Coordinateurs du projet
Contexte
La modélisation expérimentale du comportement d’une éolienne flottante en bassin nécessite de relever plusieurs challenges afin de représenter le plus fidèlement possible l’influence du rotor sur l’ensemble de la structure. Les phénomènes physiques et les efforts dus au vent et à la houle ne sont en effet pas gouvernés par les mêmes lois de similitudes. Alors que les coefficients de trainée et de portance des pales sont fortement dépendants du nombre de Reynolds, les efforts hydrodynamiques sont dictés par le nombre de Froude. Cette incompatibilité nécessite souvent de faire des compromis de modélisation. Le développement du dispositif SOFTWIND permettra de s’affranchir des problèmes de similitude et de proposer un dispositif robuste et précis que ce soit au niveau hydrodynamique et aérodynamique.
WEBINAIRE sur le projet SOFTWIND-Juillet 2020
Ruptures scientifiques et innovation
L’un des principaux challenges ici est d’arriver à faire communiquer assez rapidement le logiciel et l’actionneur. Cela implique un modèle numérique suffisamment rapide mais également une chaine de transfert de l’information la plus performante possible. Cette contrainte n’est pas toujours satisfaite, certains dispositifs expérimentaux répondent alors avec un délai pouvant altérer le comportement du système. Les membres du projet SoftWind ont identifié ce verrou et proposeront une solution originale pour le lever. L’originalité de cette solution viendra en partie de l’implication d’automaticiens qui s’intéressent aux aspects éoliens offshore alors qu’au niveau national la communauté automaticienne n’est pas ou très peu impliquée sur cette thématique. L’originalité de l’approche vis-à-vis de l’état de l’art viendra également de la prise en compte des efforts inertiels du rotor au travers d’un système de masselottes en rotation.
Impact technique et économique attendu
Le développement du dispositif SOFTWIND donnera lieu à des avancées dans la connaissance du comportement des éoliennes flottantes et de l’influence de la commande sur sa dynamique. Le développement de la plateforme expérimentale SOFTWIND, couplée à un bassin de houle, permettra aux développeurs et aux académiques de valider plus finement leurs travaux et ainsi d’accélérer les développements et notamment en ce qui concerne l’optimisation des compromis entre stabilité, vieillissement de la structure, et production électrique.
Démonstrateur
Plateforme expérimentale dédiée au test d’éolienne flottante par une approche software-in-the-loop.
Résultats
Un banc d’essai avec un seul actionneur a été testé de décembre 2018 à janvier 2019. Le but de cette installation était de valider:
- les protocoles de communication,
- l’exécution en temps réel du modèle numérique,
- les observateurs de mouvement et de force,
- l’identification préliminaire du modèle d’actionneur.
Les essais de validation préliminaires consistent en des mouvements imposés au moyen d’un hexapode (cf. figure ci-dessous) et seront suivis d’essais en cuve à houle en septembre.
Figure 1 : dispositif expérimental utilisé actuellement pour la validation des protocoles de communication
En Octobre 2019, le système d’émulation SOFTWIND a été utilisé dans le projet H2020 Blue Growth Farm (cf. Fig. 2).
Figure 2 : Dispositif SOFTWIND installé sur la plateforme Blue Growth Farm.
De décembre 2019 à mars 2020, plusieurs tests en bassin ont été effectués pour valider et évaluer les performances de l’ensemble du système d’émulation. Grâce aux bonnes performances, des premiers tests ont été menés, dédiés à la validation des lois de commande du rotor développées par D-Ice Eng. ainsi que par le laboratoire LS2N.
Figure 3 : Dispositif SOFTWIND installée sur une plateforme de type spar pour le test de lois de contrôle de rotor.
Publications et communications produites
Thèse
- 2020-Modélisation expérimentale d’une éolienne flottante par une approche « software-in-the-loop »-Centrale Nantes-Vincent ARNAL, 11 décembre 2020
Communications orales
- Poster SOTWIND, V Arnal, JC Gilloteaux, F Bonnefoy, S Aubrun. French American Innovation Day à Boston 18-19 mars 2019.
- Research investigations on multi physic and multiscalekey topics for floating wind turbine behavior, Aubrun S, Gilloteaux JC, Kerkeni S, Lynch M. FOWT, April 24 26 2019
- Hybrid model testing of floating wind turbines, V Arnal, JC Gilloteaux, F Bonnefoy, S Aubrun.15 th EAWE PhD seminar , Nantes, 29-31 octobre 2019.
- Hybrid model testing of floating wind turbines : test bench for system identification and performance assessment. V Arnal, JC Gilloteaux, F Bonnefoy, S Aubrun. 38th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (2019).
- Wave tank model testing of floating wind turbines: reproducing aerodynamic loads. V. ARNAL, JC GILLOTEAUX, F BONNEFOY, S AUBRUN. GP5 de l’Ancre, En ligne, Octobre 2019
- Hybrid model testing of floating wind turbines, V Arnal, JC Gilloteaux, F Bonnefoy, S Aubrun, WESC – 2019
- Effects of platform motions on FOWT rotor performances, JC GILLOTEAUX, S. AUBRUN, F. BONNEFOY. EERA JPWind, Octobre 2020, en visio conférence.
- Influence of wind turbine thrust modelling methodology on global motions, V. ARNAL, JC GILLOTEAUX, F. BONNEFOY, S. AUBRUN. Les Journées de l’Hydrodynamique » En ligne, 26 Novembre 2020.
- Software in the Loop testing of FOWT: assessment of performance and elements of design regarding SOFTWIND experimental set-up, BONNEFOY F., ARNAL V., GILLOTEAUX J.-C. WESC. En ligne, Mai 2021.
Article
- Article à venir.
Perspectives
Suite à ce projet, l’objectif sera le montage de projets collaboratifs avec des acteurs français ou étrangers, académiques et industriels pour répondre à des appels à projets européens (H2020, OCEANET…) ou nationaux (ANR FEM, ADEME…).