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Sous-stations : STX France achève ses premiers contrats EPCI

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Le chantier STX France de Saint-Nazaire mène à bien, cette année, ses deux premiers contrats EPCI (Engineering Procurement Construction and Installation) pour des sous-stations électriques destinées à des champs éoliens offshore. « La sous-station est le cœur d’un parc éolien offshore, c’est l’élément critique du champ. C’est là que le courant produit par les éoliennes est transformé et envoyé vers le réseau électrique terrestre, mais c’est aussi ici que se trouve l’ensemble des automates permettant de gérer le parc sans intervention humaine », rappelle Frédéric Grizaud, directeur de la Business Unit Energies Marines de STX France.

Le projet belge Rentel

La première sous-station achevée en 2018 par Saint-Nazaire est celle destinée au projet belge Rentel, situé en mer du Nord à une quarantaine de kilomètres au large de Zeebrugge. Connue chez STX France sous le nom de « Q34 », elle a été installée fin janvier et définitivement livrée le mois dernier. La production d’électricité a ainsi pu commencer sur le réseau belge le 8 mai. D’une puissance de 309 MW, la sous-station va collecter l’énergie produite les 42 éoliennes Siemens de 7.35 MW du parc et élever la tension de 33.000 à 225.000 volts avant de renvoyer le courant, via un câble sous-marin export, vers le réseau électrique terrestre. Ce parc sera totalement en service fin 2018.

 

Le topside du P34 à Saint-Nazaire (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

 

Réalisé en un seul bloc à Saint-Nazaire, le topside de la sous-station Rentel mesure 32 mètres de long pour 17 mètres de large et 20 mètres de haut. Cette structure de 1200 tonnes abrite notamment un transformateur fourni par General Electric. L’armement belge DEME, en sous-traitance de STX France, s’est chargé de son installation sur sa fondation, qu’il avait posée en septembre 2017. D’un poids total de 1600 tonnes, cette fondation est constituée d’une monopile en acier de 78 mètres de haut pour 8 mètres de diamètre (produite aux Pays-Bas), d’une pièce de transition (fabriquée en Espagne) de 28 mètres et 750 tonnes assurant la liaison avec le topside, ainsi qu’une cage à J-Tubes, structure tubulaire de 250 tonnes destinée au passage des câbles électriques reliant les éoliennes offshore à la sous-station.

 

Fondation et cage J-tube du Q34 (© STX FRANCE)

 

 

Le parc allemand Arkona

Quelques semaines après le départ du topside du Q34, STX France terminait une autre sous-station, nettement plus grosse. Il s’agit de celle (P34) commandée pour le champ allemand Arkona, développé en mer Baltique par l’énergéticien allemand E.ON, le groupe norvégien Statoil et l'opérateur allemand de réseaux électriques 50hertz. Ce parc, prévu pour être opérationnel en 2019, va comprendre 60 éoliennes Siemens de 6 MW et présente la particularité de s’inscrire dans un futur réseau de champs éoliens situés entre les côtes de l’Allemagne, du Danemark et de la Suède. Un réseau qui permettra de fournir plusieurs marchés. D’une puissance de 385 MW, la sous-station d’Arkona est à ce jour la plus grosse dont le topside a été réalisé en un seul module. Cette énorme structure de 4000 tonnes, longues de 50 mètres pour une largeur de 35 mètres et  une hauteur de 15 mètres, est supportée par un jacket. Egalement réalisée à Saint-Nazaire, cette fondation de 53 mètres de haut pour une base de 20 mètres de côté affiche un poids total de 1800 tonnes. L’installation en mer, au large de l’île de Rügen, au nord-est de Rostock, est intervenue en avril. L’opération a été conduite par l’Oleg Strashnov, navire de pose de la société néerlandaise Seaway Heavy Lift. La sous-station doit être définitivement livrée cet été et le parc totalement opérationnel d’ici 2019.

