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EN MER DU NORD, RETOURS D'EXPÉRIENCE SUR L'INSTALLATION DE PARCS ÉOLIENS
18/04/2018

EN MER DU NORD, RETOURS D'EXPÉRIENCE SUR L'INSTALLATION DE PARCS ÉOLIENS


Mise en place d’un monopieu durant lacampagne d’installation de Horns Rev 3.
Champ éolien en mer du Nord.
Plateforme du poste de transformationdu champ éolien Merkur, surcargo-barge.
© GeoSea et Deme GroupNavire ayant été utilisé lors des campagnes de construction des champs éoliensRentel et Horns Rev 3.
Monopieu dans le yard de fabrication –projet Horns Rev 3.
Plateforme du poste de transformationdu champ éolien Merkur, avantinstallation sur site.

L’entreprise G-Octopus (groupe Cathie Associates) a développé un savoir-faire reconnu dans l’instrumentation de pieux battus. Un atout pour l’industrie française en vue du développement
des futurs parcs éoliens offshore français.

Créée en 2002, G-Octopus s’est spécialisée depuis 15 ans dans l’instrumentation de fondations
offshore, d’abord à destination de l’industrie pétrolière et gazière, puis dans l’industrie éolienne offshore.
En effet, depuis 2011, l’entreprise a adapté ses techniques à l’industrie éolienne offshore afin d’accompagner le développement des projets européens, notamment au Royaume-Uni, en Allemagne et au Danemark. Aujourd’hui, l’entreprise G-Octopus est en particulier spécialisée dans l’instrumentation sous-marine.
Malgré les contraintes spécifiques aux chantiers éoliens offshore, liées aux dimensions hors norme des pieux et des outils d’installation, et en dépit des difficultés d’accès aux sites dans des conditions de mer souvent délicates, l’entreprise a su faire évoluer ses méthodes d’instrumentation afin de garantir le meilleur succès des opérations de contrôle en phase de battage.
Elle s’est également adaptée à la multiplication des projets et à l’évolution considérable des moyens mis en oeuvre par l’industrie, pour répondre à des demandes en énergie de plus en plus importantes.
À l’image des fondations, les outils d’installation et de mesure ont dû suivre l’évolution des champs éoliens offshore, dont les turbines atteignent aujourd’hui des dimensions vertigineuses et visent des rendements comparables à ceux des centrales nucléaires.
Compte tenu des faibles profondeurs d’eau, le type de fondation le plus couramment utilisé pour les champs éoliens en Europe du Nord est le pieu métallique battu
à fond ouvert. Il s’agit de tubes en acier aux diamètres variant d’un à plusieurs mètres et aux longueurs pouvant atteindre 90 m en fonction des terrains et des charges à reprendre. L’instrumentation permet de vérifier que l’intégrité et la capacité portante du pieu sont
préservées lors des opérations d’installation.

 

TROIS PROJETS D’INSTRUMENTATION  SOUS-MARINE


En 2017, G-Octopus a été retenue par Geosea NV (groupe
Deme) pour la réalisation de trois projets d’instrumentation sousmarine.
Deux d’entre eux concernaient les pieux de fondation des turbines elles-mêmes, et le troisième,
ceux d’une plateforme destinée à supporter un poste de transformation électrique.
Les instruments utilisés – accéléromètres et jauges de contraintes, de types très particuliers suite à la nécessité d’un échantillonnage à haute fréquence et aux accélérations intenses (pouvant dépasser
les 1 000 g) – ont été produits par PDI (Pile Dynamic Inc.), fabricant mondialement réputé d’équipements de contrôle de fondations profondes. Ces instruments ont
ensuite été ajustés, installés et opérés avec succès par G-Octopus.
Les méthodes de fixation des capteurs et des câbles ont été étudiées et adaptées dans chaque

