Dans l’article précédent, nous avons parlé de l’importance d’une mesure précise du vent pour une conception optimale du parc éolien. Mais aussi sous l’eau, il y a des éléments qui doivent être pris en compte lors de la conception des fondations et des structures de câbles pour chaque éolienne. Les vagues et les courants peuvent provoquer une érosion des fonds marins autour d’une structure fixe, un phénomène appelé affouillement.
La majeure partie des fonds marins de la mer du Nord est constituée de sédiments de tailles variables, ce qui permet un mouvement continu des particules des fonds marins causées par les vagues et les courants. Ce mouvement change autour de structures fixes en éloignant le sable d’un côté jusqu’à ce qu’une fosse creuse se forme de ce côté de la structure. Cela ne doit pas nécessairement être trop préjudiciable à la résistance de la structure en fonction de sa conception; une fondation de veste multicouche souffre moins qu’une seule fondation monopile.
Par conséquent, un affouillement des fondations monopiles doit être évité autant que possible. Contrairement aux structures d’enveloppe, avec les fondations monopiles, la charge est transférée latéralement de la fondation dans la partie supérieure du fond marin qui est donc affectée par l’effet d’affouillement. La structure totale de la turbine, avec une concentration de charge importante au sommet, rend ce type de fondation plus sensible à la fatigue causée par la flexion de la tour à une fréquence similaire aux variations d’onde. L’effet de ceci est un autre facteur qui est augmenté par l’affouillement. Par conséquent, l’affouillement est une préoccupation majeure lors de la conception des fondations d’éoliennes offshore et doit être correctement traité pour minimiser l’effet. Il existe cependant également plusieurs méthodes pour minimiser l’affouillement autour de la fondation elle-même. Nous avons énuméré ci-dessous certaines des différentes méthodes offertes par l’industrie pour éviter le récurage sur les fondations monopiles.
Déversement de roches
La stratégie la plus courante à ce jour pour prévenir les dommages causés par le récurage consiste à placer des pierres sur le fond marin autour des fondations. De plus, des couches de roche de protection sont souvent placées sur des câbles de réseau et / ou d’exportation dans le même but. Boskalis Offshore fournit, outre les travaux de transport, d’installation et de câblage pour les parcs éoliens offshore, ces services spécialisés de déversement de roches.
Avant l’installation des fondations de l’éolienne, une première couche filtrante de protection contre l’affouillement peut être placée sur le fond marin à chaque emplacement de fondation. Après l’installation des fondations, une protection supplémentaire contre l’érosion peut être fournie en plaçant des pierres plus grosses, ce qu’on appelle une couche d’armure, autour des fondations. Cela fournira une protection optimale contre l’érosion due aux vagues et / ou au courant. Les roches sont sélectionnées de sorte que le courant accru autour de la structure ne puisse pas les laver. Les travaux de protection contre l’affouillement sont principalement exécutés par des navires de chute DP, dont Boskalis possède et exploite deux. Ces navires sont capables de transporter et de placer avec précision de grandes quantités de roches sur ou autour de structures sous-marines à de grandes profondeurs d’eau. La couche filtrante de pré-installation peut être placée à travers le tuyau de chute du navire.
Le même navire est utilisé pour placer une couche de blindage post-installation à l’aide de l’unité de décharge latérale qui permet d’utiliser des roches de plus grandes tailles, et également pour installer la couche près de la fondation monopile.
La roche comme protection contre l’affouillement est une méthode éprouvée qui a été appliquée dans de nombreux projets offshore. Une fois placée, la roche pourra s’adapter aux niveaux changeants des fonds marins et les dépressions qui se produisent seront comblées.
Par conséquent, une défaillance progressive ne se produira pas. Ceci est considéré comme un avantage majeur pour l’utilisation de la roche. De plus, la roche ne se dégradera pas; elle est écologique et a une longue durée de vie.
Quelques exemples de projets éoliens offshore où Boskalis a exécuté l’installation de protection contre l’affouillement:
• À l’ouest du parc éolien offshore de Duddon Sands
• Placement de couches filtrantes de protection contre l’affouillement à 108 emplacements avant l’installation de monopiles. Les matériaux rocheux ont été expédiés de Norvège par vraquier à Holyhead et déchargés dans le navire de chute du DP directement du premier navire d’un transfert de navire à navire.