 

Le topside du P34 quittant Saint-Nazaire en mars (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

Le jacket du P34 juste avant son départ de Saint-Nazaire (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

Le P34 en cours d'installation sur le champ Arkona (© E.ON)

Le P34 installé sur le champ Arkona (© E.ON)

 

Conçue et réalisée comme un navire

A bord de cette sous-station, on a l’impression de se trouver dans un navire, avec de longues coursives desservant les différents locaux sans avoir besoin de passer par les extérieurs. C’est l’une des particularités des postes de transformation conçus par Saint-Nazaire. Le chantier s’est en effet appuyé sur son expérience dans la construction de navires pour réaliser ces équipements complexes. Contrairement aux habituelles sous-stations, celles de STX ne sont pas basées sur des architectures héritées de l’offshore, où toute la résistance de la structure repose sur des tubes et des poutres, qui supportent le poids des équipements et celui de l’habillage. Les ingénieurs nazairiens conçoivent les sous-stations comme des bateaux, selon le concept « stressed skin ». Tous les ponts, toutes les cloisons, participent à la résistance d’ensemble.

 

 

Gain de poids et protection des équipements

Il en résulte une meilleure protection des équipements contre les intempéries et un gain de poids de 15 à 20% sur la structure métallique, qui représente la moitié de la masse de la plateforme. Cela permet non seulement de réduire les coûts de fabrication, mais aussi d’installation puisqu’un module de très forte puissance comme le topside d’Arkona reste dans les capacités de levage des plus gros navires de pose, contrairement par exemple à la sous-station voisine Vikinger, plus lourde et pour laquelle il a fallu poser deux éléments puis les intégrer. Ce ne fut donc pas le cas avec Arkona, dont les équipements ont tous été testés et pré-mis en service avant le départ de Saint-Nazaire. Sur place, il ne restait plus qu’à poser la structure sur son jacket, assurer la connexion avec les câbles provenant des éoliennes et les câbles export, puis effectuer la mise en route.

 

L'usine Anemos (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

 

Ingénierie et outil industriel dédiés

Pour parvenir à ce résultat, STX France s’est donc appuyé sur son savoir-faire dans la construction navale, ainsi que sur des programmes de R&D pour optimiser les topsides et fondations. Le chantier a par ailleurs développé de nouveaux procédés de fabrication (automatisation du soudage) permettant d'atteindre les objectifs techniques (résister 20 ans en milieu marin) et économiques afin de baisser le coût du kWh en réduisant les coûts de production. La création d’une ingénierie et d’une usine dédiées aux énergies marines ont largement contribué à ce succès.

 

(© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

Mise en service en 2015, l’usine Anemos se compose d’un atelier de fabrication, long de 120 mètres, large de 35 mètres et haut de 16 mètres. Doté de deux ponts roulants d’une capacité de levage de 60 tonnes chacun, cet atelier sert au montage des blocs métalliques constituant les topsides et les tubes des jackets. La construction se poursuit ensuite sur une aire d’assemblage et d’armement, d’une surface de 6000 m². Elle sépare l’atelier de fabrication d’une gigantesque alvéole de peinture, l’une des plus grandes d’Europe. Ce bâtiment, long de 50 mètres pour une largeur de 35 mètres et une hauteur de 25 mètres, dispose d’une atmosphère contrôlée, avec une hydrométrie inférieure à 55% et une température de 18°C.

 

(© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

 

L’alvéole reçoit les blocs des topsides les uns après les autres. Chaque bloc métallique est d’abord dépoussiéré et décapé par grenaillage (projection de billes d’acier) avant d’être peint. Ils sont ensuite achevés sur le terre-plein de l’usine pour les sous-stations les plus compactes, comme ce fut le cas avec Rentel. Pour Arkona, un autre montage industriel a été mis en place. Bien plus volumineux, son topside, constitué de trois grands blocs métalliques, a été directement assemblé (entre deux paquebots) sur la barge de transport, qui avait été mise au sec dans la grande forme de construction du chantier. Celui-ci peut donc jouer, en fonction de son plan de charge et de la taille des projets, sur la flexibilité et les capacités uniques de son gigantesque outil industriel.

 

Assemblage du P34 sur sa barge en 2017 (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

Le topside et le jacket de la sous-station livrée en 2014 pour le champ Westermost Raught (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

 

Une décennie de recherche et d’apprentissage

Faute de voir émerger à temps les premiers parcs éoliens offshore français, STX France s’est lancé immédiatement sur le marché export. Avec face à lui des concurrents déjà bien installés et des clients qu’il était par conséquent d’autant plus difficile de convaincre. Il a donc fallu acquérir de l’expérience, des références et innover pour se différencier. Dans le cadre d’une politique de diversification destinée à sortir de la seule construction de navires de croisière, le chantier a commencé à travailler en 2008 dans le secteur des énergies marines. Après avoir produit en 2011 son premier jacket, destiné au prototype de l’éolienne offshore Haliade 150, développée à l’époque par Alstom (aujourd’hui General Electric), STX France a livré sa première sous-station en 2014. Commandée par l’énergéticien danois Dong Energy (devenu Ørsted), cette unité de 218 MW a été installée sur le champ britannique Westermost Raught.

