Toutefois, le développement réussi de projets d'énergie marine, qu'il s'agisse de parcs éoliens en mer, de turbines marémotrices, de convertisseurs d'énergie par vague ou de systèmes thermiques océaniques, dépend fondamentalement d'études approfondies sur la viabilité des sites. Les relevés hydrographiques constituent le fondement de ces évaluations, fournissant les données précises sur les fonds marins et les colonnes d'eau nécessaires à la conception, à la construction et à l'exploitation à long terme des risques.

Comprendre les levés hydrographiques

Les relevés hydrographiques modernes utilisent une gamme de technologies de capteurs déployées à partir de navires d'arpentage, de véhicules sous-marins autonomes (AUV), de véhicules de surface sans pilote (USV) et d'aéronefs. Les échosounders multifaisceaux (MBES) sont l'outil standard pour la cartographie bathymétrique à haute résolution, l'émission de faisceaux en forme de ventilateur de impulsions acoustiques et la mesure du temps de déplacement bidirectionnel pour créer une représentation tridimensionnelle du fond. Les échosounders à faisceau unique fournissent un profil de densité inférieure le long d'une ligne unique, utile pour la reconnaissance ou l'eau peu profonde. Le sonar à balayage latéral génère des images de texture et d'objets du fond marin, complétant les données multifaisceaux pour la détection des obstacles.

L'exactitude et la fiabilité des données hydrographiques sont régies par des normes de l'Organisation hydrographique internationale (OHI), qui définit les classifications des ordres (p. ex., ordre exclusif, ordre spécial) en fonction des incertitudes verticales et horizontales admissibles. Pour les projets d'énergie marine renouvelable, un ordre spécial ou supérieur est souvent requis, avec des incertitudes verticales de moins de 0,25 m à 95 % de confiance. Les arpenteurs doivent également appliquer un contrôle rigoureux de la qualité, y compris l'étalonnage des capteurs, les lignes de vérification croisée et l'ajustement pour les marées et les profils de vitesse acoustique.

Technologies marines d'énergie renouvelable et leurs besoins hydrographiques

Les éoliennes en mer — monopilles à fond fixe, vestes ou plates-formes flottantes — exigent des connaissances détaillées sur la composition et la profondeur des fonds marins pour assurer l'intégrité des fondations. Les structures à fond fixe nécessitent généralement des profondeurs inférieures à 60 m, tandis que les éoliennes flottantes peuvent fonctionner dans des eaux plus profondes jusqu'à 1000 m, mais nécessitent toujours une bathymétrie précise pour la conception des systèmes d'amarrage et les voies de câbles. Les dispositifs d'énergie à marée, y compris les turbines à axe horizontal et vertical, sont installés dans des endroits où les courants sont forts (habituellement >2 m/s), ce qui rend les levés hydrographiques difficiles en raison des contraintes de positionnement des navires et des conditions environnementales dynamiques.

Critères de sélection du site éclairés par les données hydrographiques

La sélection d'un site viable pour la mise en valeur des énergies marines renouvelables implique un processus décisionnel à plusieurs critères, dans lequel les données hydrographiques jouent un rôle décisif.

  • Profondeur d'eau:[ Doit être dans la gamme opérationnelle de la technologie choisie tout en tenant compte de l'amplitude de marée, de la surtension et de l'élévation future du niveau de la mer.
  • Composition du plancher et propriétés géotechniques :[ Le type de sédiments détermine le type de fondation (p. ex., pieux entraînés compétents en sable dense, caissons d'aspiration en argile), faisabilité de l'enfouissement des câbles et risque de défilement.
  • Dangers de surface :[ Les boulons, les objets artificiels (câbles, pipelines, épaves) et les caractéristiques géologiques (défauts, poches de gaz) posent des risques d'installation.
  • Transport des courants actuels et des sédiments:[ Les profileurs de courant acoustique Doppler (ADCP) montés sur des navires de levé ou déployés sur des amarres mesurent les vitesses et les directions du courant variant en profondeur. Ces données permettent de déterminer le positionnement de la turbine, le potentiel de l'affouillement de fondation et la mobilité des sédiments.
  • Proximité de l'infrastructure:[ Les levés hydrographiques cartographient les câbles sous-marins, les pipelines et les structures offshore existants pour s'assurer que les nouveaux réseaux respectent les zones d'exclusion de sécurité et de réglementation.
  • Sensibilité environnementale :[ La cartographie de l'habitat à l'aide de données hydrographiques (p. ex. étendue des herbiers marins, récifs rocheux ou caractéristiques des bancs de sable) permet d'éviter les zones écologiquement sensibles et de soutenir les applications permises.

