Quelles sont les grandes différences entre les éoliennes en mer et celles que l’on connaît mieux, à terre ?

Il convient dans un premier temps d’observer que des éoliennes à terre et en mer sont en bien des aspects similaires. La différence majeure est liée aux puissances installées : les éoliennes à terre sont usuellement dimensionnées de quelques centaines de kW à 4 MW tandis que pour une éolienne offshore, l’ordre de grandeur est plutôt de 15 voire 18 MW. Hormis cette différence majeure, les briques techniques sous-jacentes sont identiques.

L’autre grande différence entre les éoliennes marines et leurs homologues terrestres est leur rendement. Il est presque deux fois supérieur en mer, avec des facteurs de charge de respectivement 45 % et 26 %. Cela s’explique par l’absence de relief et le faible masquage par d’autres éoliennes. En résumé, les conditions de vent en mer sont plus laminaires et régulières.

Les éoliennes en mer se divisent en deux catégories : les éoliennes posées et les éoliennes flottantes. En 2024, les éoliennes posées représentent la quasi-totalité des installations en Europe, avec plus de 5000 unités dans les pays nordiques et surtout en Angleterre. Cette technologie est tout à fait mature et envisageable jusqu’à 50 mètres de profondeur. Le concept est fondamentalement le même qu’à terre. Les profondeurs d’installation ont été augmentées graduellement : d’abord 5 mètres, puis 20, jusqu’à atteindre 50 mètres aujourd’hui. Il est peu probable que l’on puisse aller bien au-delà. C’est pourquoi l’éolien flottant est appelé à se développer. Nous y reviendrons.

Quelles sont les grandes étapes de l’implémentation d’un champ d’éoliennes ?

Ce sont d’abord les développeurs qui promeuvent un projet, conviennent d’un emplacement et établissent le financement du parc. Dans le secteur immobilier, on parle usuellement de promoteurs pour décrire ce type de métier. Il faut trouver le bon compromis entre un éloignement des éoliennes d’avec la terre, entre le coût du câble et la “pollution visuelle”. C’est également à cette étape qu’est réalisée une étude d’impact, en particulier sur la faune et la flore. Une attention particulière est portée sur les routes migratoires des oiseaux, on regarde de même les zones de reproduction des différentes espèces, pour ne citer que ces exemples.

Viennent ensuite les métiers de conception, puis de construction : il faut concevoir les fondations en fonction des études, y associer une turbine, étudier leur couplage, et structurer le réseau de câbles afin de raccorder les éoliennes entre elles et au réseau terrestre via une sous-station électrique. Cette dernière permet notamment d’agréger la puissance électrique et la faire monter en tension : on passe de 66 kV à 225 kV, ce qui permet la distribution sur le réseau. Les câbles sont enfouis à 1 mètre de profondeur dans le sol pour éviter toute dégradation par des ancres ou des chaluts. Cela nécessite d’avoir pris des précautions en amont, notamment via des études de sol.

Une fois le parc en fonctionnement, les professionnels de l’exploitation prennent le relais. Si la construction de parcs éoliens représente une activité très capitalistique – on parle de 2 à 4 millions d’euros par MW – le coût de possession est bien moindre. Pour un entretien annuel, il faut compter 5 jours ouvrables avec 3 opérateurs par éolienne.

Ces étapes concernent les champs d’éoliennes posées. Elles ne devraient pas fondamentalement différer avec l’arrivée des éoliennes flottantes, sauf pour le remplacement des fondations fixes par des flotteurs.

Comment se déroule la gestion de la fin de vie ?

La gestion de la fin de vie d’une éolienne n’est pas un problème en soi. Soit les éoliennes sont encore en bon état et une autorisation de prolongation est obtenue, soit un repowering est effectué en augmentant la puissance individuelle de chaque unité installée. L’idée est de capitaliser au mieux sur ce qui existe déjà, à savoir la sous-station électrique, les câbles et éventuellement les fondations, en augmentant la puissance des turbines.

Cela permet d’allonger la durée de vie des installations, mais n’exclut pas d’anticiper le démantèlement définitif. Pour ces étapes, la question du financement se pose souvent, mais cela ne représente pas un frein à mon sens. Un champ d’éoliennes en mer est rentable entre 12 et 15 ans. Après 25 à 30 ans d’activité, le parc est déjà amorti et il suffit d’allouer au démantèlement les bénéfices issus d’environ six mois de production électrique. La rentabilité est d’ailleurs garantie par un “contrat pour différence”, avec un prix de revente fixe. Le parc vend au prix de marché, mais touche la différence si ce prix est inférieur au prix garanti et la restitue dans le cas contraire. Ce prix d’achat de vente de l’électricité oscille entre 130 et 155€/MWh en France.

