Baggard, d’une capacité prévue de 500 MW, et le London Array Project d’1 GW ! Dans tous les cas, c’est bel et bien le pays de l’éolien.



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L'exploitation du vent de la mer du Nord dépend du renforcement du réseau électrique

Près de l'île de Lolland, au sud du Danemark, les techniciens commencent, ce mois de mars, à monter sur les mâts les premières des 90 turbines du parc éolien offshore Rodsand 2. Après l'inauguration en septembre du parc géant de HornsDev2, le Danemark se place ainsi en tête des pays européens les mieux équipés en éolien marin, devant l'Angleterre, les Pays-Bas et la Suède.

En 2009, 199 turbines ont été installées en Europe, et 17 parcs sont actuellement en construction. Mais la multiplication des installations commande au Danemark comme aux pays riverains de la mer du Nord de réfléchir à une architecture d'ensemble connectant les fermes éoliennes aux réseaux terrestres.

Les Etats et les opérateurs de réseau de transport d'électricité avancent dans leur réflexion afin d'aboutir d'ici la fin de l'année à un cadre d'action coordonné. Une réunion de travail intergouvernementale devrait avoir lieu le 11 mars à Bruxelles pour faire avancer le dossier.

Lieu béni des vents, la mer du Nord est le point d'ancrage de l'éolien offshore en Europe. Pour tous les pays riverains, l'accroissement des sources en énergies renouvelables pose le problème de l'interconnexion des réseaux terrestres nationaux.
Deux objectifs sont poursuivis : l'intégration transparente des sources renouvelables dans leur portefeuille énergétique et la possibilité de trouver un équilibre d'ensemble entre les quantités produites à certains endroits et la demande exprimée à d'autres.


Premier pays au monde pour la puissance éolienne installée par habitant, le Danemark peut par exemple produire à certains moments plus d'électricité qu'elle n'en consomme, alors que la Pologne chercherait à en importer.

A la fin de 2009, les pays concernés ont pris les choses en main pour accompagner cette nécessaire interconnexion. La Belgique, le Danemark, la France, l'Allemagne, l'Irlande, le Luxembourg, les Pays-Bas, la Suède et le Royaume-Uni se sont rassemblés en décembre 2009 pour former la North Sea Grid Initiative. Rejoints en février par la Norvège, ils ont pour objectif d'aboutir à la définition d'un accord cadre pour la mise en place d'une "Super Grid" avant la fin de 2010. Cette alliance inter-gouvernementale permet d'éviter le développement d'interconnexions sur un mode bilatéral, qui pourrait être préjudiciable à la cohérence d'ensemble du système.

La conception d'un réseau d'interconnexion fait face à plusieurs problèmes. "Les systèmes techniques doivent être adaptés, notamment pour pouvoir accepter les courants continus nécessaires, les différences de normes électriques nationales doivent être gérées et les variations de législations et de modes de régulations sont aussi à prendre en compte", note Jean Verseille, directeur du développement du réseau chez RTE et membre de la direction de l'Association européenne des opérateurs de réseaux d'électricité (Entsoe).

L'Entsoe, qui vient de présenter une première ébauche de son plan de développement des réseaux en Europe sur les dix ans à venir, fait de l'intégration des énergies renouvelables "un défi qui doit être pris en compte de manière urgente".

L'adaptation du réseau de transport d'électricité est en effet un passage obligé si l'Europe veut pouvoir réaliser son objectif de tirer 20 % de sa consommation d'énergie des sources renouvelables en 2020.

Source : Le Monde


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Une éolienne marine géante à axe vertical

Voici une étonnante construction qui relance l’intérêt pour les éoliennes à axe vertical (nous vous en avions montré quelques modèles). La technologie développée par un consortium britannique (avec les universités de Cranfield, Sheffield et Strathclyde et des entreprises comme QinetiQ), nom de code Nova, est avant tout un prétexte pour montrer les limites des éoliennes traditionnelles, dont le gigantisme pose des problèmes d’entretien (même si monter dans la cabine d’une éolienne reste un souvenir incroyable comme en témoigne cette vidéo).



