Installation et raccordement des hydroliennes: des projets nommés Pile & Tide, SeaTC, Prismer...

Connexion par induction, “Subsea hub”, engin de chantier dédié... Différentes innovations technologiques sont soutenues par le programme national des investissements d’avenir afin de faire diminuer les coûts d’installation des hydroliennes et de faire de cette énergie marine une filière compétitive pour les zones à fort courant.

A l’instar de l’électricité issue de l’éolien offshore qui nécessite de passer du courant alternatif (AC) au courant continu (DC) pour être transportée sur des distances disons de plus de 50 km, ou de la recherche des meilleures conduites pour pomper l’eau des profondeurs et alimenter les centrales d’énergie thermique des mers, l’hydrolien a besoin de produits spécifiques pour vraiment se développer.

Pile & tide: un engin sous-marin ultra puissant pour effectuer les travaux de fondation des hydroliennes

En effet, si ce secteur prévoit l’installation prochaine de fermes pilotes, les technologies actuelles proviennent avant tout de l’offshore pétrolier et s’avèrent peu adaptées à cette énergie marine. Différents projets de transformateurs, de connecteurs et de préparation des fonds marins, fleurissent donc et sont accompagnés par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), en particulier dans le programme “énergies décarbonées” des investissements d’avenir.

Concernant leur installation sur les fonds marins, les hydroliennes sont fixées dans des zones à fort courant et exposées aux houles. “L'opération de pose ne peut se faire que lors des phases d'étale des marées (lors de la renverse des courants) qui durent moins de 2 heures. Aussi, le coût des méthodes actuelles d'installation de fondations forées (type de fondation sur lequel le projet se concentre) est fortement impacté par les conditions océano-météorologiques”, explique l’ADEME. Autrement dit, il s’agit pour la filière industrielle naissante de s’affranchir au maximum de ces contraintes environnementales.

Entreprise spécialisée dans les travaux sous-marins et basée à Cassis, dans les Bouches-du-Rhône, Geocean, pilote ainsi la réalisation d’une pelle de chantier ultra puissante pour préparer les fonds concernés et poser les fondations des hydroliennes. Quatre fois plus puissante que les pelles sous-marines actuelles, cet engin de 300 kW doit être capable de travailler “dans des sols rocheux durs, typiques de ces zones”, par 35 mètres de fond, avec des courants de 5 m/s et une houle de 3 m. Actuellement, les pelles sous-marines (de 75 kW de puissance) interviennent à moins de 20 mètres, dans des zones sans courant.

Rendre l'énergie hydrolienne plus compétitive avec "un impact environnemental le plus faible possible"

L’engin, dont la réalisation nécessite au préalable une première phase d’ingénierie pour “développer des solutions adaptées d'interface sols - sous structures pour les fondations des hydroliennes”, devrait être testé à terre puis en mer, dans le Raz Blanchard, d’ici 2018.

Baptisé Pile & Tide, ce projet de 6,9 millions d’euros de budget et qui doit durer quatre ans, a été lancé en mai 2014. Mené en collaboration avec la société anglaise spécialisée en projets offshores Mojo Maritime et les laboratoires M2C (universités de Caen et de Rouen, CNRS) et 3SR (Grenoble-INP, Université Joseph Fourier, CNRS), il bénéficie d’une aide de 3,2 millions d’euros au titre des investissements d’avenir. Une fois mis au point, le prototype pourra ensuite être exploité pour l’installation de fermes hydroliennes.

“En permettant des fenêtres de travail plus vastes, l'outil contribuera directement à rendre l'énergie hydrolienne plus compétitive”, estime l’ADEME qui assure d’autre part que « les études relatives au projet intègrent les aspects environnementaux afin que les méthodes et l'outil développés aient un impact environnemental le plus faible possible ».

SeaTC: une rupture de technologie dans l’approche de la connexion sous-marine de génératrices immergées

L’énergie hydrolienne nécessite également que soit améliorée la question de la connexion entre génératrices et de la connexion au câble de raccordement à terre. Ainsi, M Prime Innovation, start up impliquée dans les énergies marines, coordonne un projet qui vise “une réduction par trois des coûts de connexion, la conservation d’un niveau de rendement élevé et l’élargissement des fenêtres météorologiques d’intervention”. C’est le projet SeaTC.

Mis en place en partenariat avec l’industriel DCNS (Lorient), le centre d’expertise Corrodys (Cherbourg), le bureau d’ingénierie ActiveTech (Caen) et le laboratoire d’électromagnétisme G2Elab (Grenoble Génie électrique– Grenoble INP), ce projet représente selon l’ADEME, “une rupture technologique dans l’approche de la connexion sous-marine de génératrices immergées en mutualisant différentes fonctions présentes sur la chaine de conversion : connexion par induction et élévation de tension”.

Devant offrir une solution industrielle dès les prochaines années, au moment de l’installation des fermes hydroliennes pilotes, ce projet lancé au printemps 2014 doit se poursuivre pendant trois ans pour un budget de 3,8 millions d’euros. Il est aidé à hauteur de 1,8 million d’euros dans le cadre du programme des investissements d’avenir.

Par ailleurs appelée à générer une centaine d’emplois en phase commerciale, la solution SeaTC apportera en plus des bénéfices environnementaux selon les responsables: simplification du processus de fabrication (diminution de la consommation de matières premières et d’énergie); diminution des temps d’installation et de maintenance (diminution de la consommation des navires)...

Prismer, un "subsea hub" à nacelle flottante et détachable pourcollecter, monter en tension et exporter l’électricité produite par des hydroliennes via un seul câble relié à terre

Coordonné par Alstom et comprenant une demi douzaine de partenaires, un autre projet de raccordement vise également, en évitant d’amener de multiples câbles à terre, à réduire les coûts de l’hydrolien et à limiter l’impact sur l’emprise des fonds. Baptisé Prismer, ce système électrique sous-marin comprend un nœud d’interconnexion -subsea hub à nacelle flottante et détachable- permettant de “collecter, de monter en tension et d’exporter l’électricité produite par des hydroliennes via un seul câble relié à terre”.

Prismer vise en outre à “développer des connecteurs électriques de type « wetmate » et optiques sous-marins ainsi que des câbles électriques sous- marins adaptés aux zones à fort courant. Ces systèmes permettront de limiter l'emprise des installations sur le fond marin, assurant ainsi une bonne compatibilité avec l’environnement et les usages préexistants sur la zone”, ajoute l’ADEME.

Démarré en novembre 2013 pour une durée de 4 ans, Prismer bénéficie d’un budget total de 25,1 millions d’euros dont 8 millions d’aide via le programme des investissements d’avenir.

Les travaux sont prévus selon quatre lots: étude de l'architecture électrique des fermes hydroliennes; conception, fabrication à échelle réelle et tests d'un subsea hub; étude de l'intégrité des câbles en milieu à forts courants et conception de nouvelles gammes de câbles; conception et fabrication de connecteurs sous-marins et de systèmes d'aide à la connexion adaptés aux énergies marines.