Dans quelle direction souffle le vent ? Tendances actuelles et stratégies futures pour l'éolien offshore

Cerfs-volants volants, turbines flottantes, écrans à bulles, radars de détection d'oiseaux... De nombreuses innovations transforment l'industrie éolienne offshore. Ces dernières années, la réduction des coûts a conduit à une percée dans l'éolien offshore. Cette source d'énergie, autrefois considérée comme risquée, peu fiable et coûteuse, a suscité une grande attention et le soutien des investisseurs, des fournisseurs d'énergie, des pouvoirs publics et de la société dans son ensemble. L'éolien au large de nos côtes pourrait-il être une solution à nos besoins croissants en électricité ? Les parcs éoliens offshore vont-ils libérer le monde de sa dépendance aux énergies fossiles ? Maarten de Vries a des nouvelles passionnantes pour l'avenir de l'industrie...

Avant de vous pencher sur l'avenir de l'énergie éolienne offshore, pouvez-vous nous dire comment cette industrie a débuté ?

Depuis la création du premier parc éolien offshore en 1991 le long de la côte danoise, l'énergie éolienne offshore a toujours été considérée comme une source potentielle d'énergie renouvelable, mais les gens avaient beaucoup de doutes. La principale inquiétude était que le coût était beaucoup trop élevé. En 2010, le coût de l'énergie éolienne offshore était d'environ 200 €/MWh (l'électricité produite à partir de combustibles fossiles était d'environ 40 €/MWh).

La raison d'un coût aussi élevé était qu'il fallait construire une toute nouvelle industrie. Pour développer le secteur de l'éolien offshore, deux industries ont dû commencer à travailler ensemble : d'une part, l'éolien terrestre et, d'autre part, l'industrie pétrolière et gazière offshore. Au début, cette nouvelle collaboration a été très douloureuse et de nombreuses erreurs ont été commises. Par exemple, les boîtes de vitesse ont commencé à rouiller avec le sel, et il y a eu des problèmes avec les fondations. En raison de ces problèmes, les gens considéraient l'éolien offshore comme très risqué et les investisseurs demandaient donc des rendements très élevés. C'est la raison principale pour laquelle cette source d'énergie était si chère.

Que s'est-il passé ces dernières années pour que l'énergie éolienne offshore se développe si rapidement ?

Depuis lors, le coût de l'énergie éolienne en mer a chuté de façon spectaculaire. La première indication de cette baisse de coût est apparue il y a deux ans, en 2016 : le prix d'exercice du parc éolien Borssele I + II était de 73 €/MWh. Ce fut une énorme percée. Cette baisse s'explique par deux raisons : 1) l'expérience et 2) la technologie. Tout d'abord, l'accumulation d'expérience dans le secteur et donc la perception du risque et le coût de financement ont diminué. Deuxièmement, la technologie a été développée et a eu un impact énorme sur la réduction des coûts : les turbines sont beaucoup plus grandes, et les navires d'installation sont maintenant faits sur mesure, et non plus adaptés de l'industrie du pétrole et du gaz.

Cette réduction massive des coûts a pratiquement rendu l'énergie éolienne offshore compétitive par rapport aux centrales électriques à énergie fossile et va entraîner un développement rapide de l'industrie.

Dans quels pays l'éolien offshore s'est-il principalement développé et quelles sont leurs ambitions futures ?

En Europe, les principaux pays qui ont investi dans l'éolien offshore sont le Royaume-Uni, l'Allemagne, les Pays-Bas et le Danemark. Tous ces pays ont de grandes ambitions et augmenteront leur capacité d'éoliennes en mer dans les années à venir. Les Pays-Bas, par exemple, se sont engagés à installer 11,5 GW d'énergie éolienne en mer d'ici 2030.

Dans le reste du monde, la Chine est le leader de l'éolien offshore en Asie. Le Japon et la Corée du Sud s'orientent également vers cette source d'énergie renouvelable.

Aux États-Unis, même si le gouvernement fédéral a décidé de se retirer de l'accord de Paris, les gouvernements des États ont de grandes ambitions : New York et le Massachusetts, par exemple, développent actuellement l'éolien offshore.

Comment pensez-vous que l'énergie éolienne offshore va concurrencer les autres solutions d'énergie renouvelable à l'avenir ?

Cela dépendra vraiment de l'endroit où vous vous trouvez sur la planète. De manière générale, les pays qui sont plus proches de l'équateur dépendront principalement de l'énergie solaire plutôt que de l'énergie éolienne. Cependant, les pays européens dépendront d'un mélange de soleil et de vent. En fait, ces deux sources d'énergie se combinent très bien car l'été apporte beaucoup de soleil alors que l'hiver apporte beaucoup de vent, il y a donc une grande synergie entre elles.

Pour vous donner une idée, aux Pays-Bas, les instituts de recherche ECN et PBL projettent que dans le scénario de réduction de 95 % des émissions de CO2 en 2050, 50 à 80 % (35 à 75 GW) de toute l'électricité des Pays-Bas sera produite par l'énergie éolienne offshore. Le reste sera très probablement constitué d'énergie solaire, de biomasse et d'éoliennes terrestres. Cela est logique car les Pays-Bas possèdent une grande partie de la mer du Nord peu profonde, où les vents soufflent très fort.

Quelles sont les innovations actuelles qui pourraient contribuer au développement de l'éolien offshore ?

