Le battage par impact hydraulique non atténué de monopieux éoliens en mer de 8 à 11 mètres génère des niveaux sous-marins de pression acoustique de zéro à crête de 208 à 222 dB re 1 uPa et des niveaux d’exposition sonore par coup unique (SELss) de 183 à 194 dB re 1 uPa2s à 750 mètres. Pour protéger les marsouins communs et les baleines à fanons menacées dans le cadre du plafond légal allemand de la BSH fixé à 160 dB SEL / 190 dB Lpk et des limites de déplacement permanent du seuil auditif (PTS) de NOAA Fisheries, les développeurs éoliens en mer déploient en tandem des amortisseurs hydroacoustiques (HSD) proches du pieu et des doubles grands rideaux de bulles (DBBC) en champ lointain qui atteignent 18 à 24 dB d’atténuation acoustique à large bande (soit une réduction de 98,4 % à 99,6 % de l’énergie sonore rayonnée). Les chiffres ci-dessous proviennent du Bureau of Ocean Energy Management américain (BOEM), de l’Agence fédérale maritime et hydrographique allemande (BSH), de NOAA Fisheries (NMFS) et d’ensembles de données de terrain publiés dans Marine Environmental Research.
TL;DR
- SEL par coup unique non atténué d’un monopieu XL (8-11 m de diamètre) à 750 m : 183 à 194 dB re 1 uPa2s (BSH / BOEM Field Monitoring)
- Niveau de zéro à crête (Lpk) non atténué d’un monopieu XL à 750 m : 208 à 222 dB re 1 uPa (BSH / Marine Environmental Research)
- Limite légale allemande BSH de bruit sous-marin à 750 m : 160 dB re 1 uPa2s (SEL05) et 190 dB re 1 uPa (Lpk) (BSH Standard)
- Atténuation à large bande d’un simple grand rideau de bulles (BBC) : 10 à 15 dB à 750 m (BOEM / North Sea Wind Trials)
- Atténuation à large bande d’un double grand rideau de bulles (DBBC) : 14 à 19 dB à 750 m (BSH / Marine Environmental Research)
- Atténuation combinée système proche du pieu (HSD / IHC NMS) + DBBC : 18 à 24 dB à large bande (BSH Certified Construction Logs)
- Volume d’air comprimé requis pour un fonctionnement efficace du DBBC : 0,30 à 0,50 m3/min par mètre linéaire de tuyau à buses (BOEM Technical Report)
- Énergie de frappe du marteau pour les monopieux de turbines de nouvelle génération (12-15 MW) : 3 500 à 5 500 kJ par coup à 30-45 coups/minute (BOEM / Offshore Wind Data)
- Nombre total de coups de marteau requis par fondation monopieu en mer : 2 500 à 5 200 coups sur 2,5 à 4,5 heures (BSH / BOEM)
- Seuil d’apparition de PTS de NOAA Fisheries pour les baleines à fanons (impulsif) : 183 dB SELcum (pondéré LF) / 219 dB Lpk (NOAA NMFS Guidance)
- Seuil d’apparition de PTS de NOAA Fisheries pour les marsouins communs (impulsif) : 155 dB SELcum (pondéré VHF) / 202 dB Lpk (NOAA NMFS Guidance)
- Rayon d’évitement comportemental du marsouin commun (non atténué vs DBBC+HSD) : Chute de 22-30 km à 1,5-3,8 km (Marine Environmental Research)
1. Niveau à la source du battage par impact non atténué de monopieux et niveaux sonores à 750 mètres
Lorsqu’un marteau d’impact hydraulique frappe le sommet d’un monopieu en acier en mer avec une énergie de 2 500 à 5 500 kilojoules, il envoie une onde de contrainte de compression supersonique le long de la paroi du pieu à ~5 100 m/s. Comme cette expansion structurelle de Poisson se déplace plus vite que la vitesse du son dans l’eau de mer (~1 500 m/s), elle émet une onde conique de Mach dans la colonne d’eau selon un angle d’environ 17 degrés et excite des ondes sismiques de Rayleigh dans les fonds marins qui sont réémises dans l’eau. Tandis que le battage de fondations à terre est détaillé dans les statistiques sur le bruit et les vibrations liés au battage de pieux dans la construction urbaine, les monopieux immergés en mer se couplent directement au milieu marin à haute impédance avec une perte minimale par divergence géométrique dans les eaux peu profondes du plateau continental (25 à 50 mètres de profondeur).
