C’est un outil assez discret mais extrêmement intéressant que nous avons pu découvrir à Saint-Nazaire la semaine dernière. Il s’agit de la bouée FLiDAR (Floating LiDAR), chargée de caractériser dans la durée les conditions de vent sur la zone du futur parc éolien implanté entre l’île d’Yeu et Noirmoutier. Cet équipement de la société canadienne Axys Technologies, déployé depuis mai 2015 au large des côtes vendéennes, a été remorqué à Saint-Nazaire le 4 juillet pour une brève période de carénage de sa coque et de maintenance de ses équipements.
Le FLiDAR avant sa remise à l'eau le 13 juin (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)
Remise à l'eau du FLiDAR le 13 juin (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)
Une alternative aux mâts de mesure grâce au laser
Présentée comme une alternative aux imposants et coûteux mâts de mesure traditionnels posés sur le fond marin, cette bouée est équipée de deux LIDAR (Light Detection And Ranging) : le système britannique Zéphyr et le Windcube de la société française Leosphere. « Ces technologies sont basées sur un laser projeté vers le ciel et qui, par réflexion sur les particules présentes dans l’air, permet de mesurer la vitesse du vent à différentes hauteurs », explique Guillaume Gautier, ingénieur et directeur des Services à la mer d'Axys Technologies. Pour cela, on utilise avec le laser l’effet Doppler, qui mesure le décalage de fréquence entre une onde émise (ici le faisceau lumineux laser) et une onde reçue après réflexion sur des objets en mouvement, en l’occurrence les particules.
Les deux LIDAR embarqués par la bouée (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)
Mesurer le vent jusqu’à 200 mètres d’altitude
Le LIDAR mesure la vitesse du vent à différentes hauteurs, jusqu’à 200 mètres d’altitude, c’est-à-dire quasiment au niveau qu’atteindront, lorsqu’elles seront en position verticale la plus élevée, les pointes des trois pales des futures éoliennes installées entre Noirmoutier et Yeu. Ces imposantes machines de 8 MW, développées par Adwen, auront en effet un rotor situé à 122 mètres au-dessus du niveau de la mer, avec trois pales de 88 mètres, soit une hauteur totale pouvant atteindre 210 mètres.
Plusieurs années pour recueillir des données cruciales
La bouée FLiDAR est conçue pour être déployée pendant 2 à 4 ans au minimum sur la zone d’implantation d’un futur champ éolien offshore avant sa construction. « Les mesures effectuées dans la durée permettent de déterminer la ressource en vent du site et donc la quantité moyenne d’électricité que l’on pourra produire chaque année. Il existe des données à long terme, fournies par Météo France, sur lesquelles nous nous sommes initialement appuyés pour les études mais il faut les valider et affiner la connaissance des vents sur le site grâce à ces campagnes de caractérisation », précise Corentin Thepault, responsable technique du projet de parc éolien de Noirmoutier-Yeu. Au-delà de confirmer la capacité de production du futur champ, ces études ont également un intérêt technique majeur pour affiner la conception des éoliennes et de leurs fondations, ainsi que les modalités de leur installation puis de leur entretien : « La connaissance des conditions climatiques sur la zone permet de mesurer les efforts du vent sur les structures et donc leur dimensionnement. Ces données servent aussi à définir le temps d’installation des composants et, une fois le parc en service, les conditions dans lesquelles on peut effectuer la maintenance ».
Comparaison entre la bouée FLiDAR et un mât de mesure offshore (© AXYS TECHNOLOGIES)
Du mât de mesure à la bouée flottante
Chargé de développer ce champ, le consortium EMYN (Eoliennes en Mer Iles d’Yeu et de Noirmoutier), comprenant Engie (47 %), EDP Renewables (43 %) et la Caisse des Dépôts (10 %), a commencé à étudier les vents entre les deux îles il y a cinq ans. Une campagne de caractérisation qui s’est dans un premier temps appuyée sur un mât de mesure classique. L’imposante structure, haute d’une centaine de mètres, a été installée à terre, sur l’île du Pilier, en octobre 2012. Il n’y a en revanche pas eu de mât de mesure en mer, en raison justement du développement de la technologie des LIDAR flottants. La bouée d’Axys est donc venue compléter le mât du Pilier, ce site disposant également depuis la fin 2014 d’un LIDAR vertical terrestre (un LIDAR scannant y avait été précédemment utilisé de 2014 à 2016). Après deux ans d’opération, la solution flottante est un concept qui a clairement séduit chez EMYN. « C’est un système léger, bien moins coûteux qu’un mât de mesure en mer et plus respectueux du milieu naturel car son emprise sur le fond marin se limite à un ancrage. Le LIDAR, qui offre des données d’une grande précision à différentes hauteurs, est également un système beaucoup plus simple en termes de maintenance puisque ses équipements sont directement accessibles et qu’il peut être facilement remorqué vers un port ».
