Dans le projet SWiM, six partenaires unissent leurs forces pour mener des recherches sur la combinaison des technologies marines en mer du Nord belge. L’accent est mis sur une intégration écologiquement durable de panneaux solaires flottants dans les parcs éoliens.
La technologie du photovoltaïque flottant a fait de grands progrès ces dernières années. Des systèmes destinés aux lacs et aux réservoirs sont déjà déploiés à l’échelle du gigawatt dans le monde entier. Plusieurs approches ont été développées pour une utilisation en mer, et les premiers démonstrateurs sont en cours d’installation pour cette technologie innovante.
En raison de l’environnement difficile, avec les fortes vagues, le vent, les risques de corrosion et d’encrassement, cette technologie nécessite un développement structurel entièrement nouveau. Couvrant une surface inférieure à 10 % d’un parc éolien, les systèmes photovoltaïques d’une puissance nominale correspondant à celle des éoliennes peuvent être raccordés au même réseau, ce qui contribue à réduire les coûts.
Les limites exactes et les pertes de réduction doivent être déterminées par une analyse détaillée. La complémentarité de la production d’électricité entre l’éolien et le solaire tout au long de l’année est un facteur bénéfique majeur, comme nous avons pu le montrer dans une étude précédente.
Concept
Le projet SWiM – « Solar and Wind in the Belgian Marine Zone » – est financé par le Fonds pour la transition énergétique du SPF Economie et vise à élaborer des lignes directrices techniques et des recommandations politiques pour une utilisation multiple des zones commerciales en mer dans ce que l’on appelle des « Mariparcs ».
Ce concept combine différentes technologies prenant en compte les effets possibles de ces parcs sur l’environnement marin. L’intégration efficace et efficiente de la production d’électricité par l’énergie éolienne offshore et l’énergie photovoltaïque (panneaux solaires flottants) jouera un rôle clé à cet égard.
Les résultats seront largement diffusés pour servir de base aux décisions des acteurs commerciaux et des autorités.
Méthode
- Les forces et les faiblesses des structures existantes seront analysées et les options de placement de panneaux solaires flottants dans les parcs éoliens ainsi que les effets écologiques seront cartographiés. Les règles d’installation au sein des parcs éoliens doivent être affinées pour prendre en compte les différentes exigences et les intérêts de tous les utilisateurs. Des consultations auront lieu avec les parties prenantes pour élaborer des règles sûres et efficaces.
- La performance électrique des panneaux solaires sera modélisée en détail sur la base d’un cadre de simulation de rendement énergétique existant. De plus, des mesures spécifiques seront développées pour garantir la fiabilité des composants dans des conditions offshore difficiles.
- Les limites détaillées sont déterminées par la charge thermique des câbles, et les modèles associés seront affinés pour assurer la meilleure mise à l’échelle tout en maintenant des conditions de fonctionnement sûres.
- Outre les dimensions, la conception de l’ancrage et de l’amarrage détermine en grande partie la meilleure utilisation de l’espace en mer. À cela s’ajoutent des exigences relatives aux distances de sécurité et aux zones spéciales pour d’autres utilisations. Les effets biologiques doivent également être pris en compte lors de la planification.
- L’un des objectifs clairs du projet est de formuler des conseils politiques et d’influencer la planification spatiale marine et les règles d’octroi de licences. Par conséquent, une série d’ateliers sera également organisée au cours de laquelle les parties prenantes de tous les domaines concernés pourront apporter leur contribution. Le projet vise donc à développer des lignes directrices permettant une utilisation partagée efficace et sûre de la zone maritime à des fins commerciales.
Johan Driesen, Professeur de Génie Électrique à la KU Leuven et affilié à EnergyVille : « Grâce à l’expertise complémentaire des partenaires, nous déterminerons les conditions limites de l’intégration de l’énergie solaire et de l’énergie éolienne en mer. Nous nous engagerons avec les parties prenantes à élaborer des voies pour un déploiement efficace de la combinaison de ces technologies. Cela permettra aussi à la Belgique d’assoir son postionnement sur la carte en matière de production d’énergie renouvelable innovante ».
Les partenaires
Le projet rassemble six partenaires issus de la recherche, de la politique et de l’industrie.
- Laborelec dispose d’une large expertise dans le domaine des énergies renouvelables et des systèmes et infrastructures électriques, notamment l’énergie éolienne offshore, l’énergie solaire, le stockage d’énergie, les systèmes de conversion d’énergie et les tests de câbles électriques. L’équipe énergies renouvelables mène depuis plusieurs années des projets de recherche internes sur l’énergie éolienne offshore et énergie solaire flottante, financés par ENGIE Research&Innovation.
- Avec une économie bleue durable comme cœur de métier, Blue Cluster a acquis une expertise considérable en matière de politique maritime (internationale) et conseille les décideurs politiques à propos de technologies innovantes dans ses projets. Blue Cluster est impliqué dans divers projets innovants traitant de l’utilisation multiple des espaces marins ainsi que dans leurs aménagements. Il constitue aussi un lien solide avec la communauté des entreprises.
- L’Institut des Sciences naturelles possède une expertise significative en écologie marine, couvrant la modélisation hydrodynamique et biogéochimique, les études expérimental et les travaux de terrain. Les compétences en quantification et évaluation des impacts environnementaux des panneaux solaires flottants en mer, et plus généralement des activités humaines en mer (y compris les parcs éoliens offshore), ont été développées et appliquées dans plusieurs projets de recherche antérieurs.
- Imec/EnergyVille gère et développe un cadre de modélisation permettant de calculer le rendement énergétique de plusieurs applications photovoltaïques intégrées en fonction des conditions environnementales et des contraintes d’installation. En étendant un modèle établi dans le projet « MarineSPOTS », le système énergétique s’appuiera sur des modèles de dégradation des systèmes photovoltaïques soumis à différents facteurs de stress, qui peuvent être affinés en fonction de l’environnement unique de l’énergie photovoltaïque en mer.
- UHasselt/EnergyVille dispose d’une grande expertise dans le domaine de la fiabilité des systèmes énergétiques au sein du département imo-imomec, en collaboration avec imec. Dans des projets antérieurs, ce groupe de recherche a travaillé sur la modélisation de la fiabilité, les essais de modules solaires et de systèmes électroniques de puissance sous différentes contraintes thermiques, mécaniques, électriques, ainsi que sur la conception de systèmes photovoltaïques, la détection in situ et l’optimisation de l’énergie.
- En plus du vaste savoir-faire existant en matière de conception structurelle marine, la KU Leuven/EnergyVille a acquis une expertise significative en matière de photovoltaïque offshore au cours des deux dernières années, notamment dans le cadre du projet « MarineSPOTS ». La structure électrique des systèmes d’énergie renouvelable, tant pour les convertisseurs électroniques de puissance que pour l’intégration des systèmes d’alimentation, fait partie de leurs compétences, au même titre que la conception du réseau et les aspects liés au marché.
SWiM est soutenu par le Fonds pour la transition énergétique du SPF Economie, PME, Classes moyennes et Énergie, et peut compter sur l’encadrement d’un conseil consultatif composé de dix membres issus de l’industrie active dans l’espace maritime et les énergies renouvelables.