Après avoir une première période d’éolien posé, c’est maintenant la ruée vers l’éolien flottant grâce, notamment, à l’utilisation des techniques acquises dans l’offshore pétrolier. L’énergie éolienne flottante est considérée comme l’une des sources d’énergie propre les plus prometteuses. Mais derrière l’image d’une énergie renouvelable propre, il y a plusieurs problématiques à résoudre, notamment environnementales.
Le potentiel de l’énergie éolienne flottante est énorme.
Les éoliennes offshore posées ont un taux d’utilisation de 45 à 50 %, tandis que les éoliennes offshore flottantes atteignent jusqu’à 60 %. Les exploitants n’ont les yeux fixés que sur le prix de revente de l’électricité produite, or l’éolien flottant ne sera pas compétitif si les coûts de construction et d’exploitation sont trop importants en raison d’impondérables et de marges de sécurité. Pour ces industriels, le risque est principalement d’ordre économique, car ces éoliennes flottantes ne nécessitent pas de personnel embarqué et elles présentent pour eux des risques de pollution acceptables. La viabilité dépend de la conception.
Trois points faibles sont identifiés.
Les mouvements dynamiques de plate-forme engendrés par les vagues entraînent des contraintes importantes sur les câbles de connexion ainsi que sur les systèmes d’arrimages complexes. Le troisième point faible est la corrosion des structures et notamment les parois intérieures des ballasts. Les producteurs d’énergie et les exploitants de parcs éoliens exigent une garantie de 20 ou 30 ans sur l’intégrité de la plate-forme flottante, notamment, l’absence de corrosion dans les ballasts pendant 20 ans. Il s’agit là d’un véritable défi technique.
La gestion des eaux de ballastage
Les sociétés de classification ont transposé les règles applicables à bord des navires aux structures éoliennes offshore. Une visite périodique spéciale de l’installation éolienne offshore flottante doit être effectuée dans les cinq ans suivant la visite de classification initiale, puis tous les cinq ans. A cela s’ajoute une visite périodique annuelle. Elles peuvent demander un passage en cale sèche de l’éolienne flottante lors de ces visites des cinq ans. La disposition compacte et encombrée des parcs éoliens et l’interconnexion (ancrage, lignes électriques) entre les unités flottantes rendent très difficile le retrait d’une unité flottante du parc, pour réparation ou modification, pendant la durée de vie du champ. Les préoccupations concernent principalement la corrosion électrochimique et la corrosion bactérienne dont les effets sont très difficiles à quantifier.
Pour résoudre ce problème, les fabricants de plateformes éoliennes flottantes prévoient de lester les réservoirs avec de l’eau de mer associée à divers moyens pour prévenir ou limiter les risques de corrosion interne : un revêtement époxy interne des réservoirs couplés à des anodes sacrificielles en zinc ou en aluminium est utilisé, associé à l’utilisation de produits chimiques tels que des inhibiteurs de corrosion, des piégeurs d’oxygène et des biocides, mais sans garantie d’une efficacité durable.
L’inspection interne des ballasts d’eau de mer est compliquée. On peut imaginer la difficulté d’une telle opération sur un parc éolien flottant, sans parler de la nécessité d’éliminer l’eau de ballast traitée et de remplir le réservoir avec de l’eau de mer, en réinjectant des produits chimiques nocifs.
La corrosion ou les contraintes structurelles peuvent provoquer des trous ou des fissures dans les ballasts et entraîner le déversement d’eau traitée dans la mer. Des accidents peuvent également se produire, comme une collision avec un navire ou un objet flottant, ce qui pourrait entraîner un déversement important d’eau traitée chimiquement dans l’océan. Une pollution due au rejet accidentel ou intentionnel de ces eaux de ballast, chargée en produits chimiques nocifs et en métaux lourds serait fatale à l’environnement marin immédiat du champ éolien.
