Tetra Tech œuvre dans l’environnement maritime depuis 1966 et est donc un pionnier dans le domaine des travaux maritimes et la recherche sur les tsunamis. Aujourd’hui, nous allons encore plus loin au large des côtes afin de répondre aux demandes mondiales en matière d’énergie. Les ingénieurs et les scientifiques de Tetra Tech utilisent des outils et des technologies à la fine pointe afin de fournir des sources d’énergie propres et sécuritaires tout en respectant l’environnement.

Exploiter le vent

Le vent a poussé les voiliers et fait fonctionner les moulins à grains pendant plus de deux millénaires. Les combustibles fossiles ont supplanté l’énergie éolienne au début de la révolution industrielle, mais la menace engendrée par la hausse du coût du pétrole et les préoccupations relatives au changement climatique ont fait de l’énergie éolienne une option viable pour alimenter notre avenir.

Tetra Tech apporte l’expérience qu’elle a acquise sur terre en mer. « Le vent a pris de la vitesse dans le nord-est et le centre de l’Atlantique en raison du littoral peu profond », indique Jennifer Daniels, biologiste marine à notre bureau de Boston (Massachusetts), et directrice du marché du génie littoral de Tetra Tech. « Nous pouvons installer des éoliennes à 40 milles (64 km) de la côte, aux endroits de la côte de l’Atlantique où le plancher océanique est à une profondeur de moins de 200 pi (60 m), qui conviennent à la technologie de fondation traditionnelle. »

Grâce aux vitesses constantes du vent et à la possibilité d’expansion, les océans sont une option judicieuse aux éoliennes terrestres, qui peuvent mesurer jusqu’à 650 pi (198 m) de hauteur et avoir des pales de plus de 500 pi (152 m) de longueur.

Les projets de parcs éoliens extracôtiers réduisent également l’opposition publique. « Certaines personnes n’aiment pas l’allure des grosses éoliennes », mentionne Craig MacKay, responsable de l’initiative sur la production d’électricité de Tetra Tech. « Le fait de placer les éoliennes au large des côtes en diminue la visibilité et les rend moins omniprésentes. »

Les éoliennes flottantes, ancrées au fond de l’océan, sont une solution prometteuse aux parcs éoliens extracôtiers. Les fondations traditionnelles utilisent des supports d’enveloppe ou des pilotis de plusieurs centaines de pieds de longueur. Leur installation est limitée en raison de la profondeur du plancher océanique et du type de terrain sous-marin. Il n’y a aucune restriction pour les éoliennes flottantes.

Dans le cadre du projet de démonstration Hywind, Tetra Tech met à l’essai une éolienne en eaux profondes au large de la côte du Maine en collaboration avec Statoil, une entreprise pétrolière norvégienne qui a lancé la première éolienne flottante pleine échelle au monde. En l’absence des défis géotechniques rencontrés avec les fondations traditionnelles, les éoliennes flottantes peuvent être installées à beaucoup plus d’endroits au large des côtes, ce qui augmente la capacité de production électrique. 

« Statoil utilise le projet Hywind pour acquérir de l’expérience en construction et recueillir des données sur le rendement opérationnel et ainsi concevoir des éoliennes plus efficaces et plus rentables (plus grandes et plus légères) », précise M. Daniels. Le régulateur du calage variable de pale, une composante spéciale de technologie intelligente utilisée dans l’éolienne Hywind afin de stabiliser la structure flottante, est élément crucial du projet. Tetra Tech participe également au projet Virginia Offshore Wind Technology Assessment Project (VOWTAP) de Dominion Energy. Le VOWTAP est un projet pilote comprenant 2 éoliennes de 6 MW, avec des câbles de transmission sous-marins qui seront installés dans les eaux fédérales, à environ 26 milles (41 km) de la côte. Le projet permettra de concevoir et de mettre à l’essai de nouvelles fondations pour les éoliennes extracôtières, dans des conditions réelles.

« Il est essentiel de démontrer la modularité des coûts afin d’établir une crédibilité dans le marché et commercialiser les parcs éoliens flottants », affirme M. Daniels.

Faire la cartographie du plancher océanique

À l’instar des solutions extracôtières qui permettent de résoudre les problèmes relatifs à l’installation dans les régions densément peuplées, les câbles électriques sous-marins extracôtiers sont devenus une option fort populaire pour la construction de nouvelles infrastructures énergétiques dans les régions urbaines côtières. Les réseaux de lignes de transports terrestres sont complexes à construire, et des questions de droit de passage sont à prévoir au cours du processus. La cartographie marine aide à déterminer un itinéraire constructible en vue de l’installation des pipelines de pétrole et les câbles électriques.

