Le potentiel des éoliennes flottantes pour une production d'énergie renouvelable en haute mer

Contexte et enjeux de l'énergie éolienne offshore

L'énergie renouvelable en haute mer : état des lieux

Aujourd'hui, environ 80 % du potentiel éolien offshore mondial reste inexploité car la plupart des projets existants sont encore concentrés à proximité immédiate des côtes, souvent dans des profondeurs inférieures à 50 mètres. Pourtant, plus on s’éloigne des rivages, plus fort et constant devient le vent. Ça devient donc hyper intéressant d’aller installer des éoliennes en pleine mer.

Actuellement, l’Europe domine la course vers l’éolien offshore flottant, avec des projets ambitieux comme Hywind Scotland, le premier parc éolien flottant commercial au monde mis en opération par Equinor en 2017, capable d’alimenter près de 20 000 foyers. D'autres pays suivent, comme le Japon, les États-Unis ou encore la Corée du Sud, mais la plupart des installations restent à ce stade expérimentales ou de petite échelle.

Techniquement, aujourd'hui, la plupart des parcs en haute mer fonctionnent encore sur des fondations fixes notamment monopiles ou jackets, mais ces solutions ne marchent bien qu'à des profondeurs faibles. Dès qu’on dépasse les 50-60 mètres, les structures flottantes deviennent quasiment incontournables pour des raisons économiques et pratiques. D’ailleurs, selon l’Agence Internationale de l'Énergie, d’ici à 2040, l'éolien flottant pourrait fournir 15 à 20 % de la totalité de l'électricité éolienne offshore mondiale, une sacrée part du gâteau à saisir pour les prochaines années.

Sur le plan financier, l’éolien flottant demeure aujourd’hui encore coûteux par rapport aux alternatives proches des côtes. Mais les coûts baissent vite grâce aux avancées technologiques et à l’expérience accumulée en conditions réelles. Des études récentes indiquent que les coûts pourraient chuter jusqu’à 40% d’ici à 2030. Autrement dit, l’éolien flottant entre clairement dans une phase critique où son développement commercial à grande échelle devient réaliste à court terme.

Pourquoi aller vers des éoliennes flottantes ?

Les éoliennes posées classiques, on peut les installer seulement jusqu'à 50-60 mètres de fond max, après c'est trop compliqué et trop cher. Problème : la plupart des vents forts et constants intéressants se situent au large dans des zones très profondes, souvent au-delà de 100 mètres. C'est là que les éoliennes flottantes deviennent pratiques parce que leur structure ne touche pas le fond mais flotte, simplement attachée par des câbles.

Sur toute la planète, il existe environ 80% du potentiel venteux en mer dans des zones où la profondeur dépasse 60 mètres, donc hors de portée des éoliennes ancrées classiques. Par exemple, rien qu'en Europe, on estime que les éoliennes flottantes pourraient permettre de capter jusqu'à 4 000 GW de capacité potentielle supplémentaire par rapport à l'éolien offshore posé actuel—énorme, quand tu penses que la capacité installée de l'ensemble de la consommation électrique européenne tourne autour de seulement 1 000 GW aujourd'hui.

Ces installations flottantes permettent aussi de diminuer l'impact visuel depuis les côtes : on les installe beaucoup plus loin du littoral, là où personne ne râle à cause du panorama gâché. Résultat : les riverains râlent moins, les associations de défense du paysage aussi, et les projets avancent plus vite.

Côté efficacité énergétique c'est intéressant aussi : en allant au large, le vent est plus régulier et plus rapide— jusqu'à 30 à 40% de rendement supplémentaire comparé aux champs éoliens plus proches du rivage. Donc, en t'éloignant en haute mer, tu gagnes carrément en productivité du kilowattheure.

Dernier point intéressant : une éolienne flottante est plus facile à déplacer et repositionner, si tu veux l'amener sur un autre site — impossible ou très compliqué avec une éolienne fixée au fond marin. Ça permet aussi d'adapter mieux ta stratégie de production aux évolutions météo à long terme et aux contraintes environnementales ou économiques qui pourraient changer dans le futur.

