thumb|Éoliennes sur le parc éolien de Thorntonbank ( des côtes belges en mer du Nord) ; la partie émergée mesure de haut, soit au-dessus du fond marin ; le diamètre balayé est de , chaque pale mesurant ; puissance de cinq MW par turbine « REpower ». thumb|Les vents marins sont plus forts et plus réguliers que sur terre (ici en janvier et en juillet, en vitesse moyenne ; la couleur claire indique les zones les plus ventées). thumb|Trépied d'éolienne en mer (Cuxhaven). Une éolienne en mer ou éolienne offshore est une éolienne implantée au large des côtes plutôt qu’à terre.
Sur les étendues d’eau, le vent souffle généralement à des vitesses plus élevées qu’à terre, ce qui offre un meilleur potentiel de production électrique. L’implantation offshore favorise également l’installation de pales plus longues et de mâts plus hauts, augmentant ainsi la puissance unitaire des éoliennes offshore par rapport aux éoliennes terrestres.
Il existe deux principaux types d'éoliennes en mer : les éoliennes fixes, qui sont implantées sur des hauts-fonds, et les éoliennes flottantes qui offrent l'avantage de pouvoir être construites sur terre et placées dans des zones où la profondeur des fonds marins ne permet pas la construction de fondations.
La puissance installée de l'éolien en mer atteint en 2025, en progression de 11,1 %, soit 7,1 % de la puissance installée éolienne mondiale. La région Asie-Pacifique concentre 57,9 % du total mondial, suivie par l'Europe (41,9 %) et l'Amérique (0,2 %). Les mises en service de 2025 atteignent , dont 78,8 % en Asie et 21,2 % en Europe. La Chine représente 52,3 % de la puissance installée mondiale fin 2025, le Royaume-Uni 18,4 %, l'Allemagne 10,4 %, les Pays-Bas 5,3 % et Taïwan 3,9 %. Les nouvelles installations de 2025 se situent en Chine pour 71,2 %, au Royaume-Uni pour 11,3 %, à Taïwan pour 6,5 %, en Allemagne pour 5,4 % et en France pour 4,4 %.
Histoire En Europe, l'éolien en mer a expérimentalement débuté au Danemark dans les années 1990. Le premier parc commercial est inauguré en 2002 par le fournisseur d'énergie Elsam (racheté depuis par Ørsted). Cependant, les éoliennes installées étant du même modèle que les éoliennes terrestres, les conditions marines entraînent de nombreuses pannes et une réparation complète des nacelles et des pales en 2004..
Deux entreprises, Vestas et Alstom, ont été les premiers constructeurs, ensuite rejoints par Siemens et Areva. Une seconde vague de développement arrive à partir de 2010. En 2016, environ sont déployés en Europe (à 50 % au Royaume-Uni), 30 % devant le littoral allemand et pour le reste en mer du Nord (Belgique, Pays-Bas, Danemark). La tendance est aux machines moins nombreuses et plus puissantes ( vers 2015 puis vers 2020) pour diminuer les coûts de maintenance et afin de diminuer le coût de production (l'objectif est de −20 %, soit passer de puis en 2020) selon Antoine Decout.
Un projet français (SupraMarine) vise à développer un démonstrateur de transport d'électricité à partir d'une ferme offshore par câbles supraconducteurs refroidis à très basse température. Il est doté de 7,3 millions d'euros dans le cadre de France 2030 et pourrait soutenir la transition énergétique en réduisant les pertes d’énergie..
Surfaces et répartition nécessaires Le plus grand parc éolien du Royaume-Uni, pays en pointe sur l'éolien en mer, est le London Array ; les de sa , d'une puissance maximale totale de , sont réparties sur une surface de . Pour l'année calendaire 2014, sa production s'est élevée à Operational Milestones, site London Array, 4 juillet 2013..
Selon une modélisation publiée en 2017 dans les Actes de l’Académie nationale des sciences par Anna Possner et par le climatologue Ken Caldier, l'extraction d'énergie à partir du vent à l'échelle de grandes fermes éoliennes est limitée par le rythme auquel l'énergie descend des vents élevés, plus rapides, et est transmise aux vents proches du sol. Or ce transfert se fait bien mieux en mer que sur terre ; une éolienne offshore bénéficie ainsi au moins de trois fois plus d'énergie que sur terre et les vents océaniques sont par exemple en Atlantique nord 70 % plus forts et plus réguliers qu'à terre en raison de systèmes de basse-pressions hivernales nettement plus fréquents en mer qu'à terre.. Cette simulation conclut qu'en Atlantique-Nord des turbines pourraient récupérer nettement plus de puissance à partir du vent (jusqu’à plus de en Atlantique-nord, en tenant compte des fluctuations saisonnières du vent) qu’une ferme éolienne de taille similaire au Kansas car les vents marins plus puissants et réguliers reconstituent également plus facilement leur énergie au-dessus de l’océan après avoir été perturbés par les pales d’une éoliennes. Les simulations en tenant compte suggèrent que localement, les modèles de circulation atmosphérique océanique permettraient à des fermes d’éoliennes flottantes de profiter du réservoir d'énergie cinétique de toute la troposphère sus-jacente, permettant une production encore plus importante, si importante même qu’en admettant que l’on puisse produire de manière rentable de vastes parcs éoliens marins (sur environ trois millions de kilomètres carrés), l’électricité produite en été serait l’équivalent de la consommation mondiale actuelle, et en été ces parcs éoliens pourraient produire assez d'électricité pour couvrir la demande d'électricité de l'Europe, voire des États-Unis. Un commentateur, Charlie Zender, physicien à l'Université de Californie, admire ces résultats mais note que les grands parcs éoliens marins sont encore rares et loin d’atteindre la densité envisagée dans les auteurs de l’étude, qui nécessiterait des décennies au rythme actuel de construction. De leur côté les auteurs invitent les entreprises à chercher à surmonter les obstacles liés au caractère offshore des installations Anna Possner & Ken Caldeira, Open-ocean wind farms ; Article #17-05710: "Geophysical potential for wind energy over the open oceans", Proceedings of the National Academy of Science, 9 octobre 2017 ; étude soutenue par le Fonds pour la recherche innovante sur le climat et l'énergie et le Fonds de dotation de la Carnegie Institution for Science des scientifiques de la Carnegie Institution for Science de Palo Alto (Californie) (résumé et article)..
