Qu'est-ce que l'éolien offshore?

L’éolien offshore est une technologie qui permet de produire de l’énergie électrique à partir du vent en mer. Il s’agit d’une solution prometteuse pour répondre aux enjeux de la transition énergétique et réduire la dépendance aux énergies fossiles.

Face à la nécessité de diversifier les sources d’énergie renouvelable, l’éolien offshore s’impose comme une solution clé dans les années à venir. En exploitant la force des vents marins, cette technologie permet de produire de l’électricité de manière efficace et durable. Il s’agit d’une solution prometteuse ayant un rôle essentiel à jouer dans la stratégie énergétique bas carbone de nombreux pays.

La France, dotée de milliers de kilomètres de côtes, mise aussi sur cette technologie qui pourrait atteindre 40 % de notre électricité renouvelable d’ici 2030. Actuellement, plusieurs projets sont engagés pour exploiter ce potentiel, avec un objectif de 18 GW installés en 2035 et 45 GW d’ici 2050.

Mais comment fonctionne l’éolien offshore ? Quelles sont ses particularités et ses perspectives d’évolution ? Cet article explore les principes de cette technologie, ses différences selon les types d’installation, ainsi que les ambitions françaises pour son développement.

1. Définition de l’éolien offshore
2. Fonctionnement de l’éolien offshore
3. Différences entre l’éolien posé et l’éolien flottant
4. Les atouts de l'éolien en mer
5. Les objectifs de développement de l'éolien en mer

Définition de l’éolien offshore

Le terme anglais « offshore » signifie littéralement « en mer » et désigne donc les éoliennes installées en mer par opposition aux éoliennes terrestres dites éoliennes « onshore ».
Ces deux installations (« onshore » ou « offshore ») fonctionnent selon le même principe : capter l’énergie cinétique du vent et la transformer en énergie électrique.

Contrairement aux éoliennes terrestres, les éoliennes en mer, qu’elle soit posée sur le fond de la mer ou flottante, bénéficient de vents plus forts et plus constants qu’à l’intérieur des terres, permettant une production d’électricité plus efficace.

L’éolien représente le plus fort potentiel de développement d’énergie en milieu marin dans la décennie à venir, et notamment en France qui bénéfice du 2ème gisement d’éolien en mer en Europe après la Grande-Bretagne (logique pour une île ^^).

Fixée par la loi de transition énergétique pour la croissance verte adoptée en 2015, la poursuite du développement de l’éolien en mer en France doit permettre d'atteindre l’objectif de 40 % d’électricité renouvelable à l’horizon 2030.¹

En savoir plus : Les perspectives de développement des énergies renouvelables

L’éolien en mer devrait même représenter 30% de l’électricité produite en France d’ici 2050. Pour ce faire, la France ambitionne d’installer 18GW d’éolien en mer d’ici 2035 et 45 GW d’ici 2050.²

Fonctionnement de l’éolien offshore

Une éolienne en mer fonctionne logiquement comme une éolienne terrestre. Elle est constituée d’un mât, d’une nacelle et de pales, le tout relié au réseau électrique grâce à des câbles sous-marins. Sa spécificité réside sur le type de fondation (posée ou flottante) sur laquelle elle repose, pour tenir compte des contraintes de l’environnement marin. 

Elle se compose de plusieurs éléments :

• Le rotor : il est constitué de 3 pales qui captent l’énergie cinétique du vent.
• La nacelle : située au sommet du mât, elle abrite les composants mécaniques et électriques, notamment le générateur qui transforme l’énergie mécanique en électricité.
• Le mât : il soutient l’ensemble de la structure et peut mesurer plusieurs dizaines de mètres de hauteur.
• Le système de fondation ou de flottaison : il maintient l’éolienne en place, soit en l’ancrant au fond marin, soit en la maintenant à la surface.

L’énergie produite par les éoliennes offshore est ensuite transportée vers la terre ferme via des câbles sous-marins et intégrée au réseau électrique.

