Contexte
Dans le contexte de l’exploitation des énergies marines, le dimensionnement de la génératrice électrique qui assure la conversion d’énergie électromécanique constitue un véritable challenge qui doit intégrer en même temps les contraintes d’exploitation (production fortement fluctuante), les contraintes d’alimentation (interaction avec le convertisseur d’alimentation et le réseau), les contraintes de masse et volume, et les contraintes technico-économiques de réalisation (choix et coût des matériaux).
Ruptures scientifiques et innovation
L’objectif du projet vise donc à établir une méthode de dimensionnement sur cycle d’une chaîne complète de conversion d’énergie associant la génératrice à son convertisseur d’alimentation, avec ou sans multiplicateur de vitesse et intégrant l’ensemble de ces contraintes.
La démarche et les outils développés, bien qu’étant génériques et transposables à tout type d’applications marines, seront appliqués au cas particulier de l’éolien offshore.
L’architecture de la machine, ses matériaux ainsi que sa commande seront déterminés avec pour objectifs principaux les critères suivants :
- maximisation de l’efficacité énergétique
- minimisation des coûts (sur la durée de vie complète du système).
Une telle étude, pour être pertinente, nécessite l’utilisation de vrais modèles de dimensionnement décrivant fidèlement le comportement des grandeurs physiques, là où les études existantes se limitent aux seuls flux de puissances via la prise en compte de rendements de conversion considérés constants quelles que soient les conditions de fonctionnement.
Le résultat s’appuiera donc sur une modélisation multi-physique associant électromagnétisme, électricité, électronique de puissance, mécanique et thermique.
Impact technique et économique attendu
In fine, l’outil proposé devra permettre de repousser la limite actuelle des 10 MW des générateurs sans accroissement de l’encombrement et des masses actuellement observées. Une attention particulière sera donc portée à la modélisation thermique qui, compte-tenu des niveaux de puissance envisagés, sera à circulation de fluide.
Dates clés du projet
- Septembre 2019 - Démarage du projet
- Mars 2021 - Clotûre du projet
Démonstrateur
Sur la base du dimensionnement proposé, un démonstrateur échelle réduite sera conçu pour validation dans le cadre d’une suite au projet OCEOS.
Publications et communications produites
Communications orales
- Linh Dang, Serigne Ousmane Samb, Nicolas Bernard, Design optimization of a direct-drive PMSG considering the torque-speed profile-Application for Offshore wind energy, International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2020
- Nicolas Bernard, Linh Dang, Ousmane Samb, Ryad Sadou, Dimensionnement sur cycle des génératrices synchrones à aimants fort couple-basse vitesse, Symposium de Génie Electrique (SGE 2020), 30 Juin – 2 Juillet 2020/post-poned in July 2021, Nantes, France