On passerait donc, selon Energies de la Mer, à une structure en « V » comme le montre ce schéma, avec sur chacun des bras du V, entre 4 et 5 pales. Le générateur se situe donc à la base du V, ce qui offre un premier avantage en termes d’entretien (pas besoin d’escalader ou de descendre en hélicoptère). L’origine de ce concept revient d’ailleurs à un ingénieur Français, Georges Darr, qui avait imaginé les premières éoliennes verticales (qui ressemblaient à une sorte de batteur à œuf). Moins de bruit, une plus grande capacité à encaisser les vents forts (+ de 220 km/h) et surtout la possibilité de fonctionner quelque soit la direction du vent (même si de nouvelles éoliennes sont capables de « voir » le vent venir et de s’orienter en conséquence).

« La turbine NOVA est en fait une coupe horizontale du rotor Darrieus en deux. Pr Brennan explique : " Dans l'adaptation faite avec Nova nous avons ôté le mât et le roulement supérieur du principe Dariieus et ajouter de la voilure sur les ailes pour obtenir l'effet de la moitié supérieure de la Darrieus ". En se déplacant sur les bras et les voiles le vent génère de la portance qui fait tourner le rotor. Il peut se déplacer relativement lentement parce que chaque bras "rencontre" le vent deux fois - une fois face au vent et une fois sur le côté opposé. Mais les deux expositions déplacent le rotor dans le même sens, de sorte que la direction dans laquelle le vent souffle importe peu »


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Des éoliennes capables de (re)créer des barrières de récif

L’éolien est un secteur passionnant. C’est l’énergie renouvelable qui a concentré en 2009 le plus d’attention des Etats-Unis comme de l’Europe ou de la Chine. C’est elle qui concentre les plus grandes promesses et pour ce qui nous intéresse aujourd’hui, une énergie dont on sait que le design peut apporter beaucoup de choses (nous avions vu comment les « colliers » pouvaient faire remonter les vents « bas » vers l’éolienne, ou encore comme de nouveaux prototypes étaient capables de « voir le vent venir »). Cette fois-ci, c’est un effet secondaire assez peu intuitif que l’on doit aux éoliennes, la capacité à recréer des barrières de récifs (Treehugger).

Dan Wilhelmsson, du département de zoologie de l’Université de Stockholm, a récemment rédigé une thèse qui montre que les fondations sous-marines des éoliennes et des appareils qui convertissent l’énergie des vagues en électricité peuvent être bénéfiques pour la vie aquatique, en créant des récifs artificiels auprès desquels les populations de crabes et de poissons se développent. On peut donc envisager de nouvelles manières de concevoir les éoliennes qui favoriseraient d’autant plus la croissance de cette faune marine. Lorsque l’on sait que c’est précisément l’éolien offshore qui est l’avenir de cette énergie (voir la carte des meilleurs spots océaniques pour les vents marins) et que d’autre part il nous faut agir pour la protection des ressources marines, l’équation semble en passe d’être résolue.




« Les surfaces solides et les fondations peuvent fonctionner comme des récifs artificiels, puisque des rochers sont souvent placés autour de ces structures pour en prévenir l’érosion » précise Dan Wilhelmsson. « C’est pareil pour l’énergie des vagues. Les gros blocs de ciment qui les fondent attirent les poissons et les gros crabes. Le développement des moules bleues sur ces rochers fournit une source d’alimentation pour eux. Une expérience a été menée, elle consistait à forer des trous dans ces fondations, ce qui attirait encore plus de crabes. La position des trous était aussi importante pour les crabes ».

On peut donc rêver à des éoliennes offshore qui seraient conçues en ferme (comme c’est souvent le cas) avec une véritable barrière de récif, qui les protègerait, les stabiliserait et permettrait à cette faune aquatique de se développer.

+ : la première éolienne flottante
+ : éoliennes, attention à l'effet d'aspiration !

