Soft-spot : une solution innovante pour les fondations d’éoliennes terrestres

CTE Wind, un bureau international d’ingénierie basé en Bretagne, a mis au point le Soft-spot, un concept de fondations pour éoliennes terrestres qui permet d’abaisser de 15% les besoins en béton et jusqu’à 10% la quantité d’armatures en acier. La technique permet en outre de diminuer le diamètre de la fondation, ce qui réduit les travaux d’excavation.

Lorsqu’une éolienne terrestre arrive en fin de vie, entre 90 et 95% de ses composants peuvent être recyclés et réutilisés. S’il n’est pas possible de procéder à un repowering, c’est-à-dire de la remplacer par une turbine généralement plus puissante, il est impératif de la démanteler et d’enlever les fondations, les accessoires et tous les autres dispositifs d’étanchéité du sol. Or le recyclage des fondations constitue un poste de coût non négligeable : broyage, concassage, déferraillage et transport du béton à recycler sont des opérations longues et relativement onéreuses.

Des fondations en constante inflation.

Jusqu’il y a peu, les tours des éoliennes culminaient à 100 mètres, mais aujourd’hui, des mâts de 130 voire 150 mètres deviennent petit à petit la norme. Cette élévation entraîne une augmentation quasi-proportionnelle du volume des fondations.
Alors qu’un diamètre de 15 – 17 mètres était courant, des fondations de 25 à 30 mètres de large ne sont plus rares aujourd’hui.
Il est donc primordial d’intégrer le démantèlement de l’éolienne en termes de prix et de ressources dès le stade de la planification du projet.

 Une solution inventive

Si l’on veut tenter de réduire ces coûts, des solutions originales sont nécessaires. La diminution du volume et du tonnage de béton armé, ainsi que la réduction de l’emprise au sol, permettent de réduire les dépenses non seulement au début de la construction, mais aussi à la fin du cycle de vie de la machine.

La technique Soft-spot peut apporter une solution efficace à toutes ces questions. Cette nouvelle conception optimise l’utilisation de toutes les ressources nécessaires à la construction des fondations.
Elle consiste tout simplement à placer une couche d’un matériau souple en-dessous du centre de la fondation, afin que la pression d’appui de l’éolienne soit déviée de manière annulaire vers le périmètre de la dalle au lieu de s’appliquer sur toute sa surface. Différents matériaux de construction peuvent être utilisés, comme par exemple du polystyrène expansé.
La couche molle agit comme un bras de levier et répartit davantage le poids de la structure sur la zone annulaire extérieure de la dalle, tandis que la pression sur le sous-sol, au centre, est diminuée. Les forces dues au vent agissant sur la turbine et qui tendent à faire basculer la machine sont ainsi mieux contrebalancées par les forces de réaction du sol. Par conséquence, le diamètre de la fondation peut être réduit par rapport à une conception de fondation standard.

Cette solution est particulièrement utile dans le cas de sols dont la portance est faible ou en présence de nappes phréatiques. Dans ce type de sol, on compense généralement le manque de stabilité par des fondations plus grandes et donc plus lourdes. Les développeurs contournent parfois cette difficulté en améliorant la portance du sol par incorporation de chaux ou de ciment. Une autre solution consiste à battre ou forer des pieux sous la fondation. Le Soft Spot peut éviter ces travaux coûteux.

En réduisant le diamètre de la dalle, le Soft-spot permet d’économiser environ 15% de béton, jusqu’à 10% d’acier pour les armatures, et parfois quelques pourcents de plus en fonction de la nature du sol.  Le coût des matériaux et des travaux d’excavation s’en trouve ainsi diminués ainsi que les futures dépenses de démantèlement.

Déjà aux quatre coins du monde

Quelque 750 éoliennes réparties dans une cinquantaine de parcs à travers le monde ont déjà été installées sur des fondations Soft-spot. En France, au Brésil, en Espagne, en Russie, en Suède, en Lituanie, au Mexique, en Serbie, en Indonésie de même qu’en Thaïlande, et même aux Pays-Bas, où le placement de pieux est courant en raison de la faible portance des sols.

Le premier projet de fondation Soft-spot a été réalisé en 2019 en Thaïlande, dans un parc composé de 60 éoliennes Vestas V136. Ces turbines ont une hauteur de moyeu de 157 mètres. À l’origine, une fondation d’un diamètre de 27,4 mètres était prévue, nécessitant 192 m³ d’armatures en acier. Le problème n’était pas le volume en lui-même, mais l’espace disponible. Les travaux d’excavation ne pouvaient pas s’étendre sur plus de 25 mètres de diamètre.
Grâce à la couche souple sous les fondations, leur largeur a pu être réduite à 24,5 mètres ; le volume de béton a été diminué de 210 mètres cubes (-18 %) et 11 tonnes d’acier ont pu être évitées (-9 %). Le bureau de certification DNV-GL basé à Hambourg a veillé à ce que les fondations soient conçues correctement et conformément aux normes internationales.