Quelles-sont les différentes fondations d’éoliennes en mer ?

Illustration : Révolution Énergétique.

L’éolien en mer est une filière bien différente de l’éolien terrestre. Si le principe de fonctionnement reste le même, concevoir, construire et entretenir un parc éolien offshore est un défi nettement plus complexe. Il faut notamment choisir le type de fondation le plus adapté à chaque site. Ces dernières peuvent être « gravitaires », « jacket », « monopieu » voire « flottantes ». Mais qu’est-ce que ce charabia signifie ?

Quatre types de fondations sont actuellement utilisés pour ériger des éoliennes en mer. Ces structures permettent de relier la turbine au plancher marin, ou de la maintenir en position dans le cas de l’éolien flottant. Il en existe de différentes sortes afin de s’adapter au mieux à la profondeur et à la nature des fonds marins.

La fondation monopieu

Infographie : Parc éolien en mer Dieppe-Le Tréport.

Comme son nom l’indique, ce type de socle en acier est composé d’un seul pieu fixé sur le fond marin. Il s’agit d’une sorte de clou géant enfoncé dans le sol. D’un diamètre compris entre 6 et 8 mètres (voire davantage) et pesant entre 500 et 1 000 tonnes, le monopieu est particulièrement discret et occupe peu d’espace.

Pour son installation, le monopieu est enfoncé au moyen d’un marteau hydraulique embarqué sur un navire spécialisé ou placé dans un trou préalablement creusé. Il s’agit de la configuration la plus utilisée par les parcs éoliens offshore dans le monde, comme celui de Saint-Nazaire en France par exemple.

La fondation Jacket

Infographie : Parc éolien en mer Dieppe-Le Tréport.

Appelé également « fondation en structures métalliques », ce type de socle consiste en une tour en treillis d’acier, reposant sur trois ou quatre pieux enfoncés dans le sol. Cette structure est fortement inspirée des plateformes pétrolières. Pesant entre 500 et 1 500 tonnes, elle est installée au moyen d’une grue sur barge.

Ce type de fondations est de plus en plus utilisé, notamment pour les turbines de grande puissance. Le parc éolien en mer C-Power situé en Belgique est par exemple équipé de 48 fondations de type « Jacket ». En France, le parc éolien offshore de Saint-Brieuc utilisera également ce genre de fondation. À noter que les tourelles jacket sont régulièrement employées pour installer les sous-stations des parcs éoliens en mer. Elles permettent de repartir la masse importante de ces vastes locaux techniques qui abritent notamment les transformateurs.

La fondation gravitaire

Infographie : Parc éolien en mer Dieppe-Le Tréport.

La fondation en massif ou à base gravitaire est un socle en béton, prévu pour être simplement posé sur un lit de gravier préalablement aménagé au fond de l’eau. Cette fondation peut être entourée d’une « jupe » qui permet d’éviter sa corrosion. Chaque fondation gravitaire peut mesurer jusqu’à 50 mètres de hauteur et 31 mètres de largeur. Sa masse peut dépasser 5 000 tonnes avant remplissage par du ballast.

Avec de telles mensurations, on pourrait craindre des difficultés pour leur installation au large. Pourtant, il n’en est rien. Elles peuvent être transportées par barge ou, pour certains modèles flottants, tractées par un remorqueur. Une fois sur place, il suffit d’ouvrir les vannes situées à la base de la fondation pour qu’elle se remplisse d’eau, puis de ballast. Le socle se dépose ensuite sur un lit de gravier préparé sur le fond marin. Le parc éolien en mer de Fécamp est le seul en France à utiliser cette technologie.

L’éolien flottant

Au-delà de ces trois fondations « conventionnelles » fixées au plancher marin, il y a l’éolien flottant. Dans ce cas, la fondation n’est plus solidaire du sol, mais flottante et reliée au fond par des câbles. En clair, l’éolienne est installée sur un énorme caisson flottant à la surface, qui est stabilisé par des câbles reliés à des ancres, pieux ou corps morts.

Cette technique permet de gagner des zones maritimes où l’installation de fondations classiques aurait été impossible, en raison de la grande profondeur. Elle est parfaitement adaptée à des profondeurs de – 50 à – 200 mètres, couramment rencontrées sur le littoral méditerranéen par exemple.

L’éolien offshore flottant est nettement plus coûteux que l’éolien offshore posé. Cette technologie a été développée plus tardivement, d’où le très faible nombre de parcs flottants dans le monde. L’Écosse possède le plus puissant, avec le parc de Kincardine au large d’Aberdeen (50 MW). En France, une seule éolienne flottante expérimentale a été déployée au large de Saint-Nazaire : il s’agit de Floatgen. Trois grands parcs éoliens flottants commerciaux sont prévus au large de Fos-sur-Mer et de Gruissan en Méditerranée, mais également de Belle-Île en Bretagne.

Différents types d’éoliennes flottantes / Illustration : Joshua Bauer – NREL.

Quelle fondation pour quel parc éolien offshore ?

Comment le type de fondation est-il choisi lors de l’étude des projets éoliens offshore ? Premier critère : la nature du fond marin. Sur sol sableux, la fondation monopieu sera privilégiée, alors qu’on optera pour une fondation Jacket sur sol rocheux. Pour la fondation gravitaire, il est indispensable que le sol soit plat et non-meuble.

Ensuite, la profondeur est évaluée. La fondation monopieu est adaptée jusqu’à – 30 mètres, tandis que la version jacket est prévue pour des profondeurs allant de – 20 à – 50 mètres. Certains parcs éoliens en mer ont été lancés avec un type de fondation, puis étendus avec une autre technologie. C’est par exemple le cas de C-Power en Belgique, mis en service en 2013.

La première phase d’installation des éoliennes a été réalisée entre 2007 et 2009, sur la base de fondations gravitaires en béton. Puis les phases suivantes, inaugurées entre 2011 et 2013, ont utilisé des fondations de type jacket.