Les défis de l'éolien en haute mer

Contraintes techniques

Installation et ancrage des structures flottantes

Installer une éolienne flottante, c'est pas juste poser un moulin sur l'eau et croiser les doigts. En gros, trois méthodes d'ancrage existent concrètement aujourd'hui : les ancres à succion, les ancres à pieux et les ancres gravitaires.

Les ancres à succion sont très prisées parce qu'elles offrent une fixation solide en pompant simplement l'eau sous un cylindre métallique implanté dans le fond marin. C'est costaud et rapide à installer : sur le projet britannique Hywind Scotland, piloté par Equinor, ces ancres ont permis de fixer des éoliennes à 120 mètres de profondeur sans encombre.

Les ancres à pieux, elles, ce sont des ancrages fixés par enfoncement dans le sol sous-marin. C’est très solide, certes, mais faut du matos lourd et coûteux pour l’installation. Elles sont privilégiées surtout quand le fond marin est plus dur ou rocheux.

Enfin, tu as les ancres gravitaires, un gros bloc (béton ou acier) posé directement au fond qui stabilise tout simplement par son poids. Faciles à mettre en place, mais elles nécessitent beaucoup de matériau et tiennent moins bien quand les conditions météo se déchaînent.

Côté techno opérationnel, le vrai défi vient des câbles. Il faut gérer intelligemment la tension de ces câbles fixés entre la turbine et l'ancrage pour éviter des contraintes excessives, surtout lors des tempêtes. Des systèmes spécifiques de contrôle de la tension des lignes d'ancrage existent et assurent que ça tienne bon même par gros temps.

Ah autre chose sympa : certaines entreprises cherchent déjà à robotiser partiellement l’installation et le suivi de ces câbles sous-marins avec des petits drones autonomes pilotés par l'IA. Moins risqué pour les humains, plus rapide et donc moins cher à terme.

Transmission de l'énergie vers la côte

Acheminer efficacement l'électricité depuis les éoliennes flottantes jusqu'au réseau terrestre reste un sacré casse-tête. Aujourd'hui, les experts misent beaucoup sur des câbles sous-marins en courant continu haute tension (HVDC) plutôt qu'en courant alternatif. Pourquoi ? Simplement parce que le HVDC limite largement les pertes d'énergie lorsqu'on transporte l'électricité sur des distances assez longues (au-delà de 80 km, ça devient vraiment intéressant).

Concrètement, la Norvège et l'Allemagne sont déjà des pionniers dans ce domaine avec leur projet commun NordLink, une interconnexion HVDC de 623 kilomètres. L'installation transporte une puissance de 1 400 mégawatts sans problème majeur de perte d'énergie sur cette distance conséquente : clairement la direction vers laquelle tout le monde va.

Et côté conseil pratique opérationnel : prévoir à l'avance un itinéraire de câblage bien étudié et protégé, par exemple en enfouissant les câbles à minimum 1,5 mètre sous le fond marin. Ça limite les risques dus aux ancres, aux filets de pêche et même aux glissements de terrain sous-marins. Autre astuce concrète : ajouter des points d'atterrage intermédiaires le long du trajet (comme des mini-stations sous-marines) peut faciliter la maintenance ou le dépannage localisé, histoire de pas s'embêter à tout tirer jusqu'au littoral à chaque souci technique.

Stabilité et résistance face aux conditions météorologiques extrêmes

Les conditions météo en haute mer c’est vraiment pas de la rigolade : houle violente, rafales à plus de 160 km/h, tempêtes régulières et parfois même ouragans de catégorie élevée. Pour encaisser tout ça, les systèmes flottants utilisent souvent des mécanismes dynamiques très précis, genre ballasts ajustables ou systèmes d'ancrage en tension qui assurent une stabilité permanente et une inclinaison toujours contrôlée (souvent inférieure à 10 degrés même en plein chaos marin).