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Les projets cleantech les plus importants au monde

Nous avons souvent, sur ce blog, évoqué les records du secteur des technologies propres : bolides éolien (192 km/h), solaire (150km/h) et hydrogène (393km/h), plus grande éolienne (126m) plus vaste champ solaire… De quoi marquer les esprits et souligner l’importance de ce secteur… mais aussi suivre le rythme rapide auquel ces maxima sont régulièrement dépassés. Forbes nous propose un point d’étape intéressant en recensant, pour le moment (février 2010) quelques grandes statistiques du monde des technologies propres.


Sur les 10 projets les plus importants, 5 ont été réalisés ces deux dernières années, le rythme de l’innovation est donc en train de s’accélérer. Autre chiffre intéressant et qui nuance la percée des énergies nouvelles : la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique est de près de 10% aux Etats-Unis (3% si l’on exclut l’hydroélectricité), et 20% au niveau mondial (dont seulement 3 points de sources « nouvelles » non hydroélectriques comme le solaire ou l’éolien).



Côté exploitation, la « gratuité » des sources d’énergie renouvelable (le vent, le soleil, la pluie) sont compensées par la faible productivité des générateurs d’électricité. Si une centrale nucléaire peut ainsi produire 95% de sa production maximale théorique, ce chiffre tombe à 20-40% pour l’éolien et 10-20% pour le solaire, la ressource n’étant pas stable (vents variables voire nuls, soleil masqué). Des solutions sont à l’étude pour contrer cette faible productivité (des innovations dans le design des éoliennes par exemple, ou la capacité toujours recherchée de stocker la production d’énergie issue de sources renouvelables).

Les plus grandes installations actuelles sont les suivantes :

· Plus grand champ éolien au Texas (Roscoe Wind Farm), avec 782MW (200 000 foyers alimentés) depuis 2009

· Plus grand champ éolien offshore au Danemark (Horns Rev 2 Farm) avec 209MW installés depuis 2009

· Plus grand champ solaire thermique en Californie (Désert Mojave) avec 354MW installés depuis 1990

· Plus grand champ solaire photovoltaïque en Espagne (Olmedilla) avec 60MW installés depuis 2008

· Plus grande installation hydroélectrique en Chine (Trois-Gorges) avec 18 000MW installés depuis 2008. C’est tout simplement le plus grand générateur d’électricité au monde.

· Plus grand champ géothermique en Californie (The Geysers) avec 1000 MW installés depuis 1921

· Plus grande unité de traitement de la biomasse en Finlande (Ostrobothnia), avec 240 MW installés depuis 2001

· Plus grande unité d’énergie des marées en France (Rance) avec 240MW installés depuis 1966 !

· Plus grande unité de génération d’énergie marine par vagues au Portugal (Agucadoura) avec 2MW installés depuis 2008

· Plus grande unité de traitement des déchets en énergie aux Pays-Bas (Rozenburg) avec 108MW installés depuis 1972


A la clé, ce sont évidemment des emplois (on pense aux 5 millions d’emplois verts promis par Obama). Ce sont aussi des gains nets en termes de santé (à 40$ la tonne de Co2 évitée, c’est la Sécu que l’on aide).

A noter également, le poids croissant de la Chine dont nous vous offrons un aperçu plus qu’impressionnant (tous les records sont battus à plate couture !), avec 5 des plus grands projets sur 10 en cours se situant dans l'Empire du Milieu.


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L’effet d’aspiration des éoliennes : esthétique… et technique !

Voici une photo magnifique qui montre l’effet d’aspiration des éoliennes lorsqu’elles sont placées « en enfilade » et en carré comme c’est le cas pour cette ferme (Horns Rev, Mer du Nord). Avec un vent qui vient exactement face au champ d’éoliennes, on voit bien la déperdition qu’il peut y avoir pour les éoliennes situées au 2nd, 3e, 4e rang, etc. (Treehugger). L’intérêt de cette image n’est donc pas qu’esthétique puisque cela illustre la déperdition de production d’énergie pour les éoliennes situées à l’arrière du champ (un peu comme un cycliste qui en suit un autre et qui ainsi évite le vent de face).