Puissance et facteur de charge
Sur les étendues d’eau, le vent souffle généralement à des vitesses plus élevées qu’à terre, ce qui offre un meilleur potentiel de production électrique. L’implantation offshore favorise également l’installation de pales plus longues et de mâts plus hauts, augmentant ainsi la puissance unitaire des éoliennes offshore par rapport aux éoliennes terrestres.
Les coûts de production et d'installation sont supérieurs à ceux des éoliennes terrestres classiques, mais leur facteur de charge est plus élevé car elles bénéficient d'un vent plus fort et plus régulier.
En 2014, le groupe Areva (qui se développe aussi en ÉcosseLe groupe français Areva et le gouvernement écossais ont dévoilé, ce lundi 19 novembre un projet d'usine d'éoliennes maritimes en Écosse. Objectif : desservir le nord du marché britannique et compléter la future usine française du Havre et le site existant en Allemagne, Bati-actu, 20 novembre 2012.) a confirmé, à l'occasion de la création d'une coentreprise avec le producteur espagnol de turbines éoliennes Gamesa (via sa filiale Areva Wind) Areva and Gamesa agree joint venture in offshore wind energy, Reuters, 20 janvier 2014Éolien offshore : Areva se rapproche de Gamesa, Batiactu, 21 janvier 2014 (consulté le 21 janvier 2014)., vouloir rapidement développer une éolienne de qui se contenterait d'un vent moyen de Powerful: the M5000 delivers up to (for an average wind speed of around ). The AREVA wind turbine delivers up to (for an average wind speed of around ), AREVA (consulté 21 janvier 2014).. Areva entrerait alors dans le marché restreint des éoliennes de très grande puissance, qui intéresse de nombreux pays disposant d'un espace maritime. Areva a aussi postulé fin 2013 au second appel d'offres français pour l'éolien en mer avec GDF Suez, pour lequel il a prévu de produire cette nouvelle turbine de Anne Feitz, Éolien en mer : EDF EN et GDF Suez face à face, Les échos, 28 novembre 2013.. Celle-ci comptera parmi les plus puissantes au monde, égale à celle du modèle V164 de Vestas, lancé en 2014.
En 2019, le facteur de charge moyen de l'éolien en mer européen est de 38 %, selon WindEurope, pour une puissance unitaire moyenne installée de , en progression de par rapport à 2018. À titre de comparaison, le facteur de charge moyen de l'éolien terrestre en France métropolitaine était de 24,7 % en 2019. La puissance moyenne des nouveaux parcs en construction , pour atteindre en moyenne en 2019 contre en 2010L’Europe a passé le cap des offshore connectées en 2019 sur connaissancedesenergies.org..
Le plus grand parc éolien en mer britannique, London Array, connait de grandes fluctuations de la production, avec un facteur de charge pouvant passer de 0,48 % () durant une heure le à 98 % () le lendemainLondon Array breaks offshore production record, windpowermonthly, 8 janvier 2016.
Le modèle Haliade-X de GE Wind Energy, d'une puissance de , est en phase de tests en L’Haliade-X, une éolienne géante de 12 MW, Connaissance des énergies, 2 octobre 2019.. Durant cette phase d'essais, elle établit le record de production journalière GE's Haliade-X generates record-breaking 288 MWh in 24 hours, renewablesnow.com, 7 février 2020. Haliade X-12 MW Offshore Wind Turbine Has Another Record-Breaking Day, offshorewind.biz, 7 février 2020..
En , Siemens Gamesa annonce la mise sur le marché d'un nouveau modèle d'éolienne offshore de , baptisé « SG 14 - 222 DD », doté de pales de de long et d'un rotor de de diamètre ; les premiers exemplaires devraient équiper en 2024 le parc Hai Long au large de TaïwanLa course au gigantisme s'accélère dans l'éolien en mer, Les Échos, 26 mai 2020..
Coût Une dizaine des principaux acteurs du secteur, dont Siemens, Iberdrola, GE, EDP Renewables, MHI Vestas, RWE et E.ON, ont déclaré en qu'ils estimaient pouvoir atteindre un coût de production de d'ici à 2025, coûts de raccordement inclus. Le Suédois Vattenfall a remporté en 2015 un appel d'offres au Danemark pour la construction du parc Horns Rev3 au prix de , hors raccordement (le prix raccordement varie en fonction des conditions, mais il s'établit en moyenne à ). Au printemps 2016, les Pays-Bas viennent de clore un appel d'offres pour la construction de au large de Borssele, avec un prix plafond assez bas, à , raccordement inclus ; or il y a eu . En France, sur les six champs déjà attribués, les prix sont de l'ordre de . Mais la baisse des coûts dépend surtout de l'effet de série et suppose donc un flux constant et important d'appel d'offres : selon WindEurope, l'association professionnelle européenne, pour atteindre un coût de en 2025, il faudrait installer par an après 2020Éolien en mer : la baisse des coûts progresse à grands pas, Les Échos, 8 juin 2016..