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GE: L’usine de turbines de Montoir

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En 2015, Alstom, repris depuis par General Electric, a ouvert à Montoir-de-Bretagne, près de Saint-Nazaire, ce qui demeure toujours la première usine de fabrication de turbines et de nacelles d’éoliennes offshore en France.

L’Haliade 150

Le site travaille depuis son ouverture sur la production d’Haliade 150. Cette machine, haute de 170 mètres et dont le rotor, constitué de trois pales de 73.5 mètres, présente un diamètre de 150 mètres, est conçue pour délivrer une puissance de 6 MW sur le réseau. Conçue comme une éolienne offshore simple, robuste et efficace, l’Haliade 150 présente la particularité de fonctionner sans boîte de vitesse, par entraînement direct, et est équipée d’un alternateur à aimants permanents conçus par GEPC (General Electric Power Conversion). L’éolienne française repose sur la technologie « Pure Torque », qui protège l’alternateur en déviant les efforts de flexion en toute sécurité vers le mât, ce qui permet d’optimiser les performances de l’éolienne. 

 

Le prototype de l'Haliade 150 a été installé au Carnet en 2012 (© FRANCK BADAIRE

Le prototype de l'Haliade 150 a été installé au Carnet en 2012 (© FRANCK BADAIRE)

 

Un premier atelier à Saint-Nazaire avant la construction de l’usine

Pour mémoire, les deux premières turbines d’Haliade 150 avaient été produites dans un ancien atelier situé près des chantiers de Saint-Nazaire. Il s’agissait de prototypes, le premier installé en 2012 sur le site terrestre du Carnet, en bord de Loire, et le second en mer du Nord, sur le champ Belwind au large de la Belgique, où l’éolienne est opérationnelle depuis 2014. Ces machines avaient permis de valider la technologie développée, les performances attendues et d’obtenir toutes les certifications, dont celle de DNV GL en 2015.

Il fallait ensuite un outil industriel moderne et de grande taille pour passer à la production en série et, ainsi, être en mesure de fabriquer des centaines de machines en quelques années seulement. Voilà comment est née l’usine de Montoir.

 

L'usine, à gauche, se trouve sur la zone industrialo-portuaire de Montoir (© NSNP

L'usine, à gauche, se trouve sur la zone industrialo-portuaire de Montoir (© NSNP)

 

Des machines pour les Etats-Unis, l’Asie et l’Europe

L’usine de Montoir, qui emploie désormais 400 personnes, a d’abord travaillé avec l’Haliade 150 au profit de projets expérimentaux ou de parcs pilotes. En 2016, cinq machines ont ainsi été produites pour le champ américain Block Island, une autre étant livrée à EDF Energies Nouvelles pour le site d'essais en mer d’Osterild, au Danemark. Montoir a également sorti en 2017 trois nacelles pour un parc pilote au large de la province chinoise du Fujian (projet Xinghua Gulf). L’usine a enchainé l’an dernier sur son premier contrat pour une ferme commerciale, en l’occurrence le parc allemand Merkur, qui comprendra 66 Haliade 150. Les premières machines, livrées à l’automne dernier, sont en cours d’installation en mer du Nord, les dernières devant être en place à la fin de l’été.

 

Le parc pilote Block Island (© DEEPWATER WIND

Le parc pilote Block Island (© DEEPWATER WIND)

Les premiers lots de turbines livrés en 2017 pour le champ allemand Merkur (© SPS WIND

Les premiers lots de turbines livrés en 2017 pour le champ allemand Merkur (© SPS WIND)

Installation du champ allemand Merkur (© SPS WIND

Installation du champ allemand Merkur (© SPS WIND)

 

Pour la suite, GE attend une commande majeure, celle d’EDF pour équiper les futurs parcs de Guérande, Courseulles-sur-Mer et Fécamp situés au large des côtes françaises. En tout, ces contrats doivent porter sur un total de 238 Haliade 150. La machine de 6 MW a également été retenue pour deux des quatre premiers parcs pilotes d’éoliennes flottantes au large des côtes françaises. Il s’agit des projets de Groix-Belle-Ile sur la façade atlantique et de Leucate en Méditerranée, chaque projet, devant voir le jour à partir de 2021, comprenant quatre éoliennes.