Un bon exemple : l’éolienne flottante Hywind Scotland, installée à 30 km au large des côtes écossaises, a déjà traversé des périodes de tempête franchement musclées avec des creux de vagues atteignant 8 à 10 mètres tout en maintenant un fonctionnement impeccable, affichant un taux de disponibilité électrique moyen de plus de 54%, largement au-dessus des éoliennes classiques.

En pratique, concepteurs et exploitants intègrent de plus en plus des matériaux composites ultra résistants, des revêtements anti-corrosion sophistiqués comme le graphène renforcé, et des algorithmes utilisant intel artificielle pour prédire et ajuster en temps réel le comportement des plateformes selon les prévisions météo instantanées. Résultat : les installations encaissent mieux les stress mécaniques, durent plus longtemps et nécessitent beaucoup moins d’interventions d’urgence pour réparation.

Enjeux environnementaux

Impacts sur la faune marine et avifaune

Un des points concrets, c'est que les éoliennes flottantes peuvent servir de récifs artificiels. Au parc pilote Hywind en Écosse, par exemple, les chercheurs observent une augmentation significative de la biodiversité marine autour des plateformes. Poissons et crustacés y trouvent refuge et nourriture, formant ainsi de nouvelles chaînes alimentaires locales.

Côté oiseaux, on sait bien que les éoliennes classiques ont parfois mauvaise réputation à cause des collisions. Mais en haute mer, les études récentes indiquent que la majorité des espèces marines volent plutôt bas, proches de la surface, ce qui limite beaucoup les impacts directs avec les pales situées bien au-dessus. À titre d'exemple, une étude menée au large du Portugal sur le projet éolien flottant WindFloat Atlantic montre très peu de collisions d'oiseaux marins.

Par contre, attention : il peut y avoir quelques soucis avec les mammifères marins lors de la phase des travaux, notamment durant la pose d'ancres et le raccordement des câbles sous-marins. Le bruit sous-marin généré à ce moment-là peut perturber temporairement les mammifères sensibles, comme les baleines ou dauphins, en modifiant leur comportement et leurs routes habituelles. Une bonne pratique actionnable pour atténuer ça, c'est d'établir des périodes de travaux adaptées au calendrier migratoire et un suivi acoustique régulier. Ces mesures pratiques limitent clairement les impacts.

Enfin une idée intéressante et faisable : des systèmes lumineux intelligents qui s’activent seulement quand un oiseau migrateur approche, ça existe déjà et ça réduit significativement les accidents. Ce genre de dispositif pourrait être encore davantage généralisé sur les éoliennes flottantes pour assurer une cohabitation mieux réussie.

Effets acoustiques et visuels des installations offshore

Les bruits produits par une éolienne flottante viennent surtout des vibrations mécaniques transmises à l'eau lors de la rotation des pales et du fonctionnement des générateurs. Ces sons, plutôt faibles en surface, peuvent s'amplifier sous l'eau et perturber temporairement certains mammifères marins sensibles au bruit comme les dauphins, marsouins ou phoques gris. Le parc éolien flottant Hywind Scotland, par exemple, a mis en lumière des perturbations minimes mais observables sur le comportement acoustique des marsouins communs à proximité immédiate des turbines.

Un truc concret pour réduire drastiquement ces nuisances sonores : installer des amortisseurs et utiliser des pales avec surfaces spéciales pour limiter la propagation du bruit dans l'eau. Une autre piste : éviter totalement les phases les plus bruyantes des installations durant les périodes-clés pour la migration ou la reproduction des espèces vulnérables.

Côté visuel, la hauteur des éoliennes (> 150 m parfois) rend leur visibilité importante même à plusieurs kilomètres. Dans certains projets offshore côtiers, comme celui de Provence Grand Large au large de Port-Saint-Louis-du-Rhône, des études montrent qu'une distance au-delà de 20 km réduit fortement leur impact visuel perçu depuis la côte. Autre idée pratique sur l'aspect visuel : utiliser des peintures mates anti-réfléchissantes qui limitent l’éblouissement et rendent les turbines moins visibles, notamment quand elles sont éclairées par le soleil bas sur l'horizon.