Les études de viabilité du site utilisent ces données hydrographiques en combinaison avec les données de la métopéenne (ondes, vent, marées) et les critères économiques (distance à la terre, coût de raccordement au réseau, accès au port) pour classer les sites potentiels.

Évaluations des incidences sur l'environnement et études de référence

Les relevés hydrographiques font partie intégrante de ces évaluations, fournissant des données de base sur les habitats des fonds marins, les propriétés des colonnes d'eau et les régimes hydrologiques. Pour les vents en mer, par exemple, le Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) aux États-Unis exige des relevés pour caractériser les habitats benthiques, identifier la présence d'espèces menacées ou menacées (comme les baleines noires de l'Atlantique Nord) et cartographier les habitats essentiels des poissons. Des exigences similaires existent au Royaume-Uni sous l'organisation de gestion des terres et des océans de la Couronne.

Intégration avec les levés géotechniques et géophysiques

Les levés hydrographiques ne fonctionnent pas isolément, car ils sont étroitement intégrés aux levés géotechniques (trous, CPT, essais en laboratoire) et géophysiques (profilage sous-fond, magnétométrie, potentiel spontané). La synergie est essentielle parce que la bathymétrie seule ne peut révéler la capacité portante des fonds marins ou la présence de poches de gaz peu profondes. Les profileurs subfondentiels (p. ex., chirp, étincelle, boum) utilisent des signaux acoustiques à basse fréquence pour représenter les couches de sédiments et identifier des caractéristiques telles que les canaux enfouis, les sédiments chargés de gaz ou les lentilles d'argile rapide. Ces informations sont essentielles pour la conception des fondations – les monopiles nécessitent des sables uniformes ou des argiles rigides à des profondeurs de 30 à 50 m, tandis que la pénétration des jambes en jute peut être compromise par des sables lâches.

Cadre réglementaire et normes régissant les levés hydrographiques

L'Organisation hydrographique internationale (OHI) publie le document S‐44, la version actuelle du document « S‐44 Edition 5.1.0 – Normes de l'OHI pour les levés hydrographiques », qui définit des normes minimales pour les divers ordres de levés. Pour les sites de éoliennes en mer et de turbines à marées, l'ordonnance spéciale ou l'ordonnance 1a est généralement requise, avec une incertitude verticale maximale admissible de 0,15 m et une incertitude horizontale de 2 m pour les ordres spéciaux. Les organismes nationaux comme l'Office hydrographique du Royaume-Uni (UKHO), le NOAA (Office of Coast Survey) aux États-Unis et l'Agence fédérale maritime et hydrographique (BSH) imposent des exigences supplémentaires, y compris la soumission de données de levés aux archives nationales et l'approbation de plans de levés.

Études de cas Démontrer l'impact des relevés hydrographiques

Les études de vitesse à haute résolution réalisées à partir de l'exploitation de l'habitat du poisson (au-dessus du sol) ont permis de déterminer les changements complexes de la technique de la navigation et de déterminer l'étendue des récifs de Sabellaria, ce qui a conduit à la micro-station des turbines pour minimiser les perturbations écologiques. De même, la classification détaillée des flux de retour a permis d'identifier les zones de tourbe et d'argile qui nécessitaient des outils spéciaux pour l'enfouissement. Les données de l'étude ont également permis de déterminer l'impact environnemental des études de l'habitat en délimiteant les aires de reproduction des poissons plats et en évaluant l'étendue des récifs de Sabellaria, ce qui a permis de réduire au minimum les perturbations écologiques.

