L'éolienne offshore géante SL5000

par Élisabeth Martens, le 19 décembre 2019

La Baie de Hangzhou en Mer de Chine orientale accueille depuis septembre 2011 l'éolienne la plus grande du monde. Cette éolienne offshore, la SL5000, mesure 150 mètres de haut, l'équivalent d'un immeuble de 50 étages, elle pèse 400 tonnes, son rotor mesure 128 mètres de diamètre et sa salle des machines est assez grande pour qu'un hélicoptère puisse y atterrir et en décoller. Ce géant des mers produira un total de 400 millions de kWh d’électricité pendant ses 20 années de vie.

En 2010, la ressource énergétique éolienne exploitable de la Chine était estimée à 750 GW onshore et 250 GW offshore. La Baie de Hangzhou abritait déjà le premier parc éolien offshore de Chine. Celui-ci a commencé à produire de l’électricité en 2010, pour l'Exposition Universelle de Shanghai. En générant 267 millions de kWh d'électricité par an, il fournit l’électricité d'environ 200.000 foyers de la ville Shanghai et réduit ainsi de 200.000 tonnes les rejets de CO2. Les 34 turbines éoliennes de chacune 3MW du parc ont été fabriquées par l'entreprise chinoise Sinovel.

Le choix de l'emplacement de ce premier parc éolien était stratégique : la densité de population sur la côte Est à la latitude de l'embouchure du Yangtsé (dans la Baie de Hangzhou) est la plus élevée du pays et donc la plus énergivore. Or l'énergie éolienne est inépuisable, elle ne consomme aucun carburant et ne produit aucune pollution. Pour le gouvernement chinois, opter pour le développement de l'éolien est un moyen efficace de réduire les gaz à effet de serre.

En 2010, le gouvernement chinois comptait installer 30 GW de capacité éolienne offshore en 10 ans. Le projet de l'éolienne géante SL5000 faisait partie de cet objectif. La construction de la SL5000 a démarré à Shanghai en 2010. Sa mise en service et son installation en mer représentaient un défi technologique sans précédent, pas uniquement en raison de sa taille et de son poids, mais aussi parce que les conditions environnementales de la Baie de Hangzhou sont particulièrement difficiles.

La Baie de Hangzhou est soumise à une météo capricieuse, à des vents instables et à des typhons fréquents. De plus, le mascaret de la Baie (brusque surélévation de l'eau d'un fleuve provoquée par l'onde de la marée montante lors des grandes marées) est le plus important du monde. Cela n'a pas empêché les ingénieurs chinois de construire le "Shanghai East Bridge", aussi appelé "Shanghai Donghai Bridge", un pont de 120 km de long, un des plus longs du monde, qui enjambe la baie pour relier Shanghai au port marchand de Ningbo. En 2016, le port de Ningbo est devenu le premier port mondial en volume de marchandises (plus de 900 millions de tonnes).

Pour la construction et l'installation de l'éolienne SL5000, il a fallu investir le port de Yangshan, un port construit en eau profonde en 2005 face à l'île de Yangshan dans la Baie de Hangzhou. Auparavant, c'était une île déserte. L'île a été reliée au continent par un autre pont de 30 km de long pour que le nouveau port Yangshan puisse assurer la mise en place du premier parc éolien offshore de Chine. Le port de Yangshan est venu à point pour la construction de la SL5000.

Les pièces de construction de l'éolienne géante venaient de différents endroits du pays et ont été assemblées dans le port de Yangshan. La charpente de l’éolienne SL5000 doit supporter une salle des machines de 300 tonnes et trois aubes (pales). Celles-ci, avec leurs 62 mètres de long, sont les plus longues du monde. Pour affronter les conditions climatiques extrêmes de la Baie de Hangzhou, les aubes doivent être en même temps hyper résistantes et hyper légères, deux contraintes contradictoires. Le choix des matériaux était crucial ; les ingénieurs chinois se sont tournés vers un époxy renforcé de fibres, le "PRF" (polymère renforcé de fibres). Pour faciliter l'aérodynamique des aubes, ils ont opté pour une forme irrégulière ce qui les a rendues plus difficiles à réaliser que les pales classiques. De sévères tests de résistance ont été réalisés : pendant quatre mois, les aubes ont été soumises à 4 millions de vibrations, ce qu'elles devront endurer pendant leurs 20 années de vie. Le système d'engrenage qui fait tourner les aubes nécessite un roulement à billes ; celui-ci constitue la partie la plus délicate de l'engin, car la surface des billes doit être absolument lisse. C'est aussi la partie la plus vulnérable de l'éolienne et celle qui demandera une maintenance coûteuse. Une fois tous les éléments assemblés, il a fallu installer l'éolienne géante SL5000 en mer. Pour cette opération délicate, les ingénieurs ont fait appel à une grue géante de 9000 chevaux qui, elle seule, vaut le prix d'un Boeing 707. Le 6 septembre 2011, la SL5000 fut mise en route. Elle produira de l’électricité jusqu'en 2031, au moins.

Le potentiel d'énergie éolienne de la planète équivaut à trois fois la consommation actuelle d'énergie mondiale, c'est pourquoi la Chine, mais aussi le reste du monde, prévoit d'augmenter sa capacité d'énergie éolienne, tant onshore que offshore. En 2019, la "China Three Gorges Corporation" (CTG) a lancé la construction de deux grands parcs offshore qui devraient être achevés en 2021 : le parc Yangjiang Shapa (1 300 MW), au large de Yangjiang dans la province du Guangdong et le parc Jiangsu Rudong (800 MW), au large du district de Rudong dans le Jiangsu. La première phase (300 MW) du projet Yangjiang Shapa a commencé à produire de l'électricité en novembre 2019. La Chine projette de construire de l'éolien offshore d'une capacité de 3,7 GW d'ici 2020. Elle pourrait devenir le leader mondial du marché de l'éolien offshore.

Le problème de l'énergie éolienne est que le souffle du vent n'est pas régulier. Trop de vent ou trop peu de vent équivaut à trop ou trop peu d'alimentation électrique. Ces variations d’alimentation du réseau peuvent provoquer une panne de l'ensemble du réseau. Le développement de l'énergie éolienne dépend donc étroitement de l'amélioration de la régulation du réseau électrique. Les technologies de pointe, comme la haute tension en courant continu, ainsi que le système de réseau intelligent, permettraient de faire un meilleur usage des énergies propres, l'éolien venant en tête en terme de propreté. C'est pourquoi la Chine investit des sommes colossales dans le développement de ces secteurs nouveaux.

Sources :

https://www.energiesdelamer.eu/26-non-classe/121-17chine-du-charbon-aux-energies-de-la-mer

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https://www.youtube.com/watch?v=AVF7ud_uOXc (partie1)

https://www.youtube.com/watch?v=ZMYmnWOP7h4 (partie2)