Les éoliennes en mer sont cependant plus grandes que leurs jumelles terrestres avec des hauteurs allant à plus de 200 mètres, des pales pouvant mesurer plus de 80 mètres de longueur et une puissance estimée de 2 à 3 fois supérieure (selon la longueur des pales).  

A puissance égale, une éolienne en mer peut produire deux fois plus d’électricité qu’une éolienne à terre.³

Différences entre l’éolien posé et l’éolien flottant

Comme évoqué préalablement, il existe deux types d’éoliennes offshore qui se distinguent par le type de fondations ou flottaisons sur lesquelles elles reposent. Le choix entre ces deux technologies est déterminé par le niveau de profondeur envisagé pour la future installation.

On parle alors d’éolienne posée ou d’éolienne flottante dont voici les principales caractéristiques techniques :

L’éolien posé

Ces éoliennes sont fixées directement au fond marin à l’aide de fondations en béton ou en acier. On privilégie ce choix pour des sites ayant une profondeur de 50-60 mètres. Elle est aujourd’hui la plus répandue et utilisée dans la majorité des projets offshore.

On distingue trois principaux types de fondation pour poser une éolienne sur les fonds marins :

• Fondation monopieu : un tube en acier est enfoncé directement dans les parties dures du sous-sol marin ;
• Fondation en « jacket » : une structure métallique reposant sur trois ou quatre pieux est fixée sur le sol marin ;
• Fondation gravitaire : une structure composée d’une large base conique en béton est placée sur le fond de la mer.

L’utilisation de l’une ou l’autre de ses fondations est déterminée par les caractéristiques physiques du site, de la nature des sols, du niveau de profondeur, des conditions climatiques auxquelles le site sera exposé, etc.

Aujourd’hui, l’éolien posé est une filière techniquement éprouvée et économiquement compétitive.

L’éolien flottant

Ces éoliennes sont installées sur des structures flottantes ancrées au fond de la mer. Cette technologie permet d’installer des éoliennes en eaux profondes au-delà de 70 mètres et jusqu’à 200 mètres de profondeur.

Plusieurs technologies de flotteurs sont utilisées pour l’éolien flottant :

• Support semi-submersible : l’éolienne repose sur des flotteurs de grandes envergures retenues par un ancrage gravitaire standard au fond marin.
• Support barge : l’éolienne repose sur un flotteur de diamètre moindre que dans le cas d’un semi submersible ;
• Technologie TLP (Tension Leg Platform) ou ancrage à lignes tendues : un ancrage tendu sur la base de câbles arrimés au sous-sol marin qui maintiennent la flottabilité de la plateforme ;
• Technologie SPAR : l’éolienne repose sur un seul flotteur sous forme d’une colonne verticale fortement ballastée.

L’éolien flottant est en plein développement et représente une avancée majeure, car il permet d’installer des parcs éoliens plus loin des côtes, réduisant ainsi l’impact visuel et augmentant encore davantage leur efficacité.⁴

Les atouts de l’éolien en mer

L’éolien offshore présente de nombreux avantages :

• Un potentiel énergétique majeur : D’ici 2050, les éoliennes en mer pourraient couvrir environ 25 % des besoins en électricité de la France, contribuant ainsi de manière significative à la transition énergétique. À titre de comparaison, le nucléaire couvre actuellement environ 60 % de la production d’électricité; ⁵
• Une productivité élevée : Grâce à des vents plus réguliers et puissants en mer qu’à terre, l’éolien offshore affiche un facteur de charge moyen de 45 %, contre 25 % pour l’éolien terrestre et 15 à 20 % pour le solaire. Cela signifie que les éoliennes offshore produisent en moyenne près de la moitié du temps à pleine capacité.
• Une faible empreinte carbone : Sur l’ensemble de son cycle de vie (fabrication, installation, exploitation et démantèlement), une éolienne offshore émet entre 13 et 19 g eq CO₂/kWh produit, soit une empreinte carbone bien inférieure aux énergies fossiles (~800 g CO₂/kWh pour le charbon); ⁶
• Un coût de plus en plus compétitif : Grâce aux progrès technologiques et aux économies d’échelle, le dernier appel d’offres pour un parc éolien en mer a été attribué à un tarif de 45 €/MWh, un coût désormais comparable à celui du solaire (40-60 €/MWh); ⁷
• Un secteur créateur d’emplois : L’éolien offshore représente déjà plus de 7 500 emplois en France, dans des domaines variés comme l’ingénierie, la construction, la maintenance et le recyclage. Avec le développement des nouveaux projets, ce chiffre pourrait encore augmenter significativement d’ici 2050. ⁸
  