« Les câbles peuvent être submergés dans l’eau puis branchés sur terre, aux fins de transport », explique M. MacKay.

Le fournisseur d’électricité NextEra Energy, établi en Floride, a demandé à Tetra Tech de faire des relevés géophysiques et géotechniques ainsi que la cartographie marine du plancher océanique au large du Massachusetts et du New Hampshire. Tetra Tech fournira à NextEra des données exhaustives et fiables pour l’installation d’environ 60 milles (96 km) de câbles électriques submergés, le tout de façon sécuritaire et efficace. Le projet permettra de transporter jusqu’à 550 MW d’électricité dans la grande région de Boston.

Les services de cartographie marine de Tetra Tech conviennent parfaitement aux travaux extracôtiers de production d’électricité. « Nous pouvons faire la cartographie du plancher océanique en deux ou en trois dimensions, et créer des images ressemblant à s’y méprendre à des photos du fond et de la couche sous-jacente », précise Bob Feldpausch, qui dirige le département de cartographie marine de notre bureau de Bothell, dans le District de Columbia. « Les câbles sont enfouis à une profondeur de 6 pi (2 m) à 10 pi (3 m) sous le plancher océanique. Pour ce faire, nous cherchons des sédiments mous plutôt qu’un substrat solide ou rocheux. » De la même façon, les pipelines sont parfois installés sous le plancher océanique et parfois sur des tapis placés sous la canalisation.

Le groupe responsable de la cartographie marine travaille au large de la Nouvelle-Angleterre ainsi que dans le détroit de Puget et plus récemment, dans les Caraïbes. Tetra Tech loue le Sea Lion V de 110 pi (33,5 m), équipé de capteurs et d’un système d’échantillonnage, afin de répondre à la demande croissante à l’égard des services de cartographie.

Les défis liés aux travaux en mer comprennent les conditions météorologiques, les risques associés à la navigation et plus récemment, la coordination avec les pêcheurs de homard locaux de la Nouvelle-Angleterre. « Nous devions faire des relevés sur environ 60 milles (96 km) au milieu de l’été, lorsque la saison de pêche au homard bat son plein », indique Nick Welz, un spécialiste principal des sciences de la mer de notre bureau de Boston, au Massachusetts. Le système de capteurs, composé d’un magnétomètre, d’un sonar latéral et d’un sondeur de sédiments remorqué derrière le navire à environ 16 pi (5 m) au-dessus du plancher océanique, aurait pu s’emmêler dans les casiers à homards commerciaux et les bouées attachées aux filets maillants.

« Nous avons communiqué avec l’association de pêcheurs de homards, publié une annonce dans son bulletin et parlé à ses membres à plusieurs occasions, notamment une assemblée publique à Gloucester, au Massachusetts », mentionne M. Welz.

Afin de limiter les répercussions sur les pêcheurs de homards, Tetra Tech a convenu de faire les relevés sur la zone de 60 milles (96 km) en segments variant entre 10 milles (16 km) et 15 milles (24 km) de longueur, en prenant environ une semaine pour chaque segment. Les itinéraires de relevé ont été clairement indiqués par des bouées hautes, qui reflétaient le radar et étaient visibles la nuit.

« Nous avons embauché l’association des pêcheurs de homards de Gloucester à titre de sous-traitant afin d’obtenir la coopération de ces derniers, explique M. Welz. Ils ont installé les bouées, patrouillé dans les eaux afin de vérifier les itinéraires et mobilisé d’autres pêcheurs de homards pour s’assurer qu’ils étaient au courant de nos plans de relevé. Aucune réclamation pour perte d’équipement n’a été faite, et les relevés n’ont engendré que des inconvénients mineurs. »

Tetra Tech a aussi créé un site Web au moyen de la technologie des systèmes d’information géographique afin de permettre à la communauté de Gloucester de suivre la position du navire, en temps réel, pendant la période de relevé.

Gérer les risques au large des côtes

Bien que les sources d’énergie renouvelables représentent une part du marché en plein essor, la majorité de notre énergie continuera, à court terme, de provenir des réserves de pétrole et de gaz.

Les projets extracôtiers relatifs au pétrole et au gaz présentent des risques uniques pour l’environnement et la sécurité des travailleurs. Les entreprises pétrolières et les entreprises de construction doivent intervenir rapidement en cas d’incident en mer, avec des outils et des technologies qui minimisent les répercussions écologiques des déversements et des accidents.