| Type de fondation et diamètre du monopieu | Énergie de frappe typique du marteau (kJ) | SEL par coup unique non atténué à 750 m (dB re 1 uPa2s) | Niveau de crête non atténué (Lpk) à 750 m (dB re 1 uPa) | Source |
|---|---|---|---|---|
| Pieux d’ancrage de jacket à quatre pieds (2,4 - 3,5 m de diamètre) | 800 - 1 800 kJ | 172 - 179 dB | 196 - 204 dB | BOEM / BSH Monitoring |
| Monopieu standard (5,0 - 6,5 m, turbines de 4-6 MW) | 1 500 - 2 500 kJ | 177 - 184 dB | 202 - 210 dB | BSH North Sea Dataset |
| Grand monopieu (7,5 - 9,0 m, turbines de 8-10 MW) | 2 500 - 4 000 kJ | 183 - 189 dB | 208 - 216 dB | Marine Environmental Research |
| Monopieu XL (9,5 - 11,5 m, turbines de 12-15 MW) | 4 000 - 5 500 kJ | 187 - 194 dB | 213 - 222 dB | BOEM / US Atlantic & North Sea |
| SEL cumulé (SELcum, 3 500 coups non atténués à 750 m) | 3 000 - 4 500 kJ | 217 - 226 dB (cumulé) | — | NOAA NMFS / BOEM Modeling |
| Plafond légal allemand BSH à 750 m (95e centile SEL05) | Toutes les installations commerciales | <= 160 dB SEL05 | <= 190 dB Lpk | German BSH Noise Standard |
Source : US Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) Acoustic Monitoring et German BSH Offshore Noise Standard
2. Atténuation par rideau de bulles et système d’abattement proche du pieu
Pour combler l’écart de 23 à 34 dB entre le bruit non atténué d’un monopieu XL et le seuil réglementaire de 160 dB SEL05, les entrepreneurs déploient des barrières acoustiques à double couche. Les doubles grands rideaux de bulles (DBBC) en champ lointain posent deux tuyaux à buses perforés concentriques sur le fond marin à des rayons de 60 à 150 mètres autour du pieu, créant un mur ascendant de bulles d’air qui introduit une forte rupture d’impédance acoustique et une diffusion résonante. Comme les courants de marée supérieurs à 0,7 m/s peuvent faire dériver et ouvrir le panache de bulles près de la surface, les développeurs associent le DBBC à un système proche du pieu indépendant du courant, tel qu’un filet d’amortisseurs hydroacoustiques (HSD) composé d’éléments accordés remplis de mousse/gaz ou un écran encapsulé IHC Noise Mitigation Screen (NMS).
| Configuration du système d’abattement du bruit | Atténuation du SEL à large bande à 750 m (dB) | Réduction du niveau de crête (Lpk) à 750 m (dB) | Bande de fréquences dominante d’efficacité maximale | Source |
|---|---|---|---|---|
| Simple grand rideau de bulles (BBC, >= 0,3 m3/min/m d’air) | 10 - 15 dB | 12 - 17 dB | 125 Hz - 4 000 Hz | BSH / Marine Environmental Research |
| Double grand rideau de bulles (DBBC, anneaux concentriques) | 14 - 19 dB | 16 - 22 dB | 80 Hz - 8 000 Hz | BOEM / BSH Field Logs |
| Filet résonant proche du pieu Hydro-Sound Damper (HSD) seul | 10 - 13 dB | 11 - 15 dB | 63 Hz - 2 000 Hz | Marine Environmental Research |
| IHC Noise Mitigation Screen (NMS, tube d’acier à double paroi) | 13 - 17 dB | 14 - 19 dB | 50 Hz - 5 000 Hz | BSH Certified Trial Reports |
| Réseau de résonateurs acoustiques sous-marins AdBm (panneaux Helmholtz) | 11 - 15 dB | 12 - 16 dB | 60 Hz - 1 000 Hz | BOEM / North Sea Trials |
| Système combiné HSD proche du pieu + DBBC champ lointain (Tandem) | 18 - 24 dB | 20 - 27 dB | 50 Hz - 10 000 Hz | BSH / BOEM US Atlantic |
| Système combiné IHC NMS + DBBC champ lointain (Tandem) | 20 - 25 dB | 22 - 28 dB | 40 Hz - 10 000 Hz | BSH / Marine Environmental Research |
Source : Marine Environmental Research Offshore Pile Driving Abatement Studies
3. Atténuation dépendante de la fréquence et limites de contournement par le fond marin
Une contrainte technique majeure des barrières acoustiques dans la colonne d’eau est le contournement sismique par le fond marin (seabed seismic flanking). Même si un rideau de bulles bloque 99,9 % du cône de Mach direct transmis par l’eau, les ondes de compression et de cisaillement rayonnées par la moitié inférieure enfouie du monopieu se propagent vers l’extérieur à travers les sédiments marins et réémergent dans la colonne d’eau à l’extérieur de l’anneau du rideau de bulles. Tout comme les ondes de sol à basse fréquence contournent les barrières de surface dans les statistiques sur les vibrations solidiennes et le grondement des métros, le contournement par le fond marin plafonne l’atténuation sous-marine maximale réalisable entre 8 et 14 dB en dessous de 63 Hz, quelle que soit la capacité des compresseurs d’air.