120
mètres

La profondeur maximale à laquelle des éoliennes flottantes pourraient être déployées, permettant une exploitation dans des zones jusqu'alors inaccessibles.

Dates clés

• 1991

  1991

  Installation du premier parc éolien offshore au monde, Vindeby, au large du Danemark.

• 2009

  2009

  Mise en service de Hywind Demo en Norvège, la première éolienne flottante grandeur nature au monde.

• 2011

  2011

  Installation de WindFloat 1 au large du Portugal, validant la technologie flottante semi-submersible.

• 2017

  2017

  Ouverture du premier parc éolien flottant au monde : Hywind Scotland, au large de l'Écosse, d'une capacité de 30 MW.

• 2018

  2018

  La France lance officiellement des appels d'offres pour plusieurs fermes éoliennes flottantes pilotes.

• 2020

  2020

  Lancement du projet WindFloat Atlantic au large du Portugal, première ferme éolienne flottante semi-submersible d'Europe continentale, d'une capacité de 25 MW.

Les avantages des éoliennes flottantes

Flexibilité dans le choix de l'emplacement

Accès à des zones à forts vents et eaux profondes

Les éoliennes flottantes peuvent être installées loin des côtes, à des endroits où les vents soufflent plus fort et de manière plus constante, ce qui augmente considérablement le rendement énergétique. Par exemple, en Méditerranée, le projet Provence Grand Large, à environ 17 km au large de Port-Saint-Louis-du-Rhône, vise des zones où les profondeurs dépassent rapidement 100 mètres et où les vents offrent un potentiel de production jusqu'à deux fois supérieur aux sites terrestres traditionnels. Un autre exemple concret : en Écosse, le parc flottant Hywind, mis en place par Equinor, est positionné là où la profondeur moyenne atteint près de 100 mètres, avec des vents puissants qui atteignent souvent plus de 10 m/s, ce qui a permis d'obtenir un facteur de charge record supérieur à 50 %. Ces zones marines très éloignées, auparavant inaccessibles économiquement avec des technologies fixes, deviennent exploitables grâce au flottant. Résultat ? On peut espérer produire plus d'électricité propre tout en limitant le nombre d'installations nécessaires, puisque chaque turbine individuelle tourne plus longtemps et plus efficacement.

Moindre conflit avec d'autres usages de l'espace marin

Les éoliennes flottantes peuvent être placées bien plus loin au large (jusqu'à 100 km ou plus des côtes), là où les bateaux de pêche et le trafic maritime classique passent beaucoup moins souvent. Ça limite carrément les tensions avec les pêcheurs traditionnels et le transport maritime puisqu’on utilise des zones où peu de monde navigue habituellement. Par exemple, le projet Hywind Scotland situé à 30 km au large de Peterhead a été installé volontairement dans une zone où l’activité de pêche est super faible, histoire d’éviter les conflits. Ce positionnement éloigné permet aussi de ne pas gêner le paysage côtier, ce qui fait râler vachement moins les riverains et le tourisme local. Donc, côté acceptabilité sociale et politique, choisir des emplacements plus éloignés et plus profonds grâce aux éoliennes flottantes simplifie énormément les débats sur l'utilisation partagée de la mer.

Réduction significative des coûts de maintenance

Facilité d'intervention et de réparation

Une des particularités intéressantes des éoliennes flottantes, c'est qu'on peut réaliser les réparations de façon pratique en ramenant carrément l'ensemble de la plateforme à quai. Prenons l'exemple concret du projet Hywind en Écosse : quand il faut réparer un rotor ou un composant sensible, ils ramènent carrément la turbine au port, ce qui simplifie vraiment la logistique et limite la nécessité d'interventions complexes en pleine mer. Résultat : on est moins dépendant des conditions météo, et on réduit très fortement le coût et la durée des réparations. En Norvège, Equinor pratique déjà cette approche depuis plusieurs années, avec des résultats intéressants : jusqu'à 40 % de temps gagné par rapport à des interventions en mer, où les équipes doivent habituellement attendre des fenêtres météorologiques favorables et mobiliser de coûteux navires spécialisés (navires Jack-up, grues lourdes). Bref, la possibilité de travailler à quai est un vrai changement de jeu pour l'entretien des éoliennes offshore flottantes.