Les divisions brésiliennes de Tetra Tech soutiennent les programmes côtiers environnementaux et opérationnels des grandes entreprises pétrolières comme Chevron, Shell, BG Group, PETROBRAS et OGX. Nous avons une grande expérience dans l’atténuation des risques environnementaux associés à l’exploration et à l’extraction de l’énergie au large des côtes. Pour évaluer ces risques, nos analystes de l’environnement utilisent des outils informatiques pour prédire la probabilité des déversements, le déplacement et le sort du pétrole déversé ainsi que les répercussions potentielles sur l’environnement.

« Ces outils de modélisation peuvent aider à déterminer les ressources nécessaires dans le cadre d’une intervention et à déterminer, au cours d’une situation d’urgence réelle, les ressources à risques et à gérer l’intervention en établissant les priorités et en déterminant les mesures à prendre », indique Eduardo Yassuda, directeur des services océanographiques de Tetra Tech au Brésil. « Il est essentiel de prévoir de façon précise les vents, les vagues et les courants afin de garantir un minimum de risque pour le personnel ou de dommage à l’équipement dans le cadre des projets maritimes. » Des prévisions exactes sont aussi nécessaires pour obtenir la précision technique requise relativement aux spécifications d’un projet.

Les ingénieurs de Tetra Tech utilisent habituellement deux types de modèle pour effectuer leurs analyses. Le premier calcule les propriétés physiques des courants et les vents océaniques pour déterminer les tendances en matière de circulation et de transport. Le deuxième prédit l’endroit géographique et les propriétés chimiques d’un polluant ainsi que les caractéristiques biogéochimiques de ce dernier, comme la toxicité pour les organismes marins. Il est alors possible d’établir le risque relatif et les répercussions environnementales afférentes.

Dans le passé, il était très difficile de prédire l’hydrodynamique des niveaux de la mer et des courants, mais plus maintenant. « Depuis les années 1990, à la lumière des importantes percées informatiques, nous sommes plutôt préoccupés par les processus (soit comment prédire le comportement d’un polluant) », explique M. Yassuda. Par exemple, bien que l’essence s’évapore de la surface de l’océan, le résidu demeure toxique pour la vie aquatique. Les modèles calculent la viscosité de certains types de pétrole brut lorsqu’ils sont mélangés à l’eau de mer, ce qui permet de déterminer leur comportement dans l’environnement.

Le personnel de Tetra Tech utilise un modèle informatique qui reproduit les déversements afin de déterminer l’envergure des dommages potentiels à l’environnement. L’information est utilisée pour établir des stratégies d’atténuation et de restauration encore plus efficaces, pour calculer les coûts associés aux dommages encore plus précisément et pour déterminer les parties responsables de façon fiable.

Tetra Tech utilise fréquemment des modèles de circulation et de transport en trois dimensions pour prédire le sort et le déplacement d’un déversement de pétrole, en prenant en considération l’incidence des vents et des courants en eau profonde. Pour lier l’environnement en haute mer et celui près des côtes (estuarien), nos ingénieurs utilisent le modèle de l’Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC), qui a été créé par John Hamrick, Ph. D., un employé de Tetra Tech. Le modèle EFDC est un modèle hydrodynamique à la fine pointe de la technologie qui simule les systèmes aquatiques en une, deux ou trois dimensions, selon plusieurs échelles spatiales et temporelles, afin de déterminer les processus et les besoins relatifs aux écosystèmes.

En plus de prédire les répercussions du pétrole dans l’océan, M. Yassuda et son équipe utilisent les modèles dans le cadre des missions de recherche et de sauvetage afin de situer l’équipement et d’établir les procédures d’évacuation. Par exemple, dans le golfe du Mexique, ils ont participé à l’établissement des procédures de sécurité pour une plateforme pétrolière flottante extracôtière d’une grande entreprise. Nos ingénieurs ont simulé une grosse tempête et ont prédit la vitesse ainsi que la direction des vagues à des distances sélectionnées. Il était essentiel de calculer le moment où entamer les procédures d’évacuation et pour déterminer la direction d’évacuation la plus sécuritaire. Au Brésil, Tetra Tech a utilisé plusieurs modèles pour aider PETROBRAS à récupérer une bouée de mesure des vagues contenant des données très importantes. En partant de la dernière position connue de la bouée, les ingénieurs ont intégré les données relatives aux vents, aux vagues et aux courants pour déterminer la région géographique la plus probable où pourrait se trouver la bouée. Et elle y était.