30.000 pièces par nacelle

Le site GE de Montoir s’étale sur 14 hectares, dont 18.900 m² de surfaces construites (2500 m² pour les bureaux et 16.400 m² d’ateliers) et est organisée en différentes zones. Tout d’abord un pôle logistique, où sont réceptionnées et entreposées les pièces nécessaires à la fabrication des machines. « Sur une nacelle d’Haliade 150, nous avons 2500 composants différents, soit en tout quelques 30.000 pièces par machine, ce qui fait beaucoup. C’est pourquoi l’un des grands enjeux de cette activité réside dans les flux logistiques, sachant que nous avons besoin de composants très variés, allant de pièces de fonderies dont les plus grosses pèsent 45 tonnes à de toutes petites vis, en passant par des composants électroniques », explique Pascal Girault, directeur de l’usine GE de Montoir. Le tout, bien entendu, en fonctionnant à flux tendu, les contraintes économiques obligeant à éviter de faire dormir les stocks. Il faut donc prévoir et organiser le mieux possible les commandes auprès des fournisseurs et le fonctionnement de la chaine de production.

 

 

Le fonctionnement de l’usine

L’usine est donc répartie en plusieurs pôles, sachant que l’Haliade 150 est constituée de trois grands sous-composants : le nez de l’éolienne, avec le moyeu du rotor, le générateur et la partie arrière, qui abrite notamment le système d’orientation face au vent.

Deux zones de l’usine sont dédiées au montage du système d’orientation des nacelles ainsi qu’à l’assemblage du moyeu du rotor et du système d’orientation des pales, qui forment le nez de la machine.

Un vaste atelier produit quant à lui les générateurs, imposantes pièces de 8 mètres de diamètre et 140 tonnes constituées notamment d’un rotor et d’un stator. Quand ils sont assemblés, les générateurs sont transférés sur un banc de test via un chargeur monté sur coussin d’air. Une fois les raccordements hydrauliques, électriques et ceux liés à l’électronique de commande effectués, le banc de test, équipé d’un moteur de 8 MW, va entrainer la machine. « Le but est de vérifier que le générateur délivre bien la puissance attendue à la vitesse prévue. En tenant compte du temps nécessaire à la montée en température, la séquence de test peut durer 10 heures, dont une période continue sans arrêt à pleine puissance de 8 heures. A l’issue, le générateur est déclaré bon pour le service ». En tout, chaque nacelle subira pour chacun de ses composants critiques et son fonctionnement d’ensemble l’équivalent de deux jours d’essais.

 

(© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU

(© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

 

Une fois le générateur assemblé et testé, il rejoint la tête de la ligne d’assemblage principale. Cette partie, la plus grande de l’usine et autour de laquelle sont situées les zones de fabrication des grands sous-composants, peut accueillir jusqu’à 10 machines à différents stades d’achèvement. Au fil de l’avancée dans la chaîne, les équipes de GE vont achever la préparation du générateur puis ajouter le système d’orientation des nacelles, le nez de la machine avec accouplement du moyeu au rotor du générateur, le carénage comprenant la plateforme d’hélitreuillage… Et bien entendu, les techniciens procèdent à chaque étape aux connexions électriques et hydrauliques, ainsi qu’au montage des joints, dont celui, tournant, assurant l’étanchéité entre le moyeu du rotor et la nacelle.

