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Le Rock Anchor, réalisé pour un parc éolien au Mexique et le socle réhaussé, pour une ferme éolienne au Chili, constituent deux solutions de fondation simples mais efficaces. Elles sont très rentables, facilement réalisables et ont fait leurs preuves sur de nombreux projets.

Bilbao (Espagne) – Les requêtes spéciales exigent souvent des solutions sur mesure. Le sur mesure nécessite des ingénieurs hautement spécialisés possédant d’importantes connaissances en matière de fondations. Dans ce domaine, un tel know-how n’est pas commun et pour cela, CTE Wind fait figure d’exception. Il est régulièrement demandé aux ingénieurs seniors de trouver de nouvelles propositions de design. Pour ce faire, ils ont souvent recours à des solutions qui ont été amplement testées. Deux d’entre elles, le Rock Anchor et le socle réhaussé sont simples mais efficaces. En soit, elles ne sont pas des solutions nouvelles mais présentent de nombreux avantages en termes de coûts, de faisabilité et leur efficacité n’est plus à prouver. Cet article prend l’exemple de deux projets pour lesquels CTE Wind International a réalisé le design d’un Rock Anchor pour un parc éolien au Mexique et un socle réhaussé pour un autre parc au Chili.

Une réduction des coûts grâce au Rock Anchor

Au Mexique, CTE Wind Ibérica a été choisi par un constructeur espagnol pour le design des fondations d’un projet comprenant plus de 20 turbines avec des tours en béton. L’analyse du projet par l’expert en fondation espagnol a permis de mettre en œuvre deux solutions afin d’optimiser le coût du projet. En effet, le rapport de sol a montré que l’implantation de plus d’un tiers des turbines était prévue sur un sol rocheux. Ainsi, au lieu d’équiper toutes les turbines de fondations classiques, l’équipe d’ingénieurs de CTE Wind a décidé, en accord avec le client, d’opter pour un Rock Anchor. Cette solution permet d’utiliser le massif rocheux comme fondation de la turbine. De cette manière, le constructeur tire parti du terrain au lieu de devoir construire une fondation classique et économise sur les coûts du béton armé et de la main d’œuvre. Toutefois, cette solution est un véritable défi puisque la fondation doit être adaptée par la création d’une interface entre la tour en béton et le Rock Anchor. Il ne faut pas oublier non plus qu’il faut également réaliser le design des Anchors. Finalement, le client était très satisfait du résultat et ce d’autant plus que le coût du projet s’est révélé inférieur au budget initial.

Rehaussement du socle pour plus de hauteur

Pour un autre projet, CTE Wind a été sollicité par une compagnie de construction pour un projet au Chili comportant plus de 35 machines. Le client avait besoin de gagner 4 mètres de hauteur au niveau du socle afin d’augmenter et d’assurer la production énergétique et le rendement, et par la même occasion ses revenus. Il n’était pas convaincu par une solution proposée par la concurrence. C’est pourquoi, il a demandé à CTE Wind de trouver une solution simple, fiable, facilement réalisable et économique. C’est pour ces raisons que le rehaussement de socle a été choisi. Il s’agit d’une solution largement testée et éprouvée sur de nombreux projets en Europe. L’idée de ce type de fondation est de rehausser le socle pour augmenter la hauteur de la tour. La tour se tient alors de 3 à 6 mètres au-dessus du niveau du sol, tout en maintenant la fondation indépendante de la tour. Idéalement, cette solution permet une cage d’ancrage plus longue. CTE Wind a réalisé le design de la cage d’ancrage et a déterminé la longueur des boulons et la qualité de l’acier nécessaire. CTE peut également réaliser le dessin de la cage d’ancrage. Après comparaison des avant-projets de CTE Wind et des solutions de la concurrence, le client a choisi la solution du socle réhaussé proposée par CTE Wind. La construction n’a posé aucun problème, bien au contraire, le constructeur a félicité CTE WIND pour son design.

Les parcs éoliens de première génération en Europe vieillissent. Selon Windeurope, plus de 30 GW de capacité éolienne terrestre atteindront la fin de leur durée de vie normale de 20 ans au cours des prochaines années. À ce stade, les exploitants et les propriétaires de parcs éoliens sont confrontés à des décisions importantes : décommissionnement, extension de la durée de vie ou repowering. Alors que les fabricants, les fournisseurs de services O&M et les organismes d’inspection se concentrent principalement sur les parties visibles de l’installation, CTE Wind International, un cabinet d’ingénierie de premier plan spécialisé dans la conception des fondations des éoliennes, s’est spécialisé dans les projets de repowering et d’extension de la durée de vie des fondations. Avec une expérience dans de nombreux projets en France, en Belgique, en Suède, en Norvège et dans d’autres pays, l’équipe de CTE Wind peut offrir des services personnalisés pour des solutions spécifiques au projet. Trois variantes sont examinées :

1. Remplacement complet de l’installation existante par des installations plus grandes

La première option, bien que la plus coûteuse, consiste à remplacer d’anciennes éoliennes par des modèles plus puissants et plus efficaces. Les innovations dans la technologie éolienne ont considérablement augmenté les performances des nouvelles installations par rapport aux conceptions plus anciennes. Avec le repowering, les anciennes éoliennes sont mises hors service et généralement remplacées par de nouvelles, plus puissantes. Cela conduit généralement à une augmentation significative de la capacité de production (en MW) et à une multiplication de la production d’électricité, car les nouvelles éoliennes produisent plus d’énergie par unité de capacité. Cependant, les nouvelles installations sont rarement situées exactement aux mêmes emplacements. Du point de vue du concepteur de fondations, il s’agit d’un nouveau projet « Greenfield Â».