Actuellement, l'un des grands défis consiste à développer des éoliennes flottantes. Beaucoup d'argent est investi dans cette innovation, car de nombreux pays dans le monde ont des côtes trop profondes pour installer des éoliennes sur le fond marin. Je m'attends à ce que cette technologie arrive à maturité dans dix ans. Tout d'abord, cela aidera beaucoup plus de pays à avoir accès à l'éolien en mer. Ensuite, cela pourrait ouvrir la voie à des parcs éoliens offshore au milieu de l'océan, combinés à des unités FPSO (Floating Production Storage and Offloading, qui sont d'énormes navires flottants utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière offshore) pour convertir l'électricité en hydrogène et transporter l'hydrogène jusqu'à la côte. Cela peut sembler être un rêve, mais c'est bien réel. De nombreuses entreprises y travaillent déjà.

Les éoliennes flottantes pourraient également être associées à une autre innovation : les cerfs-volants. Ils nous permettent de récolter les vents encore plus forts à très haute altitude, jusqu'à 3 km. Sur terre, ils sont difficiles à installer en raison du trafic aérien, alors qu'en mer, ils pourraient s'avérer être une solution géniale>

Ainsi, à long terme, si nous associons les structures flottantes, les cerfs-volants et les FPSO, d'énormes quantités d'énergie pourraient être produites à partir de l'océan.

Actuellement, quels sont les principaux défis à relever pour le développement de l'éolien offshore ?

Le principal argument contre le développement de l'énergie éolienne est son impact sur le paysage. Pour l'instant, les éoliennes offshore sont généralement installées dans des eaux peu profondes, près des côtes, de sorte qu'elles sont visibles depuis les rivages, ce qui entraîne beaucoup de résistance. La solution à ce problème est assez simple, car vous pouvez déplacer les parcs plus loin de la côte, même si cela implique des câbles plus longs, des fonds marins plus profonds et un coût plus élevé.

Un autre défi est l'impact sur la vie marine, à la fois au-dessus et au-dessous de l'eau. Le premier danger est pour les oiseaux, car ils peuvent heurter les turbines. Pour éviter ce problème, les parcs éoliens, en particulier aux Pays-Bas, sont les premiers systèmes de radar qui détectent les vols d'oiseaux. Si les oiseaux volent dans la direction du parc éolien, vous pouvez arrêter temporairement les turbines.

Deuxièmement, les parcs éoliens offshore peuvent être dangereux pour les dauphins et autres mammifères marins, surtout pendant la phase de construction. Lors de la construction d'un parc éolien, des pieux doivent être enfoncés dans le fond marin, ce qui peut perturber la vie marine. La solution à ce problème est assez astucieuse : des écrans à bulles ont été installés autour de la machine à empiler et atténuent le bruit.

Une autre solution qui est actuellement testée pour aider les parcs éoliens offshore à avoir un impact positif sur l'environnement est de placer des bancs d'huîtres autour des fondations pour éviter que le sable des fonds marins ne soit emporté par les courants.

Le soutien de la société à l'éolien offshore est une question qui est examinée très attentivement par l'industrie. Il est absolument crucial que ce soutien reste fort si les gouvernements veulent atteindre leurs objectifs en matière d'énergies renouvelables. Il est donc très important d'inclure les communautés locales et de s'assurer qu'elles bénéficient des opportunités d'emploi. De bonnes initiatives de soutien local peuvent être trouvées en Normandie, en France, où une nouvelle usine de lames sera installée, ce qui créera de nombreux emplois.

Dans l'ensemble, si l'on considère comment l'énergie éolienne offshore s'est développée ces dernières années, que pouvons-nous apprendre qui pourrait être utile au développement d'autres industries et technologies renouvelables ?

En effet, je crois qu'il y a deux grandes leçons à tirer ici.

Premièrement, l'éolien en mer est un exemple fantastique de la manière dont les gouvernements peuvent aider à développer de telles industries. Au début, lorsque le coût de l'énergie éolienne en mer était trop élevé, il n'y avait pas de retour sur investissement, de sorte que le marché était réticent à la développer. Les subventions gouvernementales ont contribué à la croissance de l'industrie. Aujourd'hui, plusieurs années plus tard, les parcs éoliens sont développés sans aucune subvention. Le rôle du gouvernement, dans ce cas, était juste de donner un coup de fouet.

Deuxièmement, cela montre l'importance de l'innovation pour qu'une industrie devienne compétitive. Au fil des ans, nous avons assisté à un développement massif de la taille des turbines, dont certaines ont maintenant une capacité de 9 MW. GE développe actuellement la plus grande éolienne, Haliade-X. Elle a une capacité de 12MW, et sa hauteur totale est proche de celle de la Tour Eiffel. En innovant, certaines entreprises ont acquis d'énormes connaissances et il est maintenant très difficile pour d'autres de rattraper leur retard.

Maarten de Vries est associé principal au bureau d'Amsterdam de Roland BergerMaarten conseille les entreprises industrielles sur l'élaboration de stratégies générales et de R&D. Il est également impliqué dans le développement de coopérations public-privé dans les domaines de l'innovation technologique et des énergies renouvelables. Maarten est titulaire d'une maîtrise en génie civil de l'université de technologie de Delft et d'un MBA de l'INSEAD, à Fontainebleau.