Les systèmes photovoltaïques flottants (FPV) sont une alternative énergétique innovante, particulièrement adaptée aux zones où la disponibilité des terres est limitée. Toutefois, leur efficacité repose sur un ancrage fiable, garantissant leur stabilité face aux caractéristiques de site et aux conditions environnementales. En solaire flottant, le choix des technologies et méthodes d’ancrage dépend de divers facteurs tels que la profondeur de l’eau, la nature du sol et les conditions météorologiques locales.
Chez Ciel & Terre, en tant qu’experts reconnus du photovoltaïque flottant, nous maîtrisons l’ensemble de ces paramètres et concevons des solutions d’ancrage sur mesure, adaptées à chaque site. Cet article explore les différentes technologies et méthodes d’ancrage que nous utilisons pour optimiser la performance et la pérennité des installations FPV.
Technologies d’ancrage dans le solaire flottant
Ancres à vis, à plateau et corps mort : adapter la solution au type de sol
L’ancrage des centrales solaires flottantes repose principalement sur quatre grandes catégories de solutions adaptées aux conditions du site :
- l’ancrage à vis,
- dl’ancrage avec corps mort,
- l’ancrage à plateau
- et l’ancrage su piliers.
Pour choisir la bonne technologie d’ancre nous évaluons précisément la nature du sol afin de recommander ce type d’ancrage lorsqu’il est le plus adapté.
Les ancres à vis
L’ancrage à vis est privilégié pour les sols cohésifs, tels que l’argile, les limons ou les substrats rocheux. Il peut être installé à l’aide d’une tarière montée sur une excavatrice, d’un trépied développé par Ciel et Terre ou par des plongeurs. Cette solution est souvent retenue pour les ancrages en berge et sur le fond.
Les ancres à plateau
L’ancrage à plateau consiste à utiliser des ancres à grande surface portante, souvent en fonte. Tout d’abord, nous enfonçons l’ancre avec un effet de poussée, et nous l’installation ensuite en appliquant une tension qui va redresser le plateau et ainsi compacter le sol afin de stabiliser l’ancre.
Ce type d’ancrage est particulièrement efficace dans les sols meubles et permet une très bonne résistance aux tensions axiales, ce qui le rend adapté aux plans d’eau soumis à des courants forts ou à des fluctuations importantes du niveau d’eau.
Les ancres par corps morts
L’ancrage par corps mort repose traditionnellement sur l’utilisation de blocs de béton ou de masses métalliques. Cette méthode est plus adaptée aux environnements où il n’est pas possible de perforer le sol avec par exemple un revêtement liner ou par la proximité avec des nappes phréatiques par exemple.
Ancrage sur piliers : une solution face aux variations de niveau d’eau fréquentes
Enfin, l’ancrage sur piliers est une alternative particulièrement adaptée aux zones à faible profondeur et aux sites où les fluctuations du niveau d’eau sont fréquentes, comme en milieu nearshore. Ce type d’ancrage permet une grande adaptabilité aux fluctuations hydrologiques tout en maintenant la stabilité du système flottant, notamment en réduisant les contraintes sur les lignes d’amarrage. En effet, cette méthode maintient les lignes sur le même niveau d’élévation que l’îlot et permet ainsi d’avoir des lignes toujours tendues.
Nous avons notamment déployé ce type de solutions pour des projets comme Changbin situé dans une baie industrielle à Taiwan, mais également sur des bassins destinés à la pisciculture. Dans ces deux cas, l’ancrage pilier était tout à fait adapté permettant d’accompagner la centrale au gré des variations de niveau d’eau afin qu’elle repose ensuite sur le sol lors des marées.
Méthodes d’ancrage : analyse et conception fiable
L’importance de l’analyse du site dans le design d’ancrage
Le choix de la méthode et de la technologie d’ancrage dépend du site et de ses contraintes spécifiques. Une analyse approfondie des données d’entrée du site est essentielle pour concevoir un ancrage optimal. Parmi ces données, certaines sont indispensables au bon dimensionnement de l’ancrage :
- La bathymétrie et la topographie permettent d’évaluer la configuration du fond et les variations de profondeur.
- Les fluctuations du niveau d’eau influencent directement la tension exercée sur les lignes d’amarrage et doivent être prises en compte dans leur dimensionnement.
- L’analyse des courants permet d’anticiper les forces dynamiques qui s’exerceront sur le système flottant.
- Par ailleurs, les études géotechniques, comme les missions type G2-AVP, sont nécessaires pour déterminer la capacité du sol à supporter différents types d’ancrages, notamment les ancres à vis ou à plateau.
- Enfin, la pression dynamique exercée par les vents et les vagues doit être modélisée afin de garantir la stabilité et la durabilité du système.
Chez Ciel & Terre, nous utilisons ces données comme base de conception pour chacun de nos projets d’ancrage, en mobilisant nos outils de simulation spécifiques et notre savoir-faire éprouvé.
L’ancrage en berge ou au fond : choisir la bonne configuration
La première méthode : l’ancrage en berge
L’ancrage en berge consiste à fixer les lignes d’amarrage sur la rive ou à proximité du pourtour du plan d’eau. Cette solution est généralement privilégiée pour les lacs assez profonds, lorsque les distances entre les ilots et la berge le permette car moins onéreux, et lorsque l’accès à la berge est aisé. Elle peut être réalisée à l’aide de vis, de plateaux, de pieux battus ou d’ancrages chimique.