| Bande de fréquences de 1/3 d’octave | Part d’énergie d’un monopieu XL non atténué | Atténuation d’un BBC simple (dB) | Atténuation en tandem HSD + DBBC (dB) | Mécanisme physique limitant |
|---|---|---|---|---|
| 16 Hz - 50 Hz | 12 % - 18 % | 4 - 7 dB | 8 - 12 dB | Contournement par ondes de Rayleigh dans le fond hors de l’anneau |
| 63 Hz - 125 Hz | 35 % - 45 % (Pic spectral primaire) | 9 - 13 dB | 16 - 21 dB | Résonance des éléments en mousse HSD + mur de bulles |
| 160 Hz - 315 Hz | 28 % - 35 % (Pic secondaire) | 13 - 18 dB | 21 - 26 dB | Rupture d’impédance du nuage de bulles |
| 400 Hz - 1 000 Hz | 8 % - 12 % | 18 - 25 dB | 25 - 32 dB | Absorption par résonance des bulles de Minnaert |
| 1 250 Hz - 10 000 Hz | < 3 % | 22 - 30 dB | 28 - 35 dB | Diffusion à haute fréquence + amortissement de l’eau de mer |
Source : BOEM Technical Report on Low-Frequency Seabed Propagation and Flanking
4. Marteaux alternatifs à faible bruit et méthodes d’installation sans impact
Pour réduire la dépendance aux flottes de plusieurs navires équipés de compresseurs d’air (qui consomment de 15 000 à 28 000 litres de diesel marin par monopieu uniquement pour alimenter les 12 à 18 compresseurs de pont d’un DBBC), des consortiums d’ingénierie ont mis au point des marteaux à prolongation d’impulsion et des systèmes d’installation par vibration. En étirant la durée de frappe du marteau de 4 millisecondes à 15-30 millisecondes à l’aide de chambres d’amortissement ou d’amortisseurs à jet d’eau, les marteaux à mise en forme d’impulsion déplacent l’énergie acoustique hors de la bande 100-300 Hz et abaissent les niveaux de crête de 6 à 11 dB à la source.