Les fondations représentent sans doute le plus grand défi. À Fécamp, elles sont en béton, remplies de sable et d’eau (photo ci-contre). Bien que certaines difficultés soient attendues, notamment en éolien flottant, je suis convaincu que la meilleure solution finira par émerger, adoptant le flotteur optimal en termes de coût, faible amplitude de mouvement et entretien réduit.

Quels sont les conflits d’usages générés par les champs éoliens et comment sont-ils arbitrés ?

Les principaux conflits d’usages concernent les pêcheurs, les animaux marins, les oiseaux et enfin les plaisanciers. Des mesures spécifiques ont été mises en place pour chaque cas. En parallèle du déploiement de parcs éoliens, il faut sensibiliser et éduquer les divers acteurs, du travailleur de la mer au touriste occasionnel, sur leur fonctionnement.

Les pêcheurs bénéficient de compensations financières significatives, du moins en France. La taxe par MW installé est de 15 000 € par an et est redistribuée comme suit : 35 % aux pêcheurs, 50 % aux mairies des communes impactées. Les 15 % restants sont répartis entre divers acteurs, notamment des associations comme la SNSM (Société Nationale de Sauvetage en Mer), qui reçoit 5 %.

Les plaisanciers ont le droit de traverser les champs d’éoliennes à condition de rester éloignés de 50 ou 100 mètres des éoliennes, de mesurer moins de 30 mètres de long et d’avoir un mât inférieur à 22 mètres de haut, ce qui laisse une liberté de manœuvre suffisante pour la plupart des bateaux et voiliers de loisirs. La vitesse est également limitée à 8 nœuds et les activités de plongée sont proscrites. Ces règles ne s’appliquent pas uniquement aux plaisanciers. Pour prévenir les collisions, des balisages sonores et lumineux sont également mis en place.

Un travail important est effectué pour limiter l’impact sur les populations animales, non seulement lors du choix de l’implantation, mais également tout au long du cycle de vie des éoliennes. Des dispositifs émetteurs d’ultrasons permettent d’éloigner les goélands et les mouettes, réduisant ainsi le risque de collision avec les pales. Des mesures similaires sont prises pour protéger les mammifères marins. Comme dans tous les projets industriels conséquents, le triptyque “Éviter, Réduire, Compenser” s’impose et guide les mesures de protection de l’environnement.

À ce sujet, une conséquence inattendue du développement des éoliennes en mer est l’apparition d’un nouveau vecteur de connaissance. Elles ont, par exemple, récemment permis de découvrir l’existence de 22 espèces différentes de chiroptères (chauves-souris) migrantes entre la France et l’Angleterre, grâce à divers types de capteurs installés.

Comment se positionne la filière éolienne française en Europe et dans le monde ?

En termes de production énergétique, la France s’est longtemps focalisée sur le nucléaire. Si les bénéfices de tels investissements se ressentent positivement aujourd’hui, l’industrie éolienne marine accuse ainsi un certain retard en France. Les pays du nord de l’Europe ont une longueur d’avance sur nous : les industriels capables de déployer des éoliennes posées y sont majoritairement concentrés. Siemens, Vestas et General Electric constituent les turbiniers les plus importants à l’échelle européenne. Ils font néanmoins face, comme beaucoup d’acteurs du secteur de la production, à des difficultés liées à l’approvisionnement en matières premières et à une forte croissance des coûts de construction.

Cela étant dit, la France n’a pas dit son dernier mot concernant les éoliennes flottantes ! Il y a une pluralité de PME et d’ETI, historiquement dans le parapétrolier, qui ont une réelle capacité à faire de l’ingénierie en mer. Le point central de ce nouveau type d’éoliennes réside dans la capacité à concevoir et produire des flotteurs. Pour le moment, aucune solution ne s’est affirmée comme optimale sur le marché. La définition de cette optimalité ne fait pas consensus : on peut optimiser sur le coût d’achat ou d’entretien, la mobilité, ou la résistance. Un compromis devra être trouvé entre ces facteurs. À ce jour, il existe seulement une quinzaine d’éoliennes flottantes, mais ce nombre devrait exploser dans les prochaines années. On dénombre jusqu’à une centaine de prototypes et de technologies différents : ballasts actifs, ballasts passifs, divers matériaux (béton ou acier), et des formes très diverses (spars, barges, semi-submersibles).

La production de la structure et des pales est pour le moment essentiellement sous-traitée en Europe de l’Est ou en Turquie. À l’échelle mondiale, le plus grand concurrent reste la Chine. Ils ont les capacités de produire des turbines de 18-19 MW à des prix défiant toute concurrence, on pourrait presque parler de dumping. La qualité n’est pas toujours au rendez-vous, mais d’importants progrès ont été constatés.

Dans le contexte d’un développement ambitieux des capacités éoliennes marines françaises, quels vont être les freins ?