Progrès technologiques dans les levés hydrographiques des énergies renouvelables

Les plates-formes autonomes et non-pervisées — les véhicules AUV, les véhicules sous-marins à commande télémétrique et les véhicules sous-marins à commande directe — sont désormais régulièrement déployés pour des levés dans des environnements dangereux ou en eau profonde où les navires en équipage sont peu pratiques ou dangereux. Par exemple, les véhicules à moteur à moteur à moteur à moteur à moteur à moteur à courant continu de Kongsberg peuvent transporter des échosondeurs à faisceaux multiples, des sonar à balayage latéral et un profileur sous-fond pendant une période de 24 heures, en effectuant des levés bathymétriques et des levés ADCP pendant des semaines au maximum, en assurant la transmission de données en temps réel par satellite, en réduisant l'empreinte carbone et le risque opérationnel.

Considérations économiques et atténuation des risques

Les études hydrographiques sont un investissement important dans un projet d'énergie marine renouvelable — souvent de 5 à 10 % du budget total de l'enquête sur les sites. Toutefois, le coût est insignifiant par rapport aux pertes potentielles de sites insuffisamment caractérisés. Une défaillance unique de fondation due à des conditions de subsurface inconnues peut entraîner des coûts de réparation supérieurs à 10 millions de livres, sans compter les retards de projet et les dommages de réputation.Les données hydrographiques complètes réduisent les incertitudes dans la conception des fondations (p. ex., le choix de la longueur des pieux, de l'épaisseur des murs, du volume de protection de l'courbe), l'acheminement des câbles (minimiser les exigences en matière d'armure de roche) et la planification des installations (éviter les retards météorologiques par rapport aux prévisions actuelles).

Tendances futures des levés hydrographiques des énergies marines renouvelables

Les études hydrographiques alimentent ces jumeaux avec des données bathymétriques et sédimentaires actualisées, permettant ainsi aux opérateurs de simuler l'évolution de l'affouillement, la fatigue d'amarrage ou la performance de l'enfouissement des câbles au cours de décennies. L'intelligence artificielle permettra de plus en plus d'automatiser la planification des enquêtes (diagramme optimal de la ligne, paramètres de détection) et la détection d'anomalies en temps réel, permettant ainsi aux plates-formes d'enquêtes de s'adapter de façon autonome aux conditions changeantes. La poussée vers les opérations à zéro net conduit au développement de navires d'enquête à moteur électrique et de systèmes de capteurs à faible émission de carbone. La bathymétrie par satellite et le LiDAR aéroporté deviennent plus précis, ce qui pourrait réduire la nécessité d'enquêtes basées sur les navires dans les zones côtières peu profondes.

Conclusion

Les levés hydrographiques sont irremplaçables dans le développement de projets d'énergie marine renouvelable. Ils fournissent les données fondamentales sur la profondeur de l'eau, le caractère du fond marin, les courants et les conditions environnementales qui déterminent la viabilité du site, guident la conception technique, appuient la conformité environnementale et réduisent les risques financiers.De la reconnaissance initiale à la surveillance opérationnelle, les données hydrographiques permettent de prendre des décisions qui équilibrent le rendement énergétique, le coût, la sécurité et l'intendance écologique.

Liens externes:
1. Organisation hydrographique internationale (OHI) Normes pour les levés hydrographiques[
2. NOAA Office of Coast Survey – Hydrographic Surveys
3. Centre européen de l'énergie marine (EMEC) – Orientation sur les levés de sites
] 4.
] 5. Énergie renouvelable en mer (ORE) Catapult – relevés de fonds marins Meilleures pratiques