 

(© GE

(© GE)

Le nouveau quai (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU

Le nouveau quai (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

Embarquement d'une nacelle destinée au champ Merkur (© GE

Embarquement d'une nacelle destinée au champ Merkur (© GE)

 

Un quai renforcé pour expédier les colis de 400 tonnes

En bout de chaine, les nacelles, dont le poids atteint 360 tonnes, auquel il faut ajouter celui de leur support (soit des colis de plus de 410 tonnes), sortent de l’usine. Elles peuvent alors être stockées sur de vastes terre-pleins qui font office de zone d’attente. Ou partir directement pour leur expédition.

Initialement, les premières machines produites étaient convoyées par voie routière jusqu’aux bassins de Saint-Nazaire, à plusieurs kilomètres de là, où elles étaient embarquées sur des navires. Depuis octobre 2017, les expéditions peuvent se faire directement devant l’usine, où l’autorité portuaire de Nantes Saint-Nazaire a construit un tout nouveau quai spécialement renforcé pour la manutention de colis très lourds. Sa résistance est de 15 tonnes par m².

Une capacité pouvant atteindre 100 turbines par an

Quand Alstom a construit cette nouvelle usine, le groupe anticipait d’importantes commandes, non seulement en France, mais aussi à l’international. La capacité du site a donc, dès l’origine, été très importante. Montoir est en effet dimensionné pour produire quotidiennement jusqu’à 2.5 nacelles, soit une centaine par an avec 5 jours de production par semaine.

Moins de trois ans après sa mise en service, l’usine va maintenant bénéficier d’un important programme de modernisation de 60 millions d’euros qui permettra de l’adapter à la production de la future Haliade-X, la nouvelle éolienne de 12 MW développée par GE.

 

 

Une nouvelle éolienne de 12 MW

La décision de GE de développer cette machine de très grande puissance est logique, et était attendue car inévitable si le groupe souhaitait se maintenir dans la compétition internationale. Car d’autres spécialistes européens de l’éolien en mer travaillent eux-aussi sur des projets de turbines de plus de 10 MW. Les progrès technologiques permettent en effet d’envisager des parcs dotés de machines géantes, permettant de réduire le nombre d’éoliennes et donc les coûts, notamment de production, d’installation et de maintenance. C’est l’une des stratégies en train d’émerger pour renforcer la compétitivité de cette source d’énergie renouvelable, considérée comme cruciale pour aboutir aux ambitieux objectifs fixés par de nombreux pays en matière de transition énergétique.

 

 

Dotée d’un générateur à entrainement direct, l’Haliade-X affichera une hauteur totale de 260 mètres (avec l’une des trois pales en position verticale), le diamètre du rotor étant de 220 mètres, contre 150 pour l’actuelle Haliade de 6 MW. « Elle sera 30 % plus grande que ses concurrentes et développera une capacité de production inédite. Ces caractéristiques, qui rendent l’Haliade-X moins sensible aux variations de vitesse du vent, devraient lui conférer un facteur de charge accru de 63%, soit 5 à 7 points au-dessus des turbines actuellement disponibles sur le marché. Au total, une Haliade-X 12MW sera en capacité de produire 67GWh d’électricité par an soit assez d’énergie renouvelable pour fournir 16.000 foyers européens », assure GE, qui dit baser son comparatif sur « une ferme allemande implantée en mer du Nord ». Avec une telle puissance, un parc de 62 Haliade-X serait ainsi en mesure de répondre aux besoins électriques d’un million de foyers.

Un prototype dès 2019

Selon GE, le développement de cette nouvelle turbine va représenter sur cinq ans un investissement de 400 millions de dollars, dans les outils industriels de Montoir et Cherbourg (où l’usine LM Wind Power, filiale de GE, produira les pales), mais aussi dans l’ingénierie, le développement et la fabrication d’un prototype de l’Haliade-X ainsi que la chaîne d’approvisionnement associée. Le groupe a choisi le site d’essais britannique ORE Catapult de Blyth pour tester la nacelle de l’Haliade-X, dont le prototype doit être installé mi-2019 en vue d’une production en série à partir de 2021.

Dossier Energies Marines 2018