Le schéma que vous pouvez voir ici montre en effet la production d’énergie par turbine selon leur emplacement dans la « ligne », selon qu’elle soit en tête (face au vent) ou tout à l’arrière, derrière une enfilade d’une dizaine d’éoliennes (autant d’obstacles au vent). Ceci permet, à terme, d’optimiser le placement des éoliennes sur un champ donné en fonction de la distance entre les turbines et de la direction des vents. On peut ainsi voir des champs en carré, comme ici, mais aussi en arc (ou « amphithéâtre »), pour éviter qu’une éolienne en gêne une autre.



On voit donc que sur ce schéma, la 2nde éolienne produit déjà près de 20 à 30% de moins que la première. D’autres solutions peuvent être envisagées si l’on se souvient des dernières innovations dans l’éolien. Des collerettes peuvent être ajoutées à la base des éoliennes, dirigeant ainsi les vents vers la turbine. On peut aussi imaginer que les nouvelles éoliennes flottantes développées par le Danemark puissent constituer des « champs mobiles » capables de s’adapter en temps réel à la situation donnée.

+ : des "colliers" pour augmenter la prise de vent des éoliennes
+ : des éoliennes qui voient les vents venir


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ENERGIE – Londres parie sur l’éolien marin

Publié par enviro2b le 11/01/10

Londres vient d’annoncer le lancement d’une véritable révolution énergétique en Grande-Bretagne. Après avoir longtemps misé sur le pétrole et le gaz de la mer du Nord, le pays compte investir pas moins de 100 milliards de livres pour développer l’énergie éolienne marine outre-Manche.

C’est tout simplement le 1/4 de son électricité à terme que la Grande-Bretagne envisage de produire avec l'éolien en mer. Londres vient d'attribuer des concessions pour créer 32 gigawatts de capacité d'ici à 2020 dans 9 nouveaux champs en haute mer. La candidature d’EDF n’a pas été retenu par les autorités britanniques.

« Cette annonce va apporter une contribution significative et pratique pour réduire nos émissions de CO2 et le gouvernement travaillera avec les développeurs et le Crown Estate pour soutenir l'industrie croissante de l'éolien en mer et aider à éliminer les obstacles à un développement rapide. » a déclaré Gordon Brown à l’occasion de cette annonce.

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Neuf pays d’Europe pour construire un super-réseau d’éoliennes en Mer du Nord

Neuf pays européens (l’Irlande, le Royaume-Uni, la Belgique, les Pays-Bas, le Luxembourg, la Suède, le Danemark, la France et l’Allemagne) ont fait un premier pas vers l’installation d’un super-réseau d’éoliennes offshore en Mer du Nord… un projet où les moyens seraient mutualisés, chacun ayant des « billes » différentes à apporter (les danois sont par exemple en pointe dans la construction d’éoliennes dites « flottantes »).

Le North Seas Countries Offshore Grid Initiative relève pour l’instant plus de l’initiative politique que d’un véritable plan établi et daté, mais cela pourrait constituer un développement important pour les énergies renouvelables en Europe – l’éolien offshore est promis à un bel avenir par l’ensemble des experts, ne restent que des détails techniques (résistance des turbines au sel, par exemple) à franchir.

Mieux, Treehugger suggère que la Norvège rejoigne ce projet, car sa capacité en énergie hydrolique (barrages) pourrait servir de « batterie » à ce champ offshore. Ainsi, en période de vents forts, les Norvégiens, qui disposent d’un accès très large à la Mer du Nord, pourrait mettre en veille leurs turbines hydroélectriques pour n’utiliser que la production des éoliennes du projet, évitant ainsi des pertes d’énergie.

Ci-contre, un autre projet européen visant à établir un réseau électrique transnational. Le projet North Sea prendrait tout son sens sur cette nouvelle grille.

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L’OrthoKiteBunch, ou l’éolienne en cerf-volant

Moins coûteux, moins long à mettre en place et capable de générer un gigawatt avec un vent de 12m/s et une aire de 2,5km carrés, l’OrthoKiteBunch pourrait avoir un succès assez rapide, notamment en raison de la tendance du secteur éolien à « surfer » sur l’offshore. Ci-contre la vidéo qui montre le fonctionnement de cette éolienne cerf-volant :

OrthoKiteBunch:kite generator;éolienne à cerfs-volants
envoyé par volcine. - Vidéos des dernières découvertes scientifiques.

