Le pari très risqué des éoliennes de grande puissance

La montée en puissance des éoliennes offshore (au-delà de 15 MW) est un pari très risqué qui devrait donner des sueurs froides à Pennavel (Bretagne sud1). 1) Leçon américaine : Vineyard WIND, ses pales brisées, un parc dont seulement 50% des éoliennes fonctionnent et des pales coupées pour être testées ; 2) Leçons irlandaises et écossaises : des parcs abandonnés en raison des risques sur des éoliennes de 15-20 MW face aux tempêtes atlantiques : Sceirde Rocks et Spiorad na Mara ; 3) Pourquoi ces échecs ? Gigantisme mal maitrisé des turbines, zones plus hostiles, sous-estimation des difficultés, coûts en explosion ; 4) Des publications récentes jettent des doutes sur la tenue des éoliennes de fortes puissance, en particulier flottantes. Des parcs ont du être abandonnés aux USA faute d'éoliennes de puissances suffisantes

1) Leçon américaine : Vineyard WIND, ses pales brisées, un parc dont seulement 50% des éoliennes fonctionnent et des pales coupées pour être testées

Vineyard Wind, au large de Nantucket est un parc de 62 turbines équipé des Haliade X de GE, commercialisées alors comme l'une des plus grandes et des plus puissantes au monde (13 MW) . On se souvient de la catastrophe que représenta la rupture d'une pale de la longueur d'un terrain de football : rivage pollué sur 50 milles, pêche et activités nautiques arrêtées en plein été sur l'équivalent américain de Saint-Tropez  lien 

Seule la moitié des éoliennes tournent ! En avril, Vineyard Wind a intenté une action en justice contre son fournisseur d'éoliennes, GE Vernova, l'accusant de rupture de contrat. La société aurait en effet menacé de résilier leur accord faute de paiement de 360 millions de dollars. Vineyard Wind soutient que GE lui doit plus de 800 millions de dollars en raison de multiples retards de projets et des conséquences financières importantes liées à la rupture d'une pale d'éolienne en 2024, dont les pales se sont échouées sur les côtes de Nantucket. Ce mois-ci, un juge a prononcé une injonction préliminaire obligeant GE à poursuivre l'entretien et la maintenance des éoliennes.

Le parc éolien produit moins de la moitié de sa capacité prévue de 800 mégawatts , ce qui est insuffisant pour que le projet respecte ses obligations financières, comme l'a rapporté le New Bedford Light ce mois-ci. Sur les 62 turbines, 36 sont à l'arrêt, selon l'avocat de Vineyard Wind. L'entreprise reproche à GE de ne pas avoir effectué les réparations nécessaires pour que le parc éolien atteigne sa pleine capacité. Et ce mois-ci encore, le propriétaire immobilier bostonien BP Hancock LLC a intenté un procès contre l'une des sociétés mères de Vineyard Wind, Vineyard Offshore, l'accusant d'être en défaut de paiement de loyer depuis plusieurs mois et de devoir près de 1,2 million de dollars. Lien 

Des pales impossibles à tester en raison de leur longueur : Dans un article de 2020, GE a indiqué que l'extrémité de la pale avait dû être coupée dans un centre d'essais afin de permettre la fermeture de la porte, pendant que les pales étaient soumises à des tests de fatigue simulant plus de 25 ans en mer. Un autre rapport du secteur a rapporté que la pale avait obtenu une certification de composant après des tests réalisés au Centre d'essais des technologies éoliennes de Boston et à l'ORE Catapult au Royaume-Uni. Le site de Boston en question est important car il s'agit du Centre d'essais de technologies éoliennes du Massachusetts Clean Energy Center, un site d'essais public utilisé par les principaux fabricants d'éoliennes. Le département américain de l'Énergie a indiqué que ce centre est capable de tester des pales jusqu'à 90 mètres de long, soit environ 295 pieds. La pale Haliade X de GE mesurait 107 mètres, soit environ 351 pieds.

Cette différence est loin d'être négligeable. Si une pale de 107 mètres devait être raccourcie pour atteindre une capacité de 90 mètres, la section manquante mesurerait environ 17 mètres, soit environ 56 pieds. Cela représente près de 16 % de la longueur totale de la pale. Appeler cela « la pointe » est peut-être techniquement pratique, maispour le grand public, cela minimise l'ampleur de la partie retirée. Lien 

2) Leçons irlandaises et écossaises : des parcs abandonnés en raison des risques sur des éoliennes de 15-20 MW face aux tempêtes atlantiques : Sceirde Rocks et Spiorad na Mara

Un des six projets de parcs éoliens offshore irlandais Sceirde Rocks (30 turbines de 15 MW) estimé à 1,4 milliard d'euros a dû être abandonné. Les développeurs ont expliqué que le fond marin était extrêmement complexe, les courants très violents, les tempêtes atlantiques produisaient des vagues jusqu'à 23 mètres , certaines zones rocheuses créaient des interactions dangereuses entre houle, courant et fond marin. Les problèmes ne concernaient pas uniquement les turbines elles-mêmes, mais l'ensemble du système : fondations, installation, maintenance, accès des navires, sécurité des équipes, survie des structures sur 25–30 ans. L'entreprise a déclaré avoir décidé de ne pas poursuivre le développement car elle n'était pas en mesure de garantir la faisabilité du projet éolien offshore ainsi que la santé et la sécurité du personnel et des sous-traitants du projet. Lien  lien 

