Les fondations des éoliennes sont des éléments majeurs de leur installation, garantissant leur stabilité et leur performance. Que ce soit pour les éoliennes terrestres ou en mer, la conception de ces ouvrages repose sur des normes strictes et des techniques variées, en tenant compte des caractéristiques des sols et des contraintes environnementales. L’objectif est d’assurer une énergie durable tout en optimisant les ressources et en minimisant l’impact environnemental.
Types de fondations pour les éoliennes terrestres
Les éoliennes terrestres utilisent différents types de fondations, dépendant de la taille des éoliennes, des conditions du sol et des normes locales en France et ailleurs. Les techniques les plus courantes incluent les fondations gravitaires et celles sur pieux.
Fondations gravitaires
Les fondations gravitaires consistent en une base massive en béton armé qui utilise son poids pour stabiliser l’éolienne. Cette technique est couramment adoptée pour des sols homogènes offrant une bonne portance. En moyenne, ces fondations requièrent entre 600 et 800 tonnes de béton, accompagnées de 20 à 30 tonnes d’acier.
- Dimensionnement : Une fondation gravitaire mesure généralement 15 à 20 mètres de diamètre pour une épaisseur de 2 à 3 mètres.
- Durabilité : Ces ouvrages peuvent durer toute la vie opérationnelle de l’éolienne, soit environ 20 à 25 ans.
- Avantages : Simplicité de construction et faible coût par rapport à d’autres techniques.
Fondations sur pieux
Pour des sols instables ou avec une faible portance, la technique des pieux en béton ou en acier est privilégiée. Ces pieux sont enfoncés à plusieurs dizaines de mètres de profondeur pour atteindre des couches plus solides.
- Techniques : Les pieux peuvent être coulés sur place ou préfabriqués.
- Chantiers : Ces travaux nécessitent une maîtrise technique avancée et l’utilisation de matériels lourds.
- Applications : Utilisées pour les grands parcs en France, comme ceux du groupe Valorem.
Fondations des éoliennes offshore
Les éoliennes offshore, installées en mer, présentent des défis uniques. Le choix du type de fondation dépend de la profondeur de l’eau, des conditions marées et des normes locales.
Fondations monopieu
Les fondations monopieu consistent en un pieu unique de grande taille enfoncé dans le fond marin. Ce type est adapté aux zones peu profondes, jusqu’à 30 mètres.
- Caractéristiques : Ces pieux en acier peuvent mesurer jusqu’à 40 mètres de long et peser plusieurs centaines de tonnes.
- Production : Utilisé dans des parcs côtiers comme ceux du nord de la France.
Fondations gravitaires en mer
Ce système repose sur des socles massifs en béton, similaires aux fondations gravitaires terrestres, mais adaptés au milieu marin.
- Volume : Les structures peuvent atteindre jusqu’à 5 000 tonnes.
- Chantiers : Le parc éolien de Fécamp utilise ces fondations avec des socles de 26 mètres de diamètre.
Fondations flottantes
Pour les zones de grande profondeur, au-delà de 60 mètres, des fondations flottantes sont nécessaires. Ces structures sont maintenues en place par des ancrages sous-marins.
- Techniques : Ces plates-formes peuvent accueillir des turbines gigantesques.
- Innovation : Les parcs flottants, comme celui de Provence Grand Large, représentent l’avenir de l’éolien.
Matériaux utilisés dans les fondations d’une éolienne
La construction des fondations éoliennes mobilise des matériaux robustes pour assurer une grande résistance dans des conditions extrêmes.
Bétons et ciments pour la base de l’éolienne
Les bétons spécifiques pour les éoliennes sont renforcés avec des additifs pour augmenter leur durabilité. Environ 235 kg de CO₂ sont émis par tonne de ciment utilisée.
- Durabilité : Ces matériaux résistent aux cycles gel/dégel et aux agressions chimiques.
- Volumes : Jusqu’à 800 tonnes par fondation terrestre.
Acier et structures métalliques de l’éolienne
L’acier est utilisé pour les pieux et les renforts. Chaque fondation offshore peut nécessiter plusieurs centaines de tonnes d’acier.
- Produits : Matériaux résistants à la corrosion pour les environnements marins.
- Services : Fournis par des leaders comme ArcelorMittal.
Dimensionnement et conception des fondations
Le dimensionnement des fondations est un élément clé de leur conception. Il prend en compte plusieurs facteurs :
- Forces éoliennes : Les vents exercent une pression constante sur la tour et les pales.
- Conditions géotechniques : La nature du sol ou du fond marin influe sur le type de fondation.
- Normes environnementales : Les émissions et les impacts sur la faune doivent être réduits.
Impact environnemental et durabilité des fondations
La construction des fondations a un impact en termes d’émissions de CO₂, mais cet impact est largement compensé par la production d’énergie renouvelable.
- Chiffres : Une éolienne de 2 MW produit 4 100 MWh par an, compensant les émissions en quelques mois.
- Démantèlement : Les matériaux sont recyclés en fin de vie.
Les fondations des éoliennes, terrestres ou offshore, restent des prouesses techniques assurant la transition énergétique.