cas pour ne pas affecter l’intégrité des pieux, tout en garantissant la pérennité et la validité des mesures.
Les pieux ont été instrumentés sur les yards de fabrication avant leur embarquement sur les navires
d’installation. Le risque existait que les instruments de mesure soient endommagés lors des opérations
de levage et de manutention.
La position des capteurs et des câbles le long du fût des pieux tout comme leur sécurisation ont été étudiées au regard de l’expertise acquise par G-Octopus, afin d’éviter toute interaction ou dommage
lors des opérations de transport et de mise en place et de
garantir la pérennité et la validité des mesures, y compris une fois les
capteurs immergés. Les opérations de mesure en cours de battage ont dû composer
dans les trois cas avec un planning d’opérations dicté par des conditions marines et météorologiques parfois délicates. Les attentes différaient pour chacun des projets en matière d’exploitation des
résultats fournis par l’instrumentation, comme détaillé ci-après pour chacun des projets présentés.
Les opérations d’installation des monopieux se sont déroulées entre juillet et septembre 2017, à environ 34 km au large des côtes belges.
Les monopieux ont été fabriqués au SIF Terminal, dans le port de Rotterdam (Pays-Bas), où ils ont également été pourvus d’instruments par les équipes de G-Octopus.
Leur transport sur site et leur installation ont été pris en charge par l’Innovation, barge d’installation auto-élévatrice opérée par
GeoSea NV.
L’instrumentation de trois monopieux en cours de battage a permis de vérifier le comportement
du sol au battage sur des positions présélectionnées en fonction de leur contexte géotechnique. Les
analyses des données ont été réalisées a posteriori depuis les bureaux
de G-Octopus.
Les opérations d’installation des monopieux ont débuté en octobre 2017 et pris fin début janvier 2018.
Les monopieux ont été fabriqués sur le yard de fabrication
de EEW, dans le port de Rostock (Allemagne), où ils ont également été instrumentés par les équipes de G-Octopus. Leur transport s’est effectué en deux temps : d’abord par cargo-barge jusqu’au port d’Esbjerg (Danemark), puis via l’Innovation jusqu’au site de construction. Les opérations d’installation ont été réalisées depuis ce même navire, à environ 20 km des côtes danoises.

 


DANEMARK : HORNS REV 3
• 49 turbines de 187 m de hauteur totale
• 164 m de diamètre de rotor
• 8 MW de puissance par unité
• Fondations sur monopieux de 6,5 m
de diamètre, 40 à 50 m de longueur,
installés à l’aide d’un marteau
hydraulique IHC S-3000


L’instrumentation de quatre monopieux a été réalisée sur des positions également sélectionnées au préalable, avec pour objectif de vérifier en priorité les contraintes subies par les pieux lors du battage et de valider les prédictions de fatigue de l’acier calculées à l’avance en bureau d’études. Les opérations d’installation de la plateforme du poste de transformation se sont déroulées en octobre 2017. Les pieux ont été fabriqués sur le yard de Iemants Steel
Constructions dans le port d’Anvers (Belgique). Ils ont ensuite été transportés avec la plateforme jusqu’au port d’Eemshaven aux Pays-Bas (point de mobilisation pour les installations
en mer) où l’installation des capteurs et câbles sous-marins a été réalisée par les équipes de
G-Octopus. L’ensemble a rejoint le site d’installation situé à environ 45 km au large des côtes allemandes, où il a été pris en charge par le navire de construction Oleg-Strashnov, opéré par Seaway
Heavy Lifting (groupe Subsea 7). L’instrumentation des 4 pieux de fondation a été effectuée en cours de battage, puis lors d’essais de sur-battage. La longueur des pieux ayant été
optimisée, les essais de sur-battage avaient pour but de démontrer l’augmentation de la capacité portante dans le temps par cicatrisation des sols. Le design étant
réalisé sur la base des Eurocodes, le test exhaustif de l’ensemble des pieux a permis de réduire les
facteurs de sécurité.
Les données ont été analysées par G-Octopus directement après chaque phase de battage sur
site. L’instrumentation des pieux a également permis de contrôler en direct les niveaux de contraintes exercées sur les pieux au moment  du battage.


ALLEMAGNE : MERKUR
• Poste de transformation
connecté à 66 turbines de 6 MW
• Fondé sur 4 pieux de 2,4 m de
diamètre et 82,3 m de longueur
installés à l’aide d’un marteau
hydraulique IHC S-2500



Alexandre Crochelet
Responsable des opérations de
G-Octopus, et Dr Emilio Nicolini
Gérant et directeur de l’ingénierie
de G-Octopus SARL

 


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