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Plates-formes flottantes: un avenir prometteur pour les énergies renouvelables offshore?

Plates-formes flottantes: un avenir prometteur pour les énergies renouvelables offshore?

Le prototype d'éolienne flottante Windfloat à Agucadora, Portugal [Source de l'image: Wikimedia Commons]

De plus en plus, comme le rapporte Interesting Engineering de Trevor English, les sociétés d’énergie solaire telles que le japonais Kyocera construisent de nouvelles centrales solaires sur des plates-formes flottantes déployées sur des lacs et des réservoirs. Kyocera en a déjà trois et prépare également un nouveau mégaprojet à déployer sur un réservoir d'eau potable derrière le barrage de Yamakura, à 32 kilomètres à l'est de Tokyo.

Comme l'explique Trevor English, en plus de produire de l'électricité, le solaire flottant aide à refroidir les panneaux, ce qui les rend plus efficaces et également ombrage et refroidit l'eau, empêchant ou limitant ainsi la propagation de la croissance d'algues potentiellement nocives. Ces projets contribuent également à ralentir le taux d'évaporation de l'eau, contribuant ainsi à préserver les niveaux d'eau pendant les étés de plus en plus chauds.

Les Japonais ne sont pas les seuls à avoir commencé à déployer le solaire flottant. En 2014, l'Inde a construit 50 MW d'énergie solaire flottante couvrant 1,27 million de mètres carrés et a également commencé à déployer des projets similaires et plus petits sur les différents canaux de l'État du Gujarat. Singapour a également participé à ce match.

La raison d'être de ces projets est plus ou moins identique: le manque d'espace pour déployer le solaire terrestre conventionnel. Cependant, le principe de la plate-forme flottante ne se limite pas au solaire. En effet, le secteur mondial de l'énergie éolienne déploie des parcs éoliens flottants depuis plusieurs années, la technologie est également adaptée aux projets d'énergie marine, et il existe un certain nombre de conceptions hybrides ingénieuses `` flottant '' impliquant des approches multi-technologies telles que l'éolien. et solaire.

Avant l'apparition récente de ces projets solaires flottants, les plates-formes flottantes ont été largement utilisées pour la collecte de données afin de réduire les coûts. Par exemple, en 2014, la société française Nass & Wind Offshore a déployé une plate-forme flottante de 12 mètres de diamètre intégrant une gamme d'instruments de mesure pour collecter des données sur la vitesse du vent et l'état de la mer au large de la Bretagne. À peu près au même moment, Mainstream Renewable Power a déployé le premier appareil de mesure du vent LiDAR flottant commercial de la mer du Nord sur la plate-forme d'anémométrie et de recherche offshore de Narec, au large des côtes du Northumberland.

Le système de collecte de données flottant FLS200, basé sur LiDAR, développé par Eolos Solutions [Source de l'image: Eolos]

Les éoliennes flottantes ne sont certes pas nouvelles, mais elles en sont encore à leurs balbutiements, largement limitées à divers projets de démonstration. L'idée existe depuis au moins 2006, lorsque des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont conçu une telle turbine avec des câbles en acier fixant les coins de la plate-forme au fond marin. Le Japon a pris les devants en 2009 avec un projet de démonstration déployé au large des côtes norvégiennes et un autre au large du Portugal en 2011. Actuellement, le Japon a trois projets éoliens offshore flottants en exploitation, dont le premier poste flottant au monde. Il a d'autres projets de démonstration en préparation.

Les États-Unis poursuivent leurs projets de développement d'un réseau de turbines flottantes précommerciales au large de la côte ouest du Pacifique. Les trois pays européens les plus impliqués dans l'éolien offshore flottant sont la France, le Portugal et l'Écosse.

En juin 2015, l'Energy Technology Institute (ETI) a identifié l'éolien flottant en mer comme l'une des principales options technologiques pour la décarbonisation du système énergétique britannique, fournissant environ 8 à 16 GW de capacité de production éolienne en mer.

Les parcs éoliens offshore flottants pourraient avoir une gamme d'avantages au-delà de leurs cousins ​​conventionnels. Pour commencer, tout parc éolien déployé en eaux plus profondes sera hors de vue loin des zones côtières, réduisant ainsi l'opposition à leur développement. Ils pourront également profiter de vents plus forts plus loin en mer - généralement entre 30 et 100 miles du rivage - générant ainsi plus d'énergie. Cependant, les projets conventionnels en eau profonde sont coûteux, en grande partie à cause du coût des fondations. Les plates-formes éoliennes offshore flottantes éviteront cela. En outre, au lieu d'être construits sur site, ils peuvent être assemblés à terre et remorqués vers la mer, contribuant ainsi à réduire les coûts de construction, notamment en ce qui concerne les besoins en navires d'installation de poids lourds.