• Exportez la protection des câbles aux points de passage en installant des couches de filtre et de blindage.
• Parc éolien offshore Meerwind
• Phase de post-installation: armour rock (de 100 à 700 kg) a été installé sur 80 sites d’éoliennes, à l’aide de l’unité de décharge latérale du navire de chute DP.
• DanTysk Offshore Wind
Installation de roches post-pose sur trois emplacements où les câbles de réseau traversent un câble de télécommunication. De plus, de la roche a été installée pour protéger les câbles non enfouis au niveau de la protection contre l’affouillement près des générateurs d’éoliennes.
• Parc éolien d’Anholt
Installation d’une protection contre l’affouillement sur 42 fondations WTG. Chaque fondation se composait d’une couche filtrante de 1 à 4 po avec une couche d’armure de roche de 2 à 8 po sur le dessus. Changer le flux de courant ou changer la forme de la fondation au fond de la mer ou changer la matière matérielle du fond marin.
Roches emballées
Le déversement de roches n’est pas le seul moyen d’empêcher le récurage. D’autres solutions incluent des roches dans des conteneurs flexibles, des sacs en filet ou des sacs placés pour se mouler autour de la base de la tour de turbine. Les sacs peuvent être remplis à faible coût à terre avec n’importe quel matériau lourd, de préférence écologique, qui résistera à la corrosion et à l’érosion au fil des ans. Après préparation à terre, ils peuvent être emmenés au large dans n’importe quel navire ou ponton avec un équipement de pont disponible pour l’abaisser ou le déposer sur le fond marin. L’entretien des conteneurs ou des sacs peut être nécessaire.
German NAUE GmbH & Co. KG est un exemple d’entreprise qui a développé une solution de prévention de l’affouillement au moyen de conteneurs de sable géotextile. Leur bac à sable Secutex® Soft Rock est fait de géotextile Secutex® non tissé spécialement perforé à l’aiguille et est rempli de sable. Le conteneur est flexible et peut s’adapter à des fonds marins variables. Ils peuvent être placés avant l’empilage. Leur solution a été utilisée sur le parc éolien offshore allemand Amrumbank West.
Ridgeway Marine, basée à Belfast, propose le concept d’une unité de filtration, composée d’un sac filtrant en polyester, fabriqué à partir de bouteilles recyclées à 61%, et rempli de pierres, pour la protection contre l’affouillement. Leurs sacs filtrants sont produits par le Japonais Sumisho Kyowa Limited et ont été utilisés par MSS Engineering au parc éolien offshore EDF Teesside. L’unité de filtration est un filet robuste sur mesure qui a une durée de vie de 50 ans dans l’eau salée et un anneau de levage en un point pour un déploiement rapide et précis.
Cependant, s’ils se brisent et déversent leur contenu à temps, le matériau offre presque la même protection que celle offerte par le déversement de roches, à l’exception du fait que les roches seraient plus petites et plus facilement déplacées par de forts courants.
Dérivés du caoutchouc
Une autre méthode est actuellement en cours de test mais « tue deux oiseaux d’une pierre ». De grandes quantités de pneus de camions et de voitures usagés se trouvent dans les décharges de presque toutes les limites de la ville. Les méthodes habituelles d’élimination produisent une certaine forme de pollution ou nécessitent des machines coûteuses. Mais en les reliant pour former des chaînes de nattes et en les posant sur le fond marin, ils s’avèrent être une forme de protection à long terme et stable à faible coût. Les matériaux des pneumatiques présentent l’avantage supplémentaire de ne pas se dégrader facilement et donc de ne pas polluer la mer.
Ironiquement, le groupe Continental, une entreprise fabriquant de nouveaux pneus pour camions et voitures, a développé une méthode alternative à partir d’un produit qui ne nécessite pratiquement aucune modification. Une société membre du groupe, le Groupe de bandes transporteuses ContiTech, a testé des tapis constitués d’un matériau de type bande transporteuse, de 12 à 15 mm d’épaisseur, à l’Institut Deltares aux Pays-Bas avec des tempêtes et des cours d’eau extrêmes simulés. Les tapis ancrés d’un diamètre allant jusqu’à 52 m ont prouvé qu’ils maintiennent intacts les fonds marins sous les tapis pour fournir une solution stable à long terme qui, avec des surfaces stylisées favorisant le dépôt de sable, encourage l’établissement de nouvelles formes de vie.
Dick Hill