Le projet Spiorad na Mara est un projet écossais géant qui envisageaient d'utiliser environ 60 turbines géantes du constructeur chinois Ming Yang (de 15 à 20 MW) . Le gouvernement britannique a récemment bloqué ou gelé certains soutiens liés à Ming Yang pour des raisons de sécurité nationale et de cybersécurité. Mais ce sont aussi des interrogations techniques sur la capacité des très grandes turbines offshore à résister aux conditions extrêmes de l'Atlantique Nord qui ont emporté la décision lien

3) Pourquoi ces échecs ? Gigantisme mal maitrisé des turbines, zones plus hostiles, sous-estimation des difficultés climatiques, coûts en explosion

Des machines de plus de 250 m de hauteur totale, avec des pales de plus de 120 m. qui augmentent les contraintes mécaniques, les charges dynamiques, la fatigue structurelle ; des projets plus loin au large, dans des mers plus profondes, avec des conditions météo beaucoup plus sévères. (typiquement l' 'Atlantique irlandais et écossais considéré comme l'un des environnements offshore les plus difficiles d'Europe, des hypothèses météo d'il y a 5–10 ans sous-estimant la hauteur des vagues, l'intensité des tempêtes, les charges extrêmes sur les structures ; une forte hausse des coûts, des problèmes de qualité sur certaines pales, des tensions sur la supply chain et des difficultés d'assurance,

Sur ce point qui n'est pas récent, voir notre dossier Eolien en mer : le point de vue des assureurs…qui ne veulent plus assurer ! Ainsi Gcube considère que l'augmentation non maitrisée de la taille des éoliennes offshore crée des risques de marché insoutenables pour les assureurs dues à un taux de défaillance en forte augmentations, et de plus en plus précoces et pose la question de la « limite verticale » lien 

4) Des publications récentes jettent des doutes sur la tenue des éoliennes de fortes puissance, en particulier flottantes

"Fatigue analysis of 15 MW offshore wind turbine considering geometric nonlinearity under realistic sea states" 2026 lien . L'étude montre que les modèles classiques sous-estiment les contraintes sur les grandes turbines offshore lorsqu'on combine vent, houle, désalignement vent/vagues, flexibilité accrue des structures . Les dommages de fatigue augmentent fortement avec le couplage vent–vagues ; les charges deviennent critiques dans certaines configurations de tempêtes, les turbines de 15 MW sont beaucoup plus sensibles à la flexibilité structurelle que les anciennes 5 MW. Un modèle non linéaire prédit des fluctuations de contrainte plus importantes et déplace l'endommagement par fatigue vers des plages de contrainte plus élevées, en particulier dans les conditions nominales de fonctionnement de l'éolienne.

Effects of Second-Order Hydrodynamics on the Dynamic Responses and Fatigue Damage of a 15 MW Floating Offshore Wind Turbine" 2021 lien article très cité sur les éoliennes flottantes montrant qu'il est nécessaire de prendre en compte des effets hydrodynamiques de second ordre qui augmentent significativement les charges de fatigue ; les modèles simplifiés sous-estiment les dommages accumulés. L'endommagement par fatigue de la base de la tour, dans ces conditions extrêmes, est sous-estimé de 57,1 % si l'effet de l'hydrodynamique du second ordre est négligé.

Analysis of platform motion effects on fatigue loads and aerodynamic unsteadiness in 15 MW novel floating offshore wind turbines" 2025 lien montre que des fréquences de résonnance d'éoliennes de 15 MW peuvent devenir problématiques dans les grosses mers et qu'il est nécessaire d'adapter les plates formes par des systèmes complexes.

Wind turbine makers halt race for size to focus on cost, delivery, Reuters 2024, lien  La New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) a choisi de ne pas signer d'accords d'achat d'électricité avec trois projets éoliens offshore prévus après que le fournisseur désigné de turbines, GE Vernova, a décidé de passer à une turbine plus petite. GE Vernova a décidé de remplacer ses turbines de 18 MW par une plateforme de 15,5/16,5 MW, ce qui a engendré des difficultés techniques et commerciales empêchant la poursuite du projet conformément aux termes du contrat initial. La demande croissante de turbines de plus grande taille a conduit certains développeurs à soumettre des offres pour des projets basés sur des turbines en phase de développement préliminaire, ce qui peut entraîner des contrats d'achat présentant un risque plus élevé d'abandon par les bénéficiaires, a déclaré à Reuters Events un porte-parole du fournisseur danois de turbines Vestas.

Vestas prévoit de se concentrer sur son éolienne offshore de 15 MW. Selon le porte-parole, cette taille est « la mieux placée pour garantir une livraison réussie et dans les délais impartis ». De façon générale, l'industrie préfère se concentrer sur des modèles plus éprouvés