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2. Extension de la durée de vie sans modifications de l’installation existante

Une approche pour prolonger la durée de vie des éoliennes consiste à soumettre les installations existantes à une rénovation générale et à évaluer la possibilité de continuer à les exploiter sans modifications structurelles. Dans ce cas, la fondation est soumise à un examen approfondi pour garantir sa capacité à résister aux charges supplémentaires jusqu’ici non prises en compte qui se produiront à l’avenir. Les ingénieurs de CTE Wind évaluent l’intégrité structurelle de la fondation en fonction des charges anciennes et nouvelles ainsi que de la conception de fondation effectivement réalisée. Si nécessaire, les ingénieurs peuvent recommander des ajustements de la construction pour garantir une durée de vie prolongée. De cette manière, les propriétaires peuvent continuer à exploiter leurs parcs éoliens plus longtemps et maximiser leur retour sur investissement sans avoir à investir dans de nouvelles éoliennes ou composants.

3. Amélioration des performances avec ou sans extension de la durée de vie par remplacement de composants

Une autre approche consiste à remplacer des composants individuels de l’éolienne pour augmenter les performances. Lorsque de vieilles installations sont mises à niveau avec de nouvelles technologies et des composants plus efficaces, les performances de l’éolienne augmentent. Cependant, cela peut également entraîner des charges plus élevées sur la fondation, nécessitant une réévaluation. CTE Wind International possède une vaste expérience dans la conception de fondations d’éoliennes et est capable d’analyser l’intégrité structurelle de la fondation et, le cas échéant, de recommander des ajustements pour faire face aux charges supplémentaires. Cette méthode permet une solution performante et économiquement viable, améliorant l’efficacité et la rentabilité de l’installation éolienne. Une extension de la durée de vie peut également être envisagée.

En conclusion, prolonger la durée de vie des éoliennes terrestres est une tâche complexe qui nécessite expertise, expérience et technologies de pointe. CTE Wind International est le partenaire idéal pour aider les exploitants et les propriétaires à tirer le meilleur parti de leurs installations éoliennes en termes de production d’énergie et de retour sur investissement. Une analyse approfondie et une planification méticuleuse sont essentielles pour réussir à prolonger la durée de vie des éoliennes terrestres et à garantir une utilisation durable de l’énergie propre et renouvelable pour l’avenir.

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À propos de CTE Wind International  CTE Wind est une société d’ingénierie et de conseil spécialisée dans la conception de fondations d’éoliennes. CTE Wind International est le siège social de toutes les activités liées à l’énergie éolienne et a été fondée en 2003. Avec nos sept bureaux répartis sur quatre continents, nous pouvons nous targuer d’un solide bilan de plus de 27 000 fondations d’éoliennes (en 2023), fruit du travail exceptionnel de nos ingénieurs en matière de conception des fondations et de conseil géotechnique.

Le Soft-Spot® de CTE Wind offre une réponse aux besoins du monde d’aujourd’hui. Son succès n’est pas seulement dû au nouveau design, il est surtout le produit des exigences croissantes imposées par les projets et de l’augmentation de la taille des turbines. CTE Wind maîtrise parfaitement ces nouvelles contraintes.

La Richardais (FRA) – CTE Wind International, expert en design de fondation d’éoliennes, a su s’adapter aux demandes actuelles avec le Soft-Spot®, marque déposée et brevetée en France (et bientôt dans le reste du monde). Aujourd’hui, dans le monde750 turbines bénéficient de cette solution économique. Plus de la moitié des 50 projets réalisés à l’aide du Soft-Spot® est située en France.

Réduction des coûts

Le succès de la compagnie de génie civil CTE Wind ne repose pas seulement sur le Soft-Spot® mais principalement sur la maîtrise des exigences accrues des constructeurs éoliens. Les parcs éoliens doivent d’être conçus dans un soucis d’économie de ressources et de manière à ce que la construction soit la plus rapide possible, deux facteurs déterminant le coût des fondations d’éoliennes.

De plus, la hauteur des turbines augmente sans cesse et c’est aussi pourquoi les développeurs s’adressent à CTE Wind. Il y environ 5 ans, la hauteur des moyeux variait entre 80 et 90 mètres. Aujourd’hui, la hauteur moyenne des moyeux des projets traités par CTE Wind varie de 110 à 120 mètres. Certains designs sont même réalisés pour des projets dont la taille est bien au-dessus de la moyenne. A ce jour, la plus grande hauteur de moyeux pour laquelle CTE Wind a réalisé le design de fondation est située en Allemagne à Salzgitter et mesure 166 mètres.