Un concept de flotteur créé par l’US Navy dans les années 40
Egalement utilisé en France pour caractériser les conditions de vent sur d’autres sites appelés à accueillir des parcs éoliens offshore, le système d’Axys est aussi simple qu’ingénieux. La société canadienne, qui affiche plus de 40 ans d’expérience en conception, fabrication et installation de systèmes d’évaluation environnementale à distance, a mis en place plus de 500 systèmes météorologiques et océanographiques de différents types dans une cinquantaine de pays. Elle est en fait partie de son cœur de métier, les bouées météo, pour développer le système flottant LIDAR. Avec un flotteur extrêmement robuste et largement éprouvé, dont la conception d’origine revient pour la petite histoire à l’US Navy. C’était dans les années 40, lorsque la flotte américaine a conçu des bouées spécialement imaginées pour servir de relais radio à longue portée. Axys a repris le design et l’a adapté pour servir de bouées météo, notamment en Atlantique nord, où les conditions de mer sont particulièrement rudes. C’est ensuite sur la base de cette coque 6M NOMAD que le premier concept de LIDAR flottant est né en 2009.
Guillaume Gautier sur le FLiDAR (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)
Une structure de 6.5 tonnes produisant son énergie
Long de 6 mètres pour une largeur de 3 mètres, un tirant d’eau de 4.5 mètres, le flotteur en acier pèse en tout quelques 6.5 tonnes. « La bouée et ses équipements sont conçus pour résister aux fortes houles et aux paquets de mer. Elle est énergétiquement autonome grâce à des panneaux solaires (240 Watts, ndlr), complétés par une éolienne (1 kW) qui produisent l’électricité dont ont besoin les équipements. Il y a également à bord un générateur diesel et un parc de batteries, permettant d’alimenter les systèmes pendant une semaine s’il n’y a pas suffisamment d’ensoleillement ni de vent. Cela offre une grande redondance et donc une fiabilité très importante du service. On peut ainsi s’engager auprès de nos clients pour avoir une disponibilité des données 90% du temps dans l’année. Le reste correspond aux périodes où les conditions météo sont vraiment trop mauvaises, et à des périodes de maintenance comme celle que nous venons de conduire », détaille Guillaume Gautier.
Guillaume Gautier, Lucile Forget (responsable du développement local d’EMYN) et Corentin Thepault
(© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)
D’autres données sur la mer, l’air et les courants
Alors que la coque de la bouée abrite notamment le générateur et les systèmes informatiques de traitement des données recueillies, la partie supérieure est bardée d’équipements. Il y a notamment les moyens de production d’énergie, qui ont été suffisants pour ne pas avoir recours cette année au moteur diesel, ainsi que les deux LIDAR. « Nous avons à bord deux systèmes complémentaires, qui ont la même fonction mais qui sont de types différents, ce qui permet de comparer les données ». Mais la bouée accueille aussi d’autres systèmes permettant d’étendre l’étude environnementale à d’autres facteurs que le vent. « Nous effectuons également, avec cette bouée, la mesure de la température, de l’humidité et de la pression de l’air, ou encore la température, la salinité et la turbidité de l’eau, ainsi que la houle et la direction des courants grâce à des capteurs mis à l’eau depuis la bouée ». Baromètre, anémomètre et autres capteurs d’humidité côtoient les LIDAR, ainsi que les dispositifs nécessaires pour le contrôle de la bouée et la sécurité de la navigation : communications, système de positionnement GPS, d’identification AIS, balisage à feu jaune, réflecteur radar…
(© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)
Au large des côtes vendéenne au moins jusqu’en 2019
Après sa brève période de maintenance, la bouée va retrouver son ancrage sur le site du futur parc éolien dès que les conditions météo seront favorables, probablement la semaine prochaine. Elle y restera au moins jusqu’à ce qu’EMYN prenne sa décision finale d’investissement, ce qui doit intervenir en 2019. D’ici là, elle continuera de mesurer le vent dans la zone et contribuera à enrichir la connaissance des conditions environnementales de la zone.
Axys ouvre un bureau à Nantes pour ses activités en Europe
A l’issue, elle pourra être déployée très facilement sur d’autres projets, ce qui est l’un des grands avantages du système développé par Axys. La société, dont le siège est à Vancouver et qui a racheté il y a deux ans le Belge FLIDAR, qui a conçu une bouée ronde de 4 mètres de diamètre, développe d’ailleurs sensiblement son activité en Europe et en France. On retrouve des bouées similaires à celle déployée entre Noirmoutier et Yeu sur les sites des futurs parcs de Saint-Brieuc et du Tréport. Un modèle rond doit pour sa part être installé à la fin de l’été au large de Marseille, dans le cadre des projets de premiers parcs d’éoliennes flottantes dans l’Hexagone. « Axys est l’un des acteurs les plus expérimentés dans le domaine de la caractérisation. Notre cœur de métier, ce sont les bouées météo mais nous sommes devenus aussi leader sur les LIDAR flottants, avec 70 à 80% des systèmes actuellement en leasing. Nous avons une douzaine de bouées LIDAR aujourd’hui en opération, notamment sur la côte Est des Etats-Unis et en Asie du sud-est, et le marché se développe en Europe », précise Guillaume Gautier. Pour renforcer ses positions sur le marché européen, Axys a d’ailleurs décidé de s’implanter à Nantes, où la société a ouvert un bureau et installé une équipe il y a deux mois. « Nantes a été choisie en raison du dynamisme régional en matière d’énergies marines et c’est depuis cette nouvelle agence que nous allons gérer nos projets dans toute l’Europe ». Avec non seulement la mise à disposition de bouées LIDAR, mais aussi d’autres services développés par la société canadienne, comme la vente de données environnementales.