  

Selon l'ADEME, en 2050, l’énergie éolienne (terrestre et en mer) pourrait devenir la première source d’électricité en France, devant le photovoltaïque et l’hydroélectricité, et représenter plus de 80 % de la production renouvelable.

Pour aller plus loin : Avantages et inconvénients des fermes éoliennes offshore et des énergies marines renouvelables

Les objectifs de développement de l'éolien en mer

Le déploiement de nouvelles capacités de production d’énergie suit les objectifs fixés par la Programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE), révisée tous les cinq ans pour définir la trajectoire du mix énergétique national à dix ans. La PPE actuelle (2019-2028) est en cours de révision pour la période 2023-2033, avec une ambition renforcée pour l’éolien en mer.

En 2022, les objectifs suivants ont été annoncés pour accélérer le développement de cette filière qui joue un rôle important dans le développement des énergies renouvelables indispensables pour atteindre la neutralité carbone :

• 50 parcs éoliens en mer en service d’ici 2050, représentant une capacité installée de 40 GW (discours du président de la République à Belfort, 10 février 2022).
• 2 GW attribués par an à partir de 2025 et un objectif de 20 GW attribués en 2030 (pacte signé entre l’État et la filière, mars 2022).

En juin 2023, dans le cadre des travaux sur la révision de la stratégie française pour l’énergie et le climat, le Gouvernement a annoncé une nouvelle trajectoire visant à atteindre 45 GW en 2050, soit une ambition légèrement revue à la hausse.

En complément de sa contribution à la production d’électricité décarbonée, l’éolien en mer participe à la diversification du mix énergétique, limitant ainsi la dépendance aux énergies fossiles et renforçant la sécurité d’approvisionnement électrique.

Conclusion

L’éolien offshore constitue une technologie clé pour l’avenir énergétique de la France. Grâce à ses nombreux atouts, il joue un rôle fondamental dans la transition énergétique et la décarbonation de la production d’électricité. Avec des objectifs ambitieux fixés par l’État et une compétitivité croissante, cette filière est amenée à se développer fortement dans les prochaines décennies.

Pour assurer une intégration harmonieuse des parcs éoliens offshore et maximiser leurs bénéfices économiques et environnementaux, la filière doit aussi relever plusieurs défis notamment en termes d’acceptabilité locale, d’impacts environnementaux et d’optimisation des infrastructures.

¹ source : https://www.vie-publique.fr/en-bref/274237-ppe-snbc-la-nouvelle-strategie-energie-climat-de-la-france-pour-2028
² source : https://www.ecologie.gouv.fr/politiques-publiques/eolien-mer#top
³ source: https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/eoliennes-en-mer-offshore
⁴ source : https://www.eoliennesenmer.fr/generalites-eoliennes-en-mer/technologie
⁵ source : Bilan électrique 2023 - Production | RTE
⁶ source : https://bilans-ges.ademe.fr/documentation/UPLOAD_DOC_FR/index.htm?renouvelable.htm=
⁷ source :  https://librairie.ademe.fr/energies-renouvelables-reseaux-et-stockage/4638-eolien-offshore-analyse-des-potentiels-industriels-et-economiques-en-france.html
⁸ source : Éolien en mer : l'énergie de la reconquête industrielle - France renouvelables