| Technologie d’installation de fondation | Réduction du SEL à large bande vs marteau d’impact | Réduction du niveau de crête (Lpk) | Contrainte opérationnelle / géotechnique | Source |
|---|---|---|---|---|
| Marteau hydraulique à prolongation d’impulsion (IQIP PULSE / MENCK MNRU) | 4 - 8 dB | 6 - 11 dB | Réduit l’amplitude de crête via une frappe amortie de 20 ms | BSH / Manufacturer Trials |
| Vibrofonçage de pieux (marteau vibratoire axial) | 15 - 20 dB | 18 - 25 dB (Continu) | Refus dans le till glaciaire dense ; nécessite un impact final | BOEM / North Sea Demos |
| Gentle Driving of Piles (GDP, axial + torsion haute fréq.) | 16 - 22 dB | 20 - 26 dB | Démontré sur pieux moyens ; mise à l’échelle vers 10 m XL | Carbon Trust / TUD GDP |
| Battage interne de pieux assisté par jet d’eau | 8 - 14 dB | 9 - 15 dB | Réduit le frottement latéral interne du bouchon de sol de 40 %-60 % | Marine Environmental Research |
| Fondation Jacket sur caissons à succion / Mono-Bucket | 25 - 35 dB (Bruit de pompe seul) | > 35 dB (Aucun coup d’impact) | Limité aux sables/argiles homogènes sans blocs rocheux | BSH / Dogger Bank & Borkum Riffgrund |
Source : German BSH and Offshore Wind Industry Low-Noise Foundation Trials
5. Seuils de PTS/TTS pour les mammifères marins et rayons des zones d’exclusion
L’octroi des permis réglementaires en Europe comme aux États-Unis vise à prévenir le déplacement permanent du seuil auditif (PTS, lésion irréversible des cellules ciliées de l’oreille interne) et à minimiser le déplacement temporaire du seuil (TTS) ainsi que le déplacement d’habitat de la faune marine. En complément des niveaux de base du bruit continu du trafic maritime suivis dans les statistiques sur la cavitation des hélices de navires et le bruit sous-marin, NOAA Fisheries (NMFS) établit des doubles critères pondérés en fréquence pour le battage impulsif de pieux. Dans l’Atlantique américain, la protection de la baleine franche de l’Atlantique Nord, en danger critique d’extinction, exige des bouées de surveillance acoustique passive (PAM) et des observateurs visuels afin de maintenir des zones d’exclusion s’étendant jusqu’à 10 km lors des opérations de battage hors saison ou à haute énergie.
| Groupe auditif de mammifères marins (NOAA NMFS) | Apparition de PTS impulsif (SELcum pondéré / Lpk non pondéré) | Apparition de TTS impulsif (SELcum pondéré / Lpk non pondéré) | Rayon de risque de PTS : non atténué vs 20 dB d’abattement | Source |
|---|---|---|---|---|
| Cétacés de basse fréquence (baleines franches, à bosse, rorquals) | 183 dB SELcum / 219 dB Lpk | 168 dB SELcum / 213 dB Lpk | Chute de 3,2 - 5,8 km à 180 - 420 m | NOAA Fisheries (NMFS) / BOEM |
| Cétacés de haute fréquence (dauphins, globicéphales, baleines à bec) | 185 dB SELcum / 230 dB Lpk | 170 dB SELcum / 224 dB Lpk | Chute de 120 - 250 m à < 30 m | NOAA Fisheries (NMFS) |
| Cétacés de très haute fréquence (marsouins communs) | 155 dB SELcum / 202 dB Lpk | 140 dB SELcum / 196 dB Lpk | Chute de 4,5 - 8,2 km à 250 - 600 m | NOAA NMFS / BSH Porpoise Studies |
| Pinnipèdes phocidés dans l’eau (phoques veaux-marins et gris) | 185 dB SELcum / 218 dB Lpk | 170 dB SELcum / 212 dB Lpk | Chute de 1,1 - 2,4 km à 80 - 190 m | NOAA Fisheries (NMFS) |
| Rayon de perturbation comportementale / d’évitement du marsouin commun | ~140 - 145 dB SELss (non pondéré) | — | Chute de 22 - 30 km à 1,5 - 3,8 km | Marine Environmental Research |
| Protocole de dissuasion Soft-Start / Ramp-Up (10 %-20 % d’énergie) | 20 - 30 minutes avant pleine puissance | Réduit l’exposition au PTS à courte portée de >85 % | Permet aux cétacés mobiles de quitter la zone interne de 1 km | BOEM / BSH Permit Conditions |
Résumé : Battage de pieux éoliens en mer et atténuation par rideau de bulles en chiffres
| Indicateur | Valeur | Source |
|---|---|---|
| SELss non atténué d’un monopieu XL (9,5-11,5 m) à 750 m | 187 - 194 dB re 1 uPa2s | BOEM / BSH Monitoring |
| Niveau de crête (Lpk) non atténué d’un monopieu XL à 750 m | 213 - 222 dB re 1 uPa | BOEM / BSH Monitoring |