Réduction des risques humains et technologiques

Les éoliennes flottantes, contrairement aux structures fixes, peuvent être assemblées en grande partie au port, ce qui limite vachement les interventions complexes en pleine mer. T'as juste à remorquer la bête vers son site d'installation, sans avoir besoin d’envoyer à répétition des techniciens grimper à des hauteurs dangereuses en pleine flotte, à bord d'hélicos ou de bateaux exposés aux tempêtes. Ça réduit sérieusement les risques d'accidents et ça rassure tout le monde.

En cas de pépin, il suffit généralement de ramener la structure à quai pour la réparer tranquillement, sans hâte ni stress lié aux mauvaises conditions météo en haute mer. Par exemple, pour le prototype de l'éolienne flottante Floatgen installé au large du Croisic en France, les interventions de maintenance ont lieu directement dans le port, tranquille, pas au milieu de l'océan déchaîné.

L'autre truc malin, c'est que les systèmes intelligents, dotés de capteurs et d’intelligence artificielle, alertent à temps d'une éventuelle usure ou panne imminente. Résultat : personne n'est obligé d'aller vérifier lui-même, à l'aveugle, dans des conditions périlleuses. On gagne en fiabilité, en réactivité, et surtout on protège les techniciens en leur évitant les opérations risquées inutiles. Moins de trajets en hélicoptère, moins de grues instables, et au final, moins de chances de faire une grosse bêtise ou un accident.

Technologies et innovations

Types d'éoliennes flottantes

Spar, semi-submersible et plateformes Tension Leg

Les systèmes Spar sont en gros de grands tubes verticaux lestés profondément sous l'eau, ce qui les rend hyper stables même quand ça souffle fort ou en pleine tempête. Le projet Hywind Scotland, par exemple, utilise justement ce genre de technologie au large de l'Écosse. Là-bas, 5 turbines flottantes alimentent près de 20 000 foyers en énergie propre.

Les plateformes semi-submersibles, elles, reposent sur plusieurs flotteurs plutôt que sur un seul mât vertical. Résultat : une meilleure stabilité horizontale grâce à une plus grande surface de flottaison, et aussi une plus grande flexibilité en haute mer. Le projet WindFloat Atlantic au large du Portugal en est une illustration parfaite : trois turbines géantes produisent aujourd'hui suffisamment pour couvrir les besoins électriques d'environ 60 000 habitants par an.

Enfin, le modèle Tension Leg Platform (TLP) est ancré au fond à l'aide de câbles tendus sous haute tension. Ces câbles maintiennent la plateforme presque fixe en surface, réduisant au maximum les mouvements indésirables. Un avantage concret des TLP, c'est qu'elles prennent beaucoup moins de place à la surface de l'eau. Mais leur utilisation reste limitée aux endroits où le fond marin le permet (en eaux très profondes, c'est plus compliqué). Actuellement, ces plateformes sont surtout utilisées pour les installations pilotes ou expérimentales, elles pourraient se généraliser quand on arrivera à baisser les coûts et simplifier le déploiement.

Avancées dans les matériaux et les structures

Matériaux composites et résistance accrue

Aujourd'hui, ce qui change vraiment la donne pour les éoliennes flottantes, ce sont les matériaux composites avancés. Quand on dit "composites", il faut penser fibres de carbone ou fibres de verre renforcées avec des résines spéciales, capables d'offrir une résistance énorme tout en restant super légères. Par exemple, la société norvégienne Equinor utilise des pales en composite renforcé de carbone sur ses éoliennes offshore en Écosse. Ça permet aux pales de durer beaucoup plus longtemps sous les conditions océaniques extrêmes, genre tempêtes à répétition, sel corrosif et humidité omniprésente.

