Pourquoi les éoliennes offshore ne rouillent-elles pas?
Comme le rappelle le pacte vert pour l’Europe, l’énergie éolienne est essentielle à la transition vers une économie à zéro émission nette planifiée par l’Union européenne. Les parcs en mer permettent d’éviter une grande partie des problèmes auxquels le secteur éolien est confronté, tels que la concurrence pour l’obtention de terrains et les plaintes concernant leur impact visuel. Ainhoa Cortés nous explique que, même si elles ont l’air impeccable et qu’elles sont bien conçues et fabriquées pour une longue exposition à des environnements marins difficiles, les structures éoliennes en mer restent sensibles à la rouille. Toutefois, Ainhoa Cortés et d’autres ingénieurs espèrent prolonger leur durée de vie au-delà des 25 à 30 ans actuellement escomptés. «Le problème est qu’à l’heure actuelle, nous ne disposons pas de revêtements adéquats pour protéger l’équipement pendant des périodes d’exposition aussi longues», explique Ainhoa Cortés.
Résister aux intempéries
La rouille dégrade les éléments métalliques d’une éolienne, entraînant des fissures et des défaillances structurelles. Leur longévité est donc une question d’équilibre entre la durabilité et le coût. Pour trouver cet équilibre, il est nécessaire de comprendre en profondeur comment la corrosion progresse. Ce processus dépend à la fois des conditions environnementales et du type de matériau utilisé. Les structures sont régulièrement confrontées à des températures extrêmes, aux sels de l’eau de mer, aux acides et à l’oxygène dissous, à des charges cycliques variables (dues à l’impact des vagues et du vent) et aux dommages causés aux revêtements par les fluctuations des marées. Bien que l’acier au carbone subisse principalement une corrosion uniforme, des variations plus localisées, telles que la corrosion par piqûres, se produisent également, même si, selon Ainhoa Cortés, cette dernière forme est moins prise en compte dans l’analyse conventionnelle de la corrosion. «Les éléments structurels des tours offshore en contact direct avec l’environnement marin sont les plus exposés au risque de corrosion», note Ainhoa Cortés. «Il s’agit notamment de la “zone d’éclaboussures”, exposée de manière intermittente à l’eau de mer en raison des marées et des vagues; de la “zone atmosphérique”, soumise en permanence aux conditions de l’air marin; et de la zone immergée, qui inclut le système d’ancrage.»
Maintenir le matériel en état de marche
Afin d’identifier le bon compromis entre la protection à long terme et les coûts associés, les techniciens et les gestionnaires de parcs éoliens ont étudié un éventail de technologies, notamment des revêtements plus efficaces, des matériaux plus résistants et une conception structurelle améliorée. Consciente du fait que ces technologies en développement n’allaient pas fournir une solution à court terme, l’équipe du projet WATEREYE, financé par l’UE et coordonné par Ainhoa Cortés, a conçu un dispositif de surveillance numérique intelligent pour les éoliennes fixes monopieu. Les modèles pour les diagnostics et les pronostics de ce système, alimentés par des capteurs à ultrasons, sont automatiquement mis à jour en temps réel pendant que l’éolienne fonctionne. Cela permet d’éviter des temps d’arrêt coûteux, de limiter le nombre d’inspections manuelles risquées et d’effectuer des réparations plus courtes et plus ciblées. Depuis la fin du projet, l’hébergeur, Ceit, a encore amélioré le système. «WATEREYE s’est concentré sur la corrosion uniforme dans les zones atmosphériques et les zones d’éclaboussures, une première étape importante. Toutefois, la compréhension de la corrosion par piqûres, très liée aux problèmes de fatigue, est essentielle pour prévoir le comportement des composants et des structures. C’est donc sur cette dernière que nous mettons désormais l’accent», ajoute Ainhoa Cortés. Ceit participe également à un projet national visant à valider la technologie sur la plateforme flottante W2Power d’EnerOcean. Des nœuds de capteurs déployés aux endroits critiques des différentes zones (zone immergée, zone d’éclaboussures et zone atmosphérique) prendront des mesures de manière autonome et enverront les données sans fil à une équipe de surveillance. «Actuellement, les opérateurs dépensent 100 à 200 000 euros par an pour l’inspection et la surveillance. Avec des solutions de supervision performantes, ces coûts pourraient être réduits de moitié, tout en prolongeant la durée de vie de 20 % et en augmentant la production de 5 à 10 %», explique Ainhoa Cortés. Pour en savoir plus sur les recherches d’Ainhoa Cortés, vous pouvez consulter l’article Réduire les coûts d’exploitation et de maintenance des éoliennes en haute mer.
Mots‑clés
WATEREYE, éolienne, offshore, corrosion, énergie, mer, capteurs