Mâts éoliens hybrides bois-métal
Dernière modification le 10/03/2023 - 12:25
- Année de livraison : 2023
- Adresse : Essey-les-Ponts 52120 CHâTEAUVILLAIN, France
- Impact CO2 : 359 T
- Energies Vertes : Production Energétique, Eolien onshore, Electricité
-
1 200 000 €
- Constructeur
JPF-Ducret SA - Gestionnaire / Concessionnaire
InnoVent
L’ambition de ce projet, porté par la société InnoVent, est de construire des mâts hybrides bois et acier de 100 mètres de hauteur, permettant la production d’électricité avec des machines conventionnelles onshore (puissance nominale d’environ 2 MW). Après 2 millions d'euros investis en recherche et développement et la réalisation de prototypes de 97m, la pose d'un nouveau prototype éolien de 108m de hauteur a eu lieu début 2023 sur le site d’Essey les Ponts.
Une éolienne standard est généralement constituée d’un assemblage successif de tubes métalliques de 4,6 m de diamètre et de 20 m de long, sur lesquels repose une nacelle équipée de son rotor. L’ensemble est fondé sur une fondation lourde et épaisse en béton armé.
Sur les mats hybrides, les tubes inférieurs sont remplacés par une structure en treillis en bois (environ 310 m3) permettant une optimisation de matière métallique, mais aussi de béton, puisque les fondations sont isolées sous chaque pied de poteau.
Cette géométrie génère ainsi de nombreux avantages sur le plan écologique : une moindre empreinte sur le terrain avec une division par 8 de la quantité de béton dans les fondations, une production avec du bois français, une diminution de 315 tonnes de CO2 pour la production de ces éoliennes hybrides par rapport aux éoliennes standards, une meilleure restitution des sols en fin de vie et une innovation française exportable dans le monde entier.
Etat d'avancement
Livré
Fiabilité des Données
Auto-déclaration
Type de Financement
Privé
Entreprise/Infrastructure
https://innovent.fr/Developpement Durable
Gouvernance
InnoVent
Entreprise Privée
JPF-Ducret SA
Bâtiment travaux publics
InnoVent
Privé
Solution(s) Durables
- EnR
- Équipements/matériaux bas carbone
Mâts éoliens hybrides bois-métal
L’éolienne est composée de trois parties distinctes, de haut en bas : le moteur avec ses pâles perchés à plus de 110m de hauteur, la partie tubulaire en structure métallique d’environ 68m, et le treillis bois d’une hauteur de 42m environ pour un cubage de bois de 310 m3. Il a été choisi de maintenir la partie tubulaire dans la zone de rotation des pales. Techniquement, le treillis bois aurait pu monter plus haut, mais nous avions des craintes sur le flux aéraulique du vent sur le treillis qui aurait pu perturber le rendement des machines.
Le treillis bois est assez simple de premier abord. Il est composé de quatre poteaux qui conduisent les efforts principaux du fut métallique au sol. Les poteaux sont stabilisés entre eux à l’aide de contreventements qui définissent des étages de tours.
Au départ, nous avions retenu de couvrir la structure avec une toile de type ETFE, à la manière d’un jupon. Toutefois, nous étions hors du budget client et nous avons retenu d’utiliser du bois de douglas sans protection ou presque. Un soin particulier a été apporté aux pièges à eaux, et nous avons couvert le minimum possible d’assemblages pour une durée de vie souhaitée de 25 ans.
Sur le parc d’Essey les Pont, il y a deux éoliennes de 6 étages et une de 8 étages. La conception est toutefois similaire en raison de la définition de la forme du treillis.
359,00
Crédits photo
Quentin Lenoir - BG Ingénieurs Conseils SA
InnoVent
Raisons de la candidature au(x) concours
Ce projet d’infrastructure est novateur à plus d’un titre.
Dans le but de faire un pas supplémentaire dans la durabilité en réduisant l’énergie grise des parcs éoliens, le département R&D de la société InnoVent a choisi d’utiliser du bois dans la conception de ses mâts d'éoliennes.
Ce projet d’infrastructure concourt dans cette catégorie car il répond aux critères suivants :
Caractère durable
Utiliser du bois, ressource renouvelable qui stocke du carbone, pour produire une énergie renouvelable est une belle synergie. Au-delà de la mise en valeur du noble matériau, l’un des avantages majeurs d’un tel système réside dans ses fondations. Par opposition aux éoliennes conventionnelles qui sont fixées au sol par un radier en béton, avec ce concept en treillis les fondations sont ponctuelles sous chaque pied et de type pieu. L’impact sur le sol est donc réduit.
La géométrie se veut également adaptative car il « suffit » d’ajouter des étages pour aller chercher plus de hauteur et donc plus de puissance, avec des composants légers et facilement transportables.
Reproductibilité
Les solutions présentées sur ce projet sont reproductibles et envisageables dans d’autres parcs éoliens. La structure en bois lamellé-collé du quadripode est entièrement préfabriquée en atelier. Les treillis en bois sont livrés sur site, puis assemblés au sol aux moyens d’assemblages traditionnels de charpente bois pour ensuite être levés. La préfabrication en atelier de la structure bois, la facilité et la rapidité de montage sur site permettent une bonne reproductibilité du procédé.
Innovation
La réalisation de socles d’éolienne en structure tridimensionnelle en bois est une première mondiale. C’est une nouvelle approche globale de la conception d’éolienne qui est apportée par cette solution. Alors que les parcs éoliens sont souvent décriés par le public, ces structures peuvent, par leur forme, attirer les curiosités et proposer du localisme à la fois dans la ressource mais aussi dans la valorisation du savoir-faire, dans ces industries mondialisées. Et compte tenu de leur forme, une tour visitable serait aussi envisageable !
Au-delà de la conception, de la variabilité des cas de charges, des contraintes économiques, un des éléments clés est constitué par les assemblages en situation de fatigue, avec des efforts très importants ! Les assemblages sont le lot de toute construction bois. Mais ici, transmettre plus de 10 000 kN n'est pas courant. Nous avons retenu pour les deux premières éoliennes déjà montées des assemblages brochés et frettés, et pour la dernière des assemblages par tiges collées. La différence entre ces types d’assemblages provient essentiellement des entreprises ayant réalisé ces structures.
Coût
À ce jour, les prototypes de mâts éoliens hybrides bois-métal font partie d'un projet de recherche et développement de la société InnoVent. Ces premiers prototypes ont pour objectif de prouver la faisabilité de la solution technique, qui devra par la suite être étendue à d'autres parcs éoliens pour être rentable. Le montant global de l’opération demeure confidentiel, toutefois, la structure bois des mâts a été réalisée à un coût standard du marché pour des structures (charpentes) en bois lamellé-collé.
Quentin Lenoir
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