La seconde méthode : l’ancrage au fond
Cette technique consiste à poser des points d’ancrage directement sur le lit du plan d’eau. Généralement, cette méthode nécessite l’utilisation de barges flottantes pour installer les ancres au fond du lac. Elle peut s’appliquer à des sites dont les profondeurs sont assez importantes lorsque l’ancrage en berge n’est pas possible notamment lorsque le projet est composé de plusieurs ilots. L’ancrage au fond permet également d’absorber d’importantes fluctuations du niveau de l’eau. Différents types d’ancrages sont possibles, notamment l’utilisation de corps morts, d’ancres à vis ou à plateau pour assurer une fixation efficace.
Ancrage hybride : combiner berge et fond pour s’adapter à la topographie du site
Dans certains cas, la typologie du site rend pertinent le recours à un système d’ancrage hybride, combinant à la fois un ancrage en berge et un ancrage au fond. Ce type de configuration est souvent utilisé lorsque la centrale solaire flottante est positionnée près des berges sur certains de ses côtés, tandis qu’elle reste éloignée des rives sur d’autres. Cette approche permet d’optimiser la conception du système d’amarrage en s’adaptant aux conditions physiques réelles du plan d’eau.
Chez Ciel & Terre, nous privilégions cette solution lorsqu’elle permet de minimiser les longueurs de lignes d’amarrage, d’équilibrer les efforts mécaniques et de réduire les coûts d’installation, tout en assurant une stabilité maximale du système. Grâce à notre maîtrise des différentes technologies d’ancrage (ancres à vis, à plateau ou par lest) et à nos outils de conception, nous dimensionnons chaque composant de manière précise selon les contraintes spécifiques de chaque zone de fixation. L’ancrage hybride représente ainsi une solution flexible et éprouvée pour sécuriser les systèmes photovoltaïques flottants sur des sites complexes.
Les outils de modélisation pour la conception de l’ancrage solaire flottant
La conception des systèmes d’ancrage repose sur des outils de modélisation permettant d’anticiper les sollicitations environnementales et de garantir leur intégrité structurelle. Chez Ciel & Terre, nous avons développé notre propre outil que nous combinons avec des analyses spécifiques conduites sur OrcaFlex pour analyser les forces exercées sur les lignes d’amarrage et optimiser leur disposition. AutoCAD est ensuite mobilisé pour concevoir des plans détaillés.
Notre approche de dimensionnement des systèmes d’ancrage repose sur une méthodologie certifiée par Bureau Veritas. Cette méthode intègre des hypothèses et des approches techniques qui ont été analysées par le bureau d’études Principia.
Par ailleurs, bien que la norme NR 493 de Bureau Veritas s’applique au secteur offshore, nous avons choisi de nous aligner sur ses exigences en matière de coefficients de sécurité. Cette exigence volontairement rigoureuse renforce la fiabilité de nos designs, tout en les adaptant spécifiquement aux contraintes du solaire flottant.
Études de Cas : Applications Réelles de l’Ancrage dans le Solaire Flottant
Avec plusieurs centaines de projets installés dans le monde, nous avons accumulé une solide expérience terrain dans la mise en œuvre de solutions d’ancrage pour le solaire flottant. Cette diversité de contextes nous permet aujourd’hui de relever des défis techniques variés, qu’il s’agisse de grandes profondeurs, de fortes fluctuations de niveau d’eau ou de sites difficiles d’accès. Voici deux exemples de projets qui illustrent notre capacité à adapter nos solutions aux conditions les plus complexes.
Projet de Maiwald : un amarrage en berge optimisé
Le projet de Maiwald, en Allemagne, a mis en œuvre un ancrage en berge avec une ligne « parabolique ». En effet, ce projet est installé sur un lac de carrière toujours en exploitation rendant inaccessible une partie des berges. Nos équipes d’ingénieurs ont donc composé avec l’environnement du site et conçu une ligne parabolique attachée aux 2 berges opposées et permettant ainsi à la centrale d’être attaché à cette parabole.
Cette méthode a permis d’optimiser l’ancrage de la centrale solaire flottante tout en réduisant la complexité du système d’amarrage.
Projet d’Alto Rabagão : ancrage au fond et en profondeur
Dans le cas des barrages, des défis spécifiques apparaissent, notamment en raison de la profondeur importante et des variations du niveau de l’eau. L’ancrage dans ces conditions doit être conçu pour résister aux courants, aux vagues et aux activités hydrauliques du barrage.
C’est le cas du projet d’Alto Rabagão, au Portugal. Celui-ci a nécessité un ancrage au fond, avec des points d’ancrage placés à 50 mètres de profondeur. La conception a également pris en compte une variation du niveau de l’eau pouvant atteindre 30 mètres, démontrant l’adaptabilité de nos solutions d’ancrage aux conditions extrêmes.
L’ancrage est un élément déterminant dans la réussite des projets de photovoltaïque flottant. Une sélection rigoureuse des technologies et des méthodes utilisées permet de garantir la durabilité et la performance des installations, même dans des environnements complexes. Grâce aux avancées en modélisation, aux outils de simulation intégrés à notre processus de conception, et à notre expertise reconnue, nous adaptons l’ancrage des centrales solaires flottantes à une grande diversité de sites, contribuant ainsi au développement des énergies renouvelables. De plus, les nouvelles méthodologies de conception et d’installation permettent de maximiser l’efficacité des systèmes d’ancrage, assurant leur pérennité et leur conformité aux exigences des normes internationales.
By Chloé, marketing