| SELss non atténué d’un monopieu standard (5,0-6,5 m) à 750 m | 177 - 184 dB re 1 uPa2s | BSH North Sea Dataset |
| SELss non atténué d’un pieu d’ancrage jacket (2,4-3,5 m) à 750 m | 172 - 179 dB re 1 uPa2s | BOEM / BSH Monitoring |
| Limite légale allemande BSH de bruit à 750 m (SEL05 / Lpk) | 160 dB re 1 uPa2s / 190 dB re 1 uPa | German BSH Noise Standard |
| Réduction du SEL à large bande par simple grand rideau de bulles (BBC) | 10 - 15 dB | BSH / Marine Environmental Research |
| Réduction du SEL à large bande par double grand rideau de bulles (DBBC) | 14 - 19 dB | BOEM / BSH Field Logs |
| Réduction autonome du SEL à large bande par Hydro-Sound Damper (HSD) | 10 - 13 dB | Marine Environmental Research |
| Réduction autonome du SEL par IHC Noise Mitigation Screen (NMS) | 13 - 17 dB | BSH Certified Trial Reports |
| Réduction du SEL en tandem proche du pieu (HSD/NMS) + DBBC champ lointain | 18 - 25 dB | BSH / BOEM US Atlantic |
| Plafond d’atténuation dû au contournement par le fond sous 50 Hz | 8 - 12 dB maximum | BOEM Technical Report |
| Alimentation en air comprimé requise pour les anneaux de tuyaux DBBC | 0,30 - 0,50 m3/min par mètre | BOEM / BSH Best Practice |
| Réduction à la source par marteau hydraulique à prolongation d’impulsion | 4 - 8 dB SEL / 6 - 11 dB Lpk | BSH / Manufacturer Trials |
| Réduction du bruit par vibrofonçage / Gentle Driving of Piles (GDP) | 15 - 22 dB SEL | Carbon Trust / BOEM |
| Seuil de PTS impulsif de NOAA NMFS pour les baleines à fanons | 183 dB SELcum / 219 dB Lpk | NOAA Fisheries (NMFS) |
| Seuil de PTS impulsif de NOAA NMFS pour les marsouins communs | 155 dB SELcum / 202 dB Lpk | NOAA Fisheries (NMFS) |
| Rayon de risque de PTS pour les baleines à fanons (non atténué vs 20 dB) | Chute de 3,2-5,8 km à 180-420 m | NOAA NMFS / BOEM |
| Rayon d’évitement du marsouin commun (non atténué vs DBBC+HSD) | Chute de 22-30 km à 1,5-3,8 km | Marine Environmental Research |
Méthodologie et sources
Les données compilées dans ce rapport proviennent de bases de données réglementaires de surveillance des chantiers en mer, d’agences nationales de l’énergie marine et de la littérature scientifique évaluée par les pairs en acoustique sous-marine :
- US Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) : Offshore Wind Energy Acoustic Monitoring Reports and Low-Frequency Seabed Propagation Studies, couvrant les mesures de terrain des projets Block Island, Coastal Virginia, Vineyard Wind et South Fork.
- German Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) : Standard Investigation of the Impacts of Offshore Wind Turbines on the Marine Environment (StUK4) and Noise Mitigation Concept Guidelines.
- NOAA Fisheries (National Marine Fisheries Service — NMFS) : Technical Guidance for Assessing the Effects of Anthropogenic Sound on Marine Mammal Hearing.
- Marine Environmental Research : Empirical field evaluations of Big Bubble Curtains, Hydro-Sound Dampers, and harbor porpoise passive acoustic monitoring (C-POD/F-POD) across North Sea wind farms.
- Point de vigilance sur les données : Le niveau d’exposition sonore par coup unique (SELss, en dB re 1 uPa2s) intègre l’énergie acoustique sur la durée d’un coup de marteau normalisée à 1 seconde, tandis que le SEL cumulé (SELcum) additionne l’énergie sur l’ensemble des 2 500 à 5 200 coups nécessaires pour enfoncer un pieu (SELcum = SELss + 10 * log10(N) pour des récepteurs fixes). Comme les mammifères marins s’éloignent à la nage pendant l’installation, la modélisation réaliste de l’exposition tenant compte du déplacement des animaux donne une exposition cumulée inférieure de 6 à 12 dB par rapport aux équations à récepteur stationnaire.
Dernière mise à jour : 19 octobre 2026. Nous révisons et mettons à jour ces statistiques chaque trimestre à mesure que de nouveaux rapports de construction du BOEM dans l’Atlantique américain et de nouveaux relevés d’atténuation sur les monopieux XL en mer du Nord européenne sont publiés.