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La première éolienne flottante est en place !

La toute première éolienne flottante a été inaugurée le 8 septembre (sustainability-info). Elle appartient à l’entreprise StatoilHydro et se trouve en Mer du Nord, là où les vents « mauvais » servent enfin à quelque chose de positif. Le Hywind (c’est le nom de cette turbine) est un bon exemple du transfert de compétences des énergies fossiles au renouvelable. Statoil est la compagnie pétrolière norvégienne, qui exploite depuis longtemps des gisements de pétrole et de gaz naturel au large, en « offshore ».



« Cela fait près de 30 ans que nous acquérons de l’expérience sur le plateau continental norvégien pour réaliser des projets innovants », a déclaré Gunnar Myreboe, le vice-président éxecutif « Projets » de Statoil Hydro. « En ce sens, notre collaboration avec Enova a été un élément de succès dans le développement de l’Hywind ».

Statoil a investi près de 40 millions d’euros et Enova 7 millions, cette deuxième entreprise est publique, et promeut les changements dans la production et la consommation de l’énergie en Norvège.

Le Hywind comprend une turbine de 2,3 MW installée sur un flotteur issu des précédentes plateformes de Statoil (notamment des plateformes pétrolières de chargement). C’est Siemens qui a produit la turbine, Technip s’est occupé du flotteur et Nexans du cable pour relier la turbine au réseau.

Le Hywind est situé à 10km au sud-ouest de l’île de Karmoy pour une période de test de deux ans. « C’est encore une technologie naissante, loin de la commercialisation », admet Margaret Ovrum, vice-présidente éxecutive de Technology & New Energy chez Statoil Hydro. « Le but de ce projet est de voir comment les vents et les vagues affectent la structure, pour voir comment optimiser ce concept ».

+ d'info sur les éoliennes :

En Chine, les gratte-ciels verts fonctionnent à l'éolien
192km/h pour le bolide éolien
Le lampadaire éolien-solaire est né !



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L'éolien marin vu du ciel... de toute beauté

Cette photo prise d’avion montre un champ d’éoliennes en mer… une image de toute beauté qui résume bien l’esprit des technologies propres, simple, efficace, non polluant. A quand des champs encore plus vastes ? (via Flickr)

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Les meilleurs "spots" des vents océaniques

On vous a parlé ici régulièrement du potentiel de la mer et des océans comme source d’énergie renouvelable (d’aucuns pensent d’ailleurs qu’on pourrait convertir les énergies qui gravitent autour des océans de manière quasi illimitée en électricité). Nous avions vu les dernières innovations dans l’énergie des vagues, puis celle de l’énergie des marées.

Mais le champ le plus fertile dans l’océan, ce sont les vents, d’où le développement des fermes éoliennes dites « offshore », c’est à dire au large, là où le vent est plus stable. L’EWEA (European Wind Energy Association) a d’ailleurs prévu que l’éolien offshore dépassera en capacité l’éolien « terrestre » au milieu des années 2020. Autant dire demain.



C’est l’équipe de Tomohty Liu et deux collègues du célèbre Jet Propulsion Laboratory de la NASA, l’agence spatiale américaine, qui a compilé 8 années de données cartographiques pour établir une carte précise des vents au-dessus des océans, laissant entrevoir pour l’industrie éolienne les meilleurs endroits pour placer des fermes. Ce que l’on remarque en voyant cette carte, c’est la persistance de la force des vents océaniques dans certaines zones (Sud de la Nouvelle-Zélande, Atlantique Nord, Océan Indien de l’extrême Sud). Ces zones sont balayées par des vents moyens supérieurs à 15m/s (contre un maximum de 9m/s au-dessus des terres), soit une récolte possible de 500 à 800 watts d’énergie éolienne par mètre carré.

Quelques chiffres pour rappeler l’actualité de l’offshore :

160 MW (taille du plus grand parc offshore, au large du Danemark)
2454 MW (capacité éolienne française en 2007)
3,3% (contribution de l’éolien à la production électrique française)

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