FOOS | OScillations FOrcées

Les éoliennes offshore sont soumises à d’importantes sollicitations dynamiques sous l’effet du vent et des vagues. Si elles ne sont pas correctement amorties, les charges oscillantes qui en résultent peuvent nuire à la durée de vie des fondations. Le projet étudie les causes et l’impact des oscillations de puissance produites par des parcs éoliens offshore sur la stabilité du système électrique, en se penchant sur les risques pour la sécurité de fonctionnement, sur les conséquences potentielles à l’échelle du système entier ainsi que sur les mesures d’atténuation.

Contexte

Lorsque des éoliennes sont en service, les oscillations d’avant en arrière ont un amortissement aérodynamique significatif, mais les oscillations latérales n’ont malheureusement qu’un faible amortissement passif. C’est pourquoi les fabricants d’éoliennes proposent des solutions d’amortissement actif du mât. Cependant, les éoliennes continuent de générer des oscillations sur la production de courant, ce qui peut à son tour avoir un effet déstabilisant sur le réseau électrique. Il est impératif de comprendre les oscillations de puissance, qui sont de plus en plus importantes pour les opérateurs des systèmes de transmission et les opérateurs de parcs éoliens pour réaliser des évaluations précises dans la perspective de nouvelles concessions comme la Zone Princesse Elisabeth.

Le projet "cSBO FOOS Forced Oscillations" se penche sur les oscillations de puissance causées par des parcs éoliens offshore en Mer du Nord et vise à les atténuer pour garantir la stabilité du réseau. De nouveaux modèles cherchent à prédire la sévérité du phénomène pour les générations futures d’éoliennes (de plus grande taille) et leur interaction avec le réseau européen. Les solutions d’atténuation pour ces oscillations de puissance seront identifiées, analysées et évaluées sur leur capacité à amortir les oscillations de puissance et sur leur efficacité globale, aussi bien dans des parcs éoliens existants que dans des scénarios envisagés dans les futures concessions de la Zone Princesse Elisabeth. Les mesures d’atténuation peuvent être appliquées à différents niveaux, à savoir au niveau de chaque éolienne individuelle, du parc éolien et du réseau étendu. Le projet vise à trouver des solutions bénéfiques pour les opérateurs de parcs éoliens offshore et les gestionnaires de réseau, en tenant compte de divers facteurs comme la sécurité et les coûts. Des technologies prometteuses seront analysées en détail au travers de comparaisons de performances et d’une analyse de sensibilité.

La compréhension des phénomènes qui pourraient impacter la stabilité du projet de système électrique est importante non seulement pour la Belgique mais aussi pour la stratégie de transition énergétique de l’UE, étant donné que l’énergie éolienne offshore joue un rôle crucial pour atteindre des objectifs ambitieux, notamment la production de 70 GW d’ici 2030.

Objectif et résultats

FOOS vise une approche globale pour améliorer la stabilité du réseau dans le contexte de l’intégration de l’énergie éolienne offshore. Le projet se concentre sur plusieurs axes essentiels :

• Surveillance des fondations et développement de modèles d’éoliennes intégrés, ce qui est essentiel pour comprendre au niveau qualitatif et quantitatif les oscillations de puissance des éoliennes offshore et leur interaction avec la charge exercée sur les fondations.
• Evaluation de l’impact sur le réseau et de la stabilité du réseau par une caractérisation informatique en utilisant des données de parcs éoliens offshore existants pour permettre une compréhension complète des oscillations de puissance et des paramètres structurels associés à ces oscillations, à différents niveau, notamment au niveau de chaque éolienne, du parc éolien et de l’ensemble de la zone. Ceci suppose d’actualiser les exigences du réseau pour tenir compte de la dynamique évolutive de la production et de la distribution d’énergie.
• Une analyse quantitative et des techniques de modélisation sophistiquées (modèles d’ordre réduit) pour étudier la sensibilité des oscillations de puissance dans différentes conditions afin de comprendre et de quantifier l’impact des oscillations de puissance sur le réseau électrique étendu et d’analyser les interactions entre les parcs éoliens et le réseau.
• Il s’agira d’évaluer et de comparer diverses solutions et stratégies sur le plan électrique et structurel pour atténuer l’impact des oscillations de puissance à différents niveaux, tant au niveau des éoliennes individuelles qu’au niveau de l’ensemble du réseau. L’impact des solutions d’atténuation sur le « Levelized Cost of Energy » (LCOE) sera quantifié, en évaluant les implications en termes de coûts au niveau des éoliennes et du réseau, en portant une attention particulière sur la Zone Princesse Elisabeth.

Le projet FOOS implique un comité consultatif industriel et vise une synergie entre la recherche et les solutions pratiques, en contribuant sensiblement au domaine des énergies renouvelables, en veillant en particulier à une intégration sûre et efficace de l’énergie éolienne offshore dans le réseau électrique. L’approche se penche à la fois sur les défis immédiats et la durabilité à long terme des sources d’énergie renouvelable dans les systèmes électriques. Les conclusions seront publiées dans des rapports en accès libre et des publications contrôlées par des pairs. Elles seront aussi diffusées via des ateliers et un événement final se concentrant sur des actions d’atténuation potentielles et sur l’impact sur la zone PE.

Financement

Organisme de financement

• Le projet FOOS fait partie du Blauwe Cluster

Cadre de financement

• VLAIO CSBO