« Nos professionnels brésiliens de la zone côtière et de l’océan font avancer la science grâce aux modèles informatiques ultra-perfectionnés utilisés pour les activités pétrolières extracôtières et pour les évaluations des répercussions, explique Steven Davie, le responsable de l’initiative sur les ports et les secteurs riverains de Tetra Tech. Ils aident nos ingénieurs et nos scientifiques à résoudre les problèmes les plus complexes (où l’océan rencontre le littoral) afin de fournir à nos clients les évaluations des répercussions du pétrole les plus fiables. »  

Les services de modélisation de Tetra Tech comprennent aussi la surveillance et l’échantillonnage, afin de gérer de façon sécuritaire les activités extracôtières à l’échelle mondiale. Depuis 18 ans, Tetra Tech soutient les activités extracôtières d’exploration et d’exploitation du pétrole et du gaz dans le golfe de Thaïlande. Les services qui y sont offerts comprennent les relevés océanographiques et environnementaux dans la zone d’exploitation du pétrole et du gaz, située à 155 milles (250 km) de la côte, afin de caractériser les conditions du site et les répercussions des activités d’exploration et d’exploitation. Dans le cadre de nos activités de recherche, nous prélevons des carottes de sédiments de 78 po (200 cm) pour évaluer le rétablissement après les répercussions environnementales observées près des plateformes de traitement centrales. Tom Grieb, du groupe de recherche et développement de Tetra Tech, indique que l’échantillonnage par vibracore est effectué au moyen de véhicules téléguidés pour éviter d’endommager l’infrastructure d’exploitation du plancher océanique près des plateformes.

« Plusieurs groupes des bureaux de Bangkok, de Thaïlande, de Lafayette, de Californie et de Bothell (District de Columbia) de Tetra Tech ont travaillé au large de la Thaïlande, mentionne M. Grieb. Les travaux sont exigeants, mais tous les trouvent motivants. Les missions au large des côtes durent habituellement entre trois et quatre semaines, et l’échantillonnage est effectué 24 heures sur 24, grâce à une rotation des équipes. »

Des plongeurs sont également nécessaires pour plusieurs de nos projets. « Tetra Tech est en mesure d’offrir des services de plongée commerciale et scientifique, ce que peu d’entreprises offrent », précise Stuart McGahee, gestionnaire de projets principal de notre bureau de Stuart (Floride).

« Nos plongeurs scientifiques conviennent parfaitement aux volets environnementaux des projets de développement énergétique extracôtiers, comme les projets de restauration des récifs de corail et les projets liés à l’habitat », explique Patrick Zuloaga, écologiste et chef plongeur, qui dirige une équipe de 14 plongeurs professionnels dans le sud de la Floride.

À l’instar du groupe de cartographie marine, la portée des travaux de l’équipe de plongée commerciale s’élargit : elle passe des infrastructures civiles dans les eaux intérieures aux projets en haute mer. Elle fournit des images en direct des structures submergées, alors que le personnel technique de soutien effectue les évaluations. « Toute structure submergée fait partie de notre pratique commerciale », indique M. Zuloaga.

Making Waves

Dresser la carte de notre avenir au large des côtes

Les futures sources d’énergie seront de plus en plus exploitées au large des côtes. Tandis que nous développons ces sources d’énergie, les ports ont besoin d’installations afférentes pour transporter et distribuer de façon sécuritaire l’énergie produite. La préparation des ports peut comprendre la construction d’interconnexions de câbles sous-marins au réseau de transport d’électricité. Il peut être nécessaire de faire du dragage pour installer les câbles dans les voies de navigation.

« Nous sommes en discussions avec les administrations portuaires, au nom de nos clients du secteur privé, puisque nous prévoyons la nécessité de ces travaux », mentionne M. Davie. L’établissement d’une industrie éolienne extracôtière viable aux États-Unis nécessite également une chaîne d’approvisionnement fiable pour livrer les pièces et offrir les services. De nombreux ports devront être agrandis, et des projets sont déjà en cours pour accueillir les méganavires qui passeront par le canal de Panama, qui est en cours d’élargissement.

« Le fait de placer les grosses éoliennes sur des barges et de les déplacer jusqu’au site au large des côtes pourrait nécessiter un réaménagement supplémentaire des ports, précise M. Davie. Il s’agit de belles possibilités, que nous suivons de près. »

Tetra Tech participe pleinement à la transformation des ports. Nos travaux relatifs aux éoliennes extracôtières, aux câbles électriques sous-marins et aux programmes informatiques de modélisation qui prédisent de façon précise les conditions maritimes et atmosphériques, jumelés à nos services de cartographie marine et d’échantillonnage environnemental, constituent l’expertise dont ont besoin nos clients. Tout aussi importante est notre capacité à qualifier et à quantifier les défis potentiels. Elle aide l’industrie de l’énergie extracôtière et les organismes publics qui les réglementent à apprendre comment mieux franchir cette frontière.