 

La sous-station du champ  Westermost Raught (© STX FRANCE - BERNARD BIGER)

 

Un premier contrat réussi qui a servi de tremplin au développement de l’entreprise sur ce secteur. Saint-Nazaire a en effet, grâce à cette réalisation, développé les compétences et acquis le savoir-faire nécessaires à la production de telles structures, dont il faut rappeler qu’il s’agit d’équipements très complexes répondant aux standards extrêmement exigeants de l’industrie offshore. Mais avec Westermost Raught, il s’agissait « seulement » d’un contrat de réalisation, sur la base des plans fournis par Dong.

Avec Rentel et Arkona, une étape majeure a été franchie puisqu’il s’agit des deux premières sous-stations « maison », avec un design original développé par les ingénieurs de STX France au travers de commandes « clés en main ». Des contrats EPCI pour lesquels le chantier est responsable de l’ensemble du projet, des études à la mise en service, en passant par la construction, le transport et l’installation.

Des clients très satisfaits

Un beau tour de force pour Saint-Nazaire, qui a donc réussi à convaincre des clients très exigeants dans un marché extrêmement concurrentiel. Avec, au final, un satisfecit pour le travail réalisé. Alors que les dirigeants de Rentel avaient en janvier salué le travail accompli par STX France, ce fut début mars au tour de ceux d’Arkona de témoigner la même satisfaction.  « Dans la compétition internationale que nous avions lancé pour cette sous-station, STX a fait la meilleure offre technique et commerciale. Cela a d’ailleurs été une surprise, à l’époque, pour certains de mes collaborateurs, du fait notamment que le chantier n’avait jusque-là réalisé qu’une seule sous-station. Mais il a été très convaincant et, aujourd’hui, nous avons la preuve que notre choix était le bon », a déclaré Holger Mathiessen, directeur du projet Arkona. Selon lui, STX France constitue désormais une « World Class Team » du secteur. Le représentant norvégien de Statoil s’est également montré très élogieux : « Cet équipement est livré dans les temps et sans accident. Notre équipe d’audit a souligné les excellentes relations avec l’équipe projet, très professionnelle, l’excellent outil de construction de STX et relevé le système de protection de l’ouvrage, que nous n’avions jamais vu jusqu’ici ».  Equipements, cloisons, sols… Le chantier, s’appuyant là encore sur ses pratiques dans la construction de navires, apporte en effet un grand soin à protéger les différentes parties terminées pendant que les travaux se poursuivent autour.

De nouvelles commandes attendues prochainement

Fort de ces succès mais aussi des atouts de sa toute nouvelle gamme SeeOs de sous-stations modulaires posées ou flottantes de 200 à 900 MW, STX France attend prochainement d’autres commandes. Le constructeur français, qui est en lice sur plusieurs projets en Europe du nord, a notamment été désigné en mars « preferred bidder » par EDF. Le groupe français avait lancé en 2017 un appel d’offres international pour les sous-stations des trois parcs qu’il va développer en Atlantique et en Manche. Tous seront équipés d’éoliennes de 6 MW du type Haliade 150. Celui de Guérande, qui sera probablement le premier à être construit, comprendra 80 machines pour une puissance totale de 480 MW. Celui de Courseulles, au large des côtes du Calvados, sera quant à lui constitué de 75 machines (450 MW) alors que le champ de Fécamp doit en compter 83 (498 MW). Chacun sera équipé d’une sous-station comprenant deux transformateurs fournis par General Electric, STX France s’étant comme pour le projet Rentel allié à GE pour la partie électrique et au groupe DEME pour l’installation. Ce groupement est entré en négociations exclusives avec EDF, une commande étant espérée cette année en vue d’une livraison de la première sous-station à partir de 2020.

 

STX FRANCE (Chantiers de Saint-Nazaire) Dossier Energies Marines 2018