Adapter le design aux conditions du sol

CTE Wind adapte le design des fondations aux conditions du sol et respecte les standards nationaux et internationaux applicables. CTE Wind a conçu le Soft-Spot® afin d’éviter la construction de fondations trop larges et privilégier l’économie des ressources. La construction de ce type de fondation est simple et permet d’économiser jusqu’à 15% de volume de béton et de réduire le poids des armatures de 7 à 9%. La réduction du diamètre de la fondation diminue également les travaux de terrassement et permet de limiter la surface utile.

Une hauteur de moyeu accrue augmente la productivité des éoliennes. CTE Wind France propose une conception de fondation avec une base plus longue pour améliorer l’efficacité des turbines.

La Richardais – Une hauteur de moyeu plus élevée permet d’augmenter l’efficacité et la productivité des éoliennes grâce à des pales plus longues, mais parfois, la hauteur de tour disponible chez les fabricants d’éoliennes ne le permet pas. Lorsqu’une tour trop courte empêche d’atteindre la hauteur de construction maximale autorisée, une solution simple est nécessaire. CTE Wind France, expert en conception de fondations pour les éoliennes, propose une solution de conception de fondation avec une base plus longue pour améliorer l’efficacité du parc éolien.

Jusqu’à 10 mètres de plus 

En s’inspirant de la réussite du projet Treillay en France, qui utilisait une cage d’ancrage allongée, des boulons de 9,5 mètres de long ont récemment été utilisés en Pologne. La solution implique la reconfiguration de la cage d’ancrage avec des boulons plus longs, sans modifier la tour elle-même. Ces solutions éprouvées permettent non seulement d’atteindre des hauteurs de moyeu plus élevées, mais également d’utiliser des pales de turbine plus grandes et plus longues, ce qui se traduit par une amélioration de l’efficacité aérodynamique. En utilisant une base surélevée en combinaison avec une “fondation décalée vers le haut”, la tour est “poussée” vers le haut jusqu’à 10 mètres, ce qui permet à la nacelle d’atteindre des vitesses de vent plus élevées et plus stables.

Conception FEM de la cage d’ancrage  Un aspect essentiel des fondations plus hautes est la connexion entre la fondation et la tour. Idéalement, les deux solutions sont combinées pour éviter les fissures. En plus de la conception de la fondation, CTE Wind France fournit également la conception FEM pour la cage d’ancrage allongée et produit les plans détaillés. Notre équipe internationale d’ingénieurs s’efforce de proposer des solutions spécifiques au projet qui garantissent un résultat sûr et rentable. De plus, CTE Wind vous accompagne jusqu’à la fin de la construction.

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À propos de CTE Wind International  CTE Wind est une société d’ingénierie et de conseil spécialisée dans la conception de fondations d’éoliennes. CTE Wind International est le siège social de toutes les activités liées à l’énergie éolienne et a été fondée en 2003. Avec nos sept bureaux répartis sur quatre continents, nous pouvons nous targuer d’un solide bilan de plus de 27 000 fondations d’éoliennes (en 2023), fruit du travail exceptionnel de nos ingénieurs en matière de conception des fondations et de conseil géotechnique.

Moins d’acier d’armature et de béton grâce à un diamètre de fondation plus petit. La formule simplifiée de la solution Soft-Spot® pour réduire l’empreinte carbone et les coûts de construction des fondations des éoliennes.

La Richardais (FRA) – La solution Soft-Spot® optimise l’utilisation des ressources dans la construction des fondations. En intégrant des connaissances éprouvées en matière de construction statique, une couche souple (EPS) est placée sous le centre de la fondation, dirigeant les forces de l’éolienne de manière circulaire dans le sol. Cela permet d’économiser environ 15 % de béton et jusqu’à 10 % d’acier d’armature, voire plus en fonction de la nature du sol. De plus, la surface requise est réduite par rapport à une fondation plate traditionnelle.

Utilisé dans le monde entier

Un projet en Thaïlande illustre l’efficacité du Soft-Spot®. À l’origine, une fondation plate de 1 192 mètres cubes de béton et d’un diamètre de 27,4 mètres était prévue. Grâce à l’utilisation du Soft-Spot®, le diamètre a pu être réduit à 24,5 mètres, ce qui a permis d’économiser 210 mètres cubes de béton (-18 %) et 11 tonnes d’acier d’armature (-9 %) par installation, en fonction de la nature du sol. Les économies de matériaux et de main-d’Å“uvre ont entraîné une réduction des émissions de CO2 d’environ 72 tonnes par fondation, y compris la couche souple EPS. Plus de 1500 éoliennes à travers le monde utilisent déjà la solution écoresponsable Soft-Spot®. Elle est particulièrement avantageuse sur les sols sujet à la flottaison due à une nappe d’eau élevée. Cette approche innovante réduit également les coûts de démontage et augmente l’efficacité, sans nécessiter de transports coûteux ni d’améliorations onéreuses du sol. La solution Soft-Spot® de CTE Wind France est une méthode simple et efficace pour répondre à la demande croissante de fondations plus grandes et plus abordables pour les éoliennes.

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