On sait traiter à terre ces eaux de ballast, mais cela à un coût qui ne semble pas avoir été pris en compte par les exploitants de champs éoliens flottants. Les volumes d’eau de ballast sont très importants, de 10 000 à 15 000 m3 par unité flottante, 45 000 m3 pour les sous-stations. Le coût du traitement de ces eaux polluées est compris entre 300 € et 500 € la tonne, auquel il faut ajouter l’affrètement d’un navire spécialisé pour pomper et récupérer ces eaux de ballast.
La solution viendra très probablement d’une pression des Assureurs qui vont devoir couvrir les risques de pollution des champs éoliens. Pour diminuer cette menace potentielle pour l’environnement marin, ils vont demander aux exploitants d’y remédier. Mais quelle solution ?
La solution : c’est l’eau ultrapure, qui ferait de l’éolien flottant une véritable énergie renouvelable propre.
L’eau ultrapure est le type d’eau le plus pur qui puisse être produit industriellement. Le niveau de contamination est le plus bas possible, que ce soit en termes de minéraux, d’éléments organiques ou de gaz dissous. Elle se caractérise par un pH neutre (7), sans oxygène ni CO2 dissous, sans bactéries (une numération bactérienne <10 UFC/ml, un COT <10 ppb) et avec une résistivité électrique très élevée de 18 MΩ.cm. L’eau ultrapure est le fluide idéal pour inhiber la corrosion à l’intérieur des ballasts. Il n’est alors plus nécessaire de décaper les parois en acier, de les protéger d’une couche d’époxy, d’utiliser des anodes sacrificielles et d’augmenter l’échantillonnage des parois lors de la conception des ballasts.
On la trouve en petite quantité pour certaines applications dans l’industrie électronique, les industries médicales et pharmaceutiques. Généralement produite à partir de l’eau du robinet, l’eau ultrapure peut également être produite en grande quantité à partir d’eau de mer pour répondre aux volumes requis pour le ballastage des éoliennes.
Pour quels avantages ?
En premier des économies sur toute la vie du flotteur, de la construction en réduisant les délais, l’échantillonnage des tôles, réduisant les travaux (sablage, revêtement ou peinture) dans l’espace confiné des réservoirs et les risques qui y sont associés à l’exploitation où l’on réduit le risque d’un passage en cale sèche tous les 5 ans.
En second, éliminer les risques de pollution. L’eau ultrapure élimine l’utilisation de produits nocifs tels que les biocides, les inhibiteurs de corrosion et les piégeurs d’oxygène, ainsi que les risques de déversement de l’eau traitée dans la mer. C’est comme l’eau de pluie qui tombe sur la mer. Par conséquent, même en cas d’accident ou de déballastage technique, l’eau ultrapure ne causera aucun dommage à l’environnement.
Une technique innovante maîtrisée en France.
La mise en œuvre de cette technologie innovante est aujourd’hui accessible, issue de l’expérience acquise du premier navire embouteilleur d’eau potable. Ce navire pompe et traite l’eau des grands fonds à un débit de 100 m3/h pour alimenter une usine d’embouteillage d’eau potable. Le principal produit intermédiaire de ce processus est de l’eau ultrapure, sans utilisation d’aucun produit chimique.
La jeune société innovante Hansen Marine Énergies*, qui a repris l’expérience acquise dans l’usine embarquée de traitement de l’eau de mer, est désormais en mesure de fournir de l’eau ultrapure en quantité industrielle à partir d’un navire usine (en DP) utilisant l’eau de mer propulsé à l’hydrogène, répondant ainsi aux exigences du développement de l’éolien flottant, suivant un procédé déposé à l’INPI.
Des essais en laboratoire sont réalisés en coordination avec un grand producteur d’énergie, des entrepreneurs EPCI, l’entreprise Hansen Marine Énergies et une société de classification, afin de valider cette solution.
* www.hansen-marine-energies.com
