installation

Cette étape se déroule sur une durée généralement comprise entre 6 et 9 mois. L'installation d'éoliennes comportent 2 phases principales :

La distance entre le parc éolien et le poste source détermine la faisabilité du projet.

Construction, enfouissement et raccordement des lignes acheminement l’électricité produite par les éoliennes vers le poste de transformation

• du réseau interne au parc (relier les éoliennes entre elles et au poste de livraison)
• du réseau externe du raccordement au réseau EDF

Tous les câbles circulent dans une tranchée réalisée à la pelle mécanique (courte distance) ou à la trancheuse (longue distance). Les tranchées longent généralement les chemins reliant les éoliennes, mais elles peuvent aussi traverser plein champ, la profondeur minimale d’enfouissement devant être compatible avec les activités agricoles (environ 130cm).

Les chemins d’accès aux éoliennes sont de type « stabilisées » (4.5 m de largeur) pour supporter le poids des camions tout en étant démontables. Après les travaux, le flux de véhicules engendré par le parc est limité à la maintenance soit en moyenne un véhicule léger par mois.

• construction des voies d'accès et des aires de montage des aérogénérateurs
• renfort des routes permettant le passage des porte-chars jusqu'aux aires de montage
• élargissement des virages
• aire de retournement
• aires de vie durant le chantier
• aires de stationnement visiteurs
• élagage - débroussaillement - déboisement
• drainage, talus
• réfection de la voirie (choix de la saison de manière à minimiser les risques liés aux intempéries)

L’emprise au sol correspond au carré de la fondation au pied de l’éolienne et de la surface de grutage nécessaire à la maintenance. La surface totale représente environ 1000 m² (200 m² de fondation et 800 m² de surface de grutage)

Aire de grutage

C'est la phase du chantier établissant les fondations des aérogénérateurs

Fondation en béton avant la construction d'une éolienne

Il existe 2 principaux types de fondations (appelés aussi massifs) :

• les fondations superficielles (ou massifs gravitaires), lorsque le sol d'assise est homogène et de bonne portance
• les fondations sur pieux, lorsque le sol d'assise présente une portance trop faible et que le bon sol se trouve à une profondeur importante, de l'ordre de plus de 15m

Dans certains cas intermédiaires, il est possible de procéder à un renforcement mécanique du sol d'assise afin de pouvoir réaliser des fondations superficielles.

Les fondations superficielles sont composées d'une assiette en partie inférieure, surmontée d'un socle incluant une pièce d'interface (virole ou cage d'ancrage) sur laquelle la tour de l'éolienne sera boulonnée.

Pour une éolienne standard de puissance nominale 2MW, voici les ordres de grandeurs concernant les fondations superficielles :

• diamètre d'asiette : de 14m à 20m
• hauteur massif : de 2,5m à 4m
• volume de béton : de 250m³ à 400m³
• quantité de ferraillage : de 30t à 48t (hors virole / cage d'ancrage, qui pèsent entre 12t et 16t)
• formes courantes de l'assiette : circulaire, octogonale, carré

Les fondations sur pieux sont composées d'un massif de liaison ressemblant à une fondation superficielle, reposant sur des pieux généralement disposés en cercle sous le massif. Les pieux sont forés jusqu'à atteindre le bon sol (+ une profondeur d'ancrage dans ce bon sol), et assurent la transmissions des efforts entre le massif (où l'éolienne est fixée) et le bon sol.

Pour une éolienne standard de puissance nominale 2MW, voici les ordres de grandeurs concernant les fondations sur pieux :

• diamètre d'assiette : de 12m à 15m
• hauteur massif : de 3m à 4m
• volume de béton (hors pieux) : de 250m³ à 350m³
• quantité de ferraillage (hors pieux) : de 30t à 42t (hors virole / cage d'ancrage, qui pèsent entre 12t et 16t)
• nombre de pieux : 10 à 12
• diamètre des pieux : 800mm à 1000mm
• profondeur des pieux : de 10m à 30m

Dans le cas où le bon sol est proche de la profondeur d'assise voulue (jusqu'à 2m environ), on peut réaliser une simple substitution de sol. La couche superficielle du sol est retirée pour atteindre le bon sol puis il est substitué à l'aide de gros béton ou de GNT compactée (Grave Non Traitée) par exemple. Dans le cas où le bon sol est trop profond, ou si il présente une altimétrie très variable, on peut avoir recours à des systèmes d'inclusions rigides ou de colonnes à modules contrôlés par exemple.

En phase de conception du projet (souvent après obtention des autorisations de construire), une étude géotechnique est réalisée au droit de chaque éolienne (mission G12 selon la norme NFP 94-500) . Cette étude consiste à caractériser par le biais de sondages et d'essais de laboratoire les propriétés mécaniques du sol depuis sa surface jusqu'en profondeur. Les résultats de cette étude permettront par la suite au BET de réaliser le choix du type de fondation (gravitaire ou sur pieux), et d'en réaliser le dimensionnement et les plans d'exécutions.

Selon les données bibliographiques disponibles sur la géologie du site et les potentiels risques en présence (voir entre autre la base de données nationale du BRGM), le nombre, le type et la profondeur des sondages sont choisis afin de pouvoir déterminer suffisamment précisément le sous-sol de chaque fondation. Il s'agit généralement de réaliser pour chaque éolienne, sur l'emprise de la future fondation :

• 1 sondage destructif avec essais pressiométriques, qui mesure, à intervalle de 1 à 2m lors du forage, les paramètres de comportement mécaniques du sol (statique et dynamique)
• 1 sondage destructif simple, avec enregistrement des paramètres de forage, qui permet de vérifier par rapport au premier sondage que le sol est homogène (pas de zone altérée ou de vide)

Lorsque des anomalies sont détectées pendant les sondages, des forages géologiques supplémentaires sont réalisés afin d'affiner les connaissances du sous-sol en présence. L'utilisation de mesures géophysiques peuvent être utilisées en complément (par exemple les ondes MASW).