Ce genre de matériaux réduit considérablement les coûts d'entretien, puisqu'on doit moins souvent remplacer ou réparer les pièces. Des recherches menées par le National Renewable Energy Laboratory (NREL) montrent que les pales en composites peuvent prolonger la durée de vie des éoliennes offshore jusqu'à 25 ou même 30 ans, contre environ 20 ans auparavant.

En 2022, un projet collaboratif mené par Siemens Gamesa a testé une pale entièrement recyclable en composite de résine époxy thermodurcissable, permettant ainsi de réduire l'empreinte environnementale à la fin du cycle de vie des éoliennes.

Le gros avantage actionnable de ces matériaux—si tu bosses ou investis dans le secteur—c'est clairement le potentiel d'optimiser encore plus leur usage : sélection précise des composites selon l'environnement marin spécifique, utilisation ciblée sur certaines parties exposées comme les racines et les extrémités des pales, ou encore création de segments modulaires facilement réparables en mer.

Systèmes intelligents : capteurs et IA

Les installations éoliennes flottantes commencent sérieusement à monter en puissance grâce aux capteurs intelligents et à l'intelligence artificielle. Le truc bluffant, c'est que maintenant des capteurs placés un peu partout sur les plateformes flottantes (sur les pales, les flotteurs ou les systèmes d'ancrage) capturent en direct des données ultra précises : vibrations, tensions, inclinaisons ou même humidité. Par exemple, la ferme Hywind en Écosse, exploitée par Equinor, utilise déjà des capteurs intelligents couplés à un logiciel d'apprentissage automatique qui analyse en temps réel la fatigue mécanique et prédit les défaillances bien avant qu'elles arrivent réellement.

Tout ça permet une maintenance prédictive hyper-ciblée : au lieu d'organiser une réparation coûteuse en plein milieu de l'océan, l’équipe technique anticipe et planifie à l'avance. Des drones inspectent aussi régulièrement les installations flottantes, pilotés automatiquement par IA pour repérer tout défaut visuel ou dommages potentiels dans la structure.

Des systèmes intelligents aident aussi à ajuster automatiquement les pales des turbines : dès qu'ils détectent des variations soudaines de force ou de direction des vents (ce qui arrive tout le temps en pleine mer), ils régulent tout seul l'angle des pales pour optimiser la production d'énergie tout en évitant une usure inutile du matériel. Résultat, on gagne sur tous les tableaux : plus d'énergie produite, moins de casse, coûts réduits et risques faibles pour le personnel technique. Pas mal non?

Projets et réalisations en cours

En ce moment, plusieurs pays passent sérieusement aux choses concrètes en installant des fermes pilotes d'éoliennes flottantes. L'Écosse mise fort avec le parc flottant Hywind Scotland, développé par Equinor : 5 turbines géantes de 6 MW chacune, qui alimentent environ 20 000 foyers. En France, le projet pilote Floatgen au large du Croisic teste actuellement une turbine de 2 MW, posée sur une plateforme semi-submersible conçue en béton léger. De son côté, le Portugal a déjà placé 3 turbines dans l'océan Atlantique, avec son projet WindFloat Atlantic totalisant 25 MW. Même le Japon se lance avec plusieurs projets pilotes au large des côtes de Fukushima et Nagasaki, pour exploiter tout le potentiel des eaux profondes.

Aux États-Unis, l'État de Californie s'apprête lui aussi à ouvrir ses eaux profondes, avec plusieurs gigawatts prévus à moyen terme. Et ce n'est pas tout : plusieurs nouvelles régions côtières, comme la Norvège, la Corée du Sud ou encore l'Espagne, préparent des projets pilotes prometteurs.

Côté entreprises, quelques gros acteurs se démarquent. Principle Power (États-Unis/Portugal), BW Ideol (Norvège/français) et Equinor (Norvège) sont actuellement sur tous les fronts. Leurs technologies de plateformes flottantes se testent en conditions réelles et commencent même à se multiplier.

Bref, un peu partout dans le monde, l'éolien flottant sort progressivement des labos et des prototypes pour entrer vraiment dans le concret.