Contexte
L’exploitation de la ressource éolienne en haute mer est un concept très innovant qui n’a fait l’objet que de très peu d’études scientifiques et techniques. Au total, il n’y a que 6 groupes de recherche dans le monde qui s’intéressent à ce sujet.
Le développement de l’éolien, du navire autonome et des systèmes de stockage d’énergie de type conversion d’électricité en gaz ou liquide sont les éléments clés qui rendent aujourd’hui possible ce concept. Cependant, de nombreux travaux de recherche sont nécessaires pour déterminer les solutions techniques les plus performantes.
Ruptures scientifiques et innovation
- Développement d’un outil de prédiction de vitesse et de production (Velocity and Power Prediction Program-VPPP) pour les éoliennes navigantes.
- Optimisation des caractéristiques du plan anti-dérive et du propulseur
- Évaluation des facteurs de charge
Impact technique et économique attendu
Depuis 2016, l’équipe EMO du laboratoire LHEEA s’intéresse à la récupération de l’énergie du vent en haute mer. En effet, ce gisement, aujourd’hui complètement inexploité, représente un potentiel d’énergie renouvelable considérable, de l’ordre de plusieurs fois la consommation mondiale d’énergie.
Pour pouvoir l’exploiter, un concept est celui de l’éolienne navigante, non raccordée et non ancrée, qui s’appuierait sur un flotteur de type barge. Ce concept est prometteur car il permettrait d’éliminer le raccordement électrique, l’ancrage et les travaux d’installation associés, ce qui réduirait d’environ de moitié les investissements nécessaires au déploiement d’éoliennes en mer. Par ailleurs, les éoliennes étant mobiles, leur production d’énergie pourrait être optimisée par routage météorologique.
Le projet EOLNAV vise à étudier le potentiel de ce concept par la simulation numérique.
Dates clés du projet
- 5 mars 2019 - Démarrage du projet
- 31 décembre 2019 - Fin du projet
Résultats
A l’aide d’un modèle numérique d’éolienne navigante développé dans le projet, des polaires de vitesse et de production d’énergie ont été obtenues pour un design réaliste d’éolienne navigante. Ces polaires montrent qu’il est possible d’obtenir une production d’énergie nette significative pour des conditions environnementales réalistes. Le concept d’éolienne navigante semble donc potentiellement viable.
Un premier mode de fonctionnement est celui de l’éolienne dérivante. Dans ce mode, l’éolienne dérive avec le vent, mais à une vitesse nettement plus faible que le vent. Il existe donc un vent apparent significatif qui permet la production d’énergie. Le défaut de ce mode est que, par définition, la position de l’éolienne dérive avec le temps et qu’il est donc nécessaire de prévoir un moyen complémentaire pour pouvoir la ramener dans sa zone de départ.
Un second mode de fonctionnement est celui de l’éolienne navigante. Dans ce mode, une production d’énergie nette peut être obtenue pour des conditions de vent autour du vent arrière, mais aussi, de manière très contre-intuitive, autour du vent de face. Ce mode de fonctionnement est intéressant parce qu’il permet le contrôle de la position de l’éolienne dans le temps (un moyen complémentaire n’est pas nécessaire pour ramener l’éolienne à sa position initiale). Cependant, la production d’énergie est réduite en condition de vent de face par rapport à la configuration éolienne dérivante.
Figure 1. A gauche : schéma d’une de éolienne navigante de 2 MW installée sur une barge carrée de 40 m de côté, et équipée d’une quille de 150 m² et de deux propulseurs de 6 m de diamètre. A droite, polaire pour la production d’énergie nette de cette éolienne navigante.
Publications et communications produites
Publications :
- Investigation of a dynamically positioned floating offshore wind turbine concept, R Alwan, A Babarit and J C Gilloteaux, Journal of Physics: Conference Series, Volume 2018, EERA DeepWind’2021 13-15 January 2021, Trondheim, Norway