En effet, la question se pose ! L’ambition politique est d’installer 40 GW d’ici 2050 et il y a plusieurs difficultés et freins avant d’y parvenir.

La question des compétences se pose : le secteur n’échappe pas aux carences d’ingénieurs en France. Les bureaux d’études peinent à recruter. Ce constat est à nuancer au global pour deux raisons. D’une part, nos emplois bénéficient d’une certaine proximité avec les compétences propres à l’Oil & Gas et nous sommes donc régulièrement choisis comme bassin de reconversion. D’autre part, beaucoup de jeunes s’orientent très vite vers ces métiers. L’émergence de filières de formation dédiées est d’ailleurs certainement un levier. À titre personnel, je ne peux qu’encourager les jeunes et moins jeunes à rejoindre ces entreprises : elles ont le vent en poupe et l’ambiance y est souvent excellente !

Parmi les autres goulots d’étranglement, la taille des ports est un facteur limitant. Les pales atteignent des tailles de l’ordre de 130 mètres de long : il devient impossible de les manœuvrer par la route. Dès lors, il apparaît nécessaire de les faire transiter par la mer et la taille des ports fixe de fait la taille maximale installable à proximité.
La DGEC (Direction Générale de l’Énergie et du Climat), dont le rôle est de délivrer les permis de construction et d’exploitation, ne me semble pas suffisamment dimensionnée. Pour atteindre les objectifs fixés en termes d’installations, il faut viser 3 à 4 GW par an. Nous en sommes aujourd’hui à 0,5-1 GW par an. Les procédures administratives sont trop lentes, les études d’impact fastidieuses. Ces dernières imposent de récolter des données sur huit trimestres ; à cela s’ajoutent les temps de lecture puis d’analyse des travaux. Les recours pouvaient durer sept ans jusqu’à très récemment. Ce délai s’est toutefois vu plafonné à deux ans. Il en résulte néanmoins des délais très importants, surtout lorsqu’on les compare avec les temps moyens de déploiement chez nos voisins européens : en Allemagne, ce délai correspond à quelque mois seulement.

Enfin, le nombre de navires “jack-up” est particulièrement limitant. Ces bateaux, avec des jambes pour s’ancrer dans le sol et disposant d’une grue, sont les seuls à être capables d’installer le mât, le rotor et les pales d’une éolienne posée. Ils ne sont qu’une petite dizaine dans le monde. Il faudra tôt ou tard se poser la question à l’échelle nationale de s’en doter.

Les hydroliennes sont qualifiées de prometteuses depuis longtemps. Pourtant, il y a encore très peu de MW installés. Quelles en sont les raisons ?

Il y a beaucoup d’espoir placé dans les hydroliennes ! La puissance fournie par une telle installation est proportionnelle au produit de la surface balayée avec la puissance proportionnelle à la vitesse du fluide en écoulement, élevée au cube. En théorie, avec des courants marins puissants et constants (Ouessant, raz Blanchard), les puissances nominales devraient être intéressantes !

Il semble que les coûts ont été largement sous-estimés, ce qui explique les difficultés d’émergence de cette filière hydrolienne. Construire, opérer et maintenir des dispositifs électriques sous-marins n’est pas un sport de masse. Il suffit d’une voie d’eau, aussi minime soit-elle, et tout le système est perdu. C’est moins vrai en ce qui concerne des objets émergés comme une éolienne en mer pour laquelle une avarie mineure ne compromet pas son intégrité.
Pour détailler les difficultés inhérentes à la construction et au maintien en condition, on peut évoquer la nécessité de faire appel à des plongeurs, rendant obligatoire la présence de caissons de plongée sur des bateaux capables de mettre en œuvre ces derniers : ce sont des compétences rares et des métiers à risques, donc les prestations sont de facto très chères. Un certain nombre de difficultés purement techniques constituent autant de freins au développement des hydroliennes. Ceux qui connaissent la force des courants aux alentours d’Ouessant, avec une densité de l’eau salée 800 fois supérieure à celle de l’air, ne seront pas étonnés d’apprendre que des roches de taille non négligeable y sont déplacées et s’attaquent à l’intégrité des pales des hydroliennes placées sur leur trajectoire.

Un mot de fin ?

L’éolien en mer doit être envisagé comme complémentaire d’autres sources. Son défaut principal est le caractère intermittent, même si cela est justement un des avantages des champs d’éoliennes marins d’avoir une production plus constante, surtout si on a la chance comme en France de disposer de plusieurs régimes de vent différents. Les perspectives proposées par cette énergie sont indéniables et s’il y a bien une chose de certaine, c’est que le vent est gratuit et en quantité sur nos côtes et ce pour encore longtemps. Il serait dommage de ne pas en profiter !