Les marchés de l'éolien offshore qui ont de plus en plus envisagé l'approche des plates-formes flottantes comprennent le Japon, les États-Unis et un certain nombre de pays européens, ainsi que le Royaume-Uni. Potentiellement, l'éolien offshore flottant pourrait être particulièrement applicable à la côte méditerranéenne et atlantique. Malheureusement, la technologie en est encore à ses balbutiements et n'a donc pas encore été pleinement démontrée à grande échelle. À l'heure actuelle, plus de trente projets éoliens offshore flottants sont actuellement en cours de développement dans le monde, mais parmi eux, seuls cinq ont été démontrés à pleine échelle (au-delà de 1 MW).

Comme pour les autres technologies naissantes, son plein potentiel de développement doit être soutenu par le gouvernement. Si cela est fourni, un certain nombre de projections de coûts indiquent que l'éolien offshore flottant pourrait atteindre la parité des coûts avec l'éolien offshore conventionnel à fond fixe à un moment donné dans les années 2020, avec un coût de l'énergie nivelé (LCOE) de 85 £ à 95 £ par MWh pour des projets à grande échelle commerciale. D'autres réductions de coûts pourraient être réalisées au fil du temps.

L'énergie thermique est une autre technologie qui a adopté l'approche des plates-formes flottantes. Tout récemment, la société de services professionnels Bureau Veritas (BV) a accordé l'approbation de principe (AiP) pour une nouvelle plate-forme flottante de 6700 tonnes à quatre ponts de 1 MW appelée Ocean Thermal Energy Converter (OTEC) qui sera en mesure de générer de l'énergie à partir de la chaleur. dans l'océan.

La technologie a été développée par l'Institut coréen de recherche sur les navires et le génie océanique (KRISO), bien que le principe ait été discuté pendant de nombreuses années, ayant été évoqué pour la première fois dans les années 1880. Avant l'apparition de ce nouveau projet coréen, le seul appareil OTEC en fonctionnement était celui supervisé par l'Université Saga au Japon. Selon Pelc et Fujita (2000), jusqu'à 88 000 térawattheures d'électricité pourraient être générés par an sans affecter la structure thermique de l'océan dans lequel ces dispositifs sont déployés. Les appareils peuvent produire de l'eau froide comme sous-produit qui peut être utilisé pour la climatisation et la réfrigération. Le Japon a été le principal pays contribuant au développement d'OTEC, à partir de 1970 environ, lorsque la Tokyo Electric Power Company a construit un projet OTEC au large de l'île de Nauru. Les États-Unis ont également développé des projets OTEC, notamment au large d'Hawaï et l'Inde a testé un dispositif pilote près du Tamil Nadu en 2002.

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Le nouvel appareil OTEC pourra fonctionner 24 heures sur 24. Il utilise le différentiel de température entre l'eau froide en profondeur et l'eau plus chaude près de la surface pour générer de l'énergie via une boucle fermée de fluide de travail. Ceci est vaporisé, entraînant un turbo-alternateur qui génère de l'énergie. Il est ensuite condensé et recyclé dans le système.

L'OTEC sera dans un premier temps déployé au large de South Tarawa dans l'océan Pacifique Sud, dans une eau de 1 300 mètres de profondeur. Si le projet réussit, il sera mis à l'échelle pour produire un appareil à l'échelle commerciale de 100 MW.

Si la technologie peut être démontrée avec succès et que les gouvernements sont prêts à la soutenir pendant son développement, l'énergie renouvelable flottante a un bel avenir. Plusieurs voix au sein du secteur sont optimistes, notamment, plus récemment, le professeur Carl Ross de l'Université de Portsmouth, qui a suggéré au début de cette année que l'avenir pourrait voir des îles flottantes incorporant des technologies d'énergie solaire, éolienne et marémotrice, générant de l'énergie loin pour voir où ils seraient à l'abri de l'opposition concernant le bruit et la disgrâce et pourraient même potentiellement fournir des logements à de petites communautés de personnes. Ces îles seraient ancrées au fond marin par des piliers tubulaires et pourraient supporter des éoliennes avec des panneaux solaires couvrant la surface et des dispositifs d'énergie marémotrice en dessous. Les zones appropriées pour le déploiement pourraient inclure la mer du Nord, au large de la côte ouest de l'Écosse et peut-être les tronçons d'ouverture de la Manche.

C'est une vision assez intrigante, mais il ne fait aucun doute que l'énergie renouvelable flottante est une technologie très excitante avec beaucoup de potentiel de transformation du système énergétique mondial si elle peut être développée et commercialisée avec succès.


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