Lors des différents sondages, les éventuels niveau d'eau rencontrés sont notés afin d'évaluer le risque de remontées de nappe phréatiques. Si les niveaux sont trop proches de la surface, la réalisation d'une étude hydrogéologique peut être nécessaire afin de déterminer les niveaux extrêmes que pourra atteindre la nappe. Si les niveaux exceptionnels de la nappe dépassent l'assise de la fondation, ce paramètre est pris en compte afin d'adapter le dimensionnement des fondations (compensation de la poussée d'Archimède engendrée et de la classe de béton selon l'agressivité des eaux).

à compléter - page à part sur la conception technique du parc (fondations, voiries, réseau électrique,…)

Une fouille est ouverte afin d'y couler le béton de propreté, sur lequel la fondation sera construite. Avant de couler le béton de propreté, le fond de fouille est contrôlé par un géotechnicien et un bureau de contrôle technique, afin de valider que le sol en présence est bien conforme aux hypothèses géotechniques utilisées pour dimensionner la fondation.

Dimensions moyennes des fouilles d'éoliennes :

• profondeur : de 2m à 4m
• diamètre fond de fouille : de 16 à 22 mètres
• volume de déblai : de 700m³ à 2000m³

Les parois des fouilles sont la plupart du temps talutées, afin d'éviter leur effondrement et de limiter les risques en cas de chute accidentelle dans la fouille. Par mesure de sécurité, la fouille est balisée.

Le ferraillage d'un massif d'éolienne est compose de 3 parties :

• la nappe inférieure (liée aux pieux le cas échéant)
• le socle (incluant l'interface d'ancrage avec l'éolienne)
• la nappe supérieure

Selon le design et la forme de la fondation, les nappes inférieures et supérieures peuvent être composée de ferrailles droites croisées à 90° (trelli droit), ou de cerces circulaires reposant sur des barres radiales (cas des massifs circulaires ou octogonaux).

Avant de débuter le ferraillage, la dalle de béton de propreté a été réalisée, et l'axe de l'éolienne implanté.

Les ferrailles sont livrées découpées et formées selon les plans d'exécution. Lors de leur mise en place, elles reposent en partie inférieure sur des cales afin de respecter un enrobage de 50mm. Les ferrailles sont fixées les unes aux autres par des ligatures (fil de fer enroulé) et à l'aide de supports en fers à béton pour la nappe supérieure.

Afin de pouvoir fixer l'éolienne sur la fondation, et d'assurer une bonne transmission des efforts de l'éolienne à la fondation, une interface d'ancrage est incluse dans la fondation. Cette interface est fournie par le constructeur des éoliennes, mais mise en place par le génie civiliste.

Généralement on retrouve 2 systèmes chez les constructeurs d'éoliennes :

• la virole d'ancrage (pièce mécano/soudée monobloc), constituée d'une bride inférieure, d'une tôle épaisse roulée/soudée et d'une bride supérieure ou bride d'ancrage sur laquelle la tour viendra se visse)
• la cage d'ancrage (système en kit à monter au moment du ferraillage), composée d'une bride inférieure (ou d'une petite virole d'ancrage), de tiges filetées et d'une bride d'ancrage

Dans les 2 cas, la pièce est intégrée au ferraillage et partiellement coulée dans le béton.

La planéité de la bride d'ancrage est systématiquement contrôlée avant et après coulage de la fondation, afin de garantir la verticalité de la tour de l'éolienne!

Le transport des aérogénérateurs est opéré par convoi exceptionnel (environ 7 convois routiers pour une éolienne)

Assemblage d'une éolienne Enercon E70-4 à Magedeburg (Allemagne)

L’érection des éoliennes est une opération complexe et coûteuse car elle nécessite déplacer à de grandes hauteurs des masses importantes. Cette opération se décompose en plusieurs étapes :

• Le mât est érigé en plusieurs morceaux à l’aide d’une grue.
• La nacelle est ensuite fixée au mât
• On lève alors la génératrice pour la placer dans la nacelle, puis est boulonnée à celle-ci
• Enfin, les pales sont assemblées au rotor au sol et l’ensemble est hissé puis fixé au rotor de la génératrice ou du multiplicateur

Les travaux d’érection d’une éolienne peuvent être réalisés en 6 jours, durée à multiplier par le nombre d’éoliennes à monter. Les travaux sont tributaire du vent, en effet le levage des éoliennes ne s'effectuer qu’avec une vitesse de vent inférieur à 10 m/s.

Le raccordement électrique est un critère, primordial pour la rentabilité d’un projet éolien, dépend de la distance au poste de raccordement. Au-delà d’une distance de 10km au poste source, les surcoûts deviennent très importants pour l’opérateur. En France, le raccordement doit faire l’objet d’une demande d’étude à Réseau de Transport et d’Electricité (RTE).

La certification est effectuée par un organisme indépendant de tous les acteurs du chantier (certification et conformité du déroulement du chantier et des installations).

A la fin de la procédure de travaux et après une phase de tests de plusieurs semaines le parc éolien est connecté au réseau et entre alors en production et la mise en service industrielle est déclarée auprès d'EDF.

• Conduite d'un projet éolien