Contexte
Partout dans le monde, des projets d’éoliennes flottantes et d’aquaculture, à l’échelle du prototype, de la ferme pilote ou de la ferme commerciale, sont en cours de développement. L’un de leurs éléments clés est le système d’amarrage. Or quelques semaines et quelques mois après leur immersion, les structures marines sont colonisées par diverses espèces marines. La science est alors confrontée à la modélisation d’un problème complexe et a fait des progrès significatifs ces dernières années dans l’identification de modèles de croissance probabilistes et dans l’identification de géométries réalistes à partir de mesures in situ. Ces nouvelles données remettent en question les pratiques antérieures. En particulier, il est montré que, sur des périodes transitoires, les hypothèses de calcul sous-jacentes ne placent pas toujours le calcul dans le domaine de la sécurité. Le projet ALGA_FOWT se focalise sur un enjeu encore méconnu : celui de la présence d’algues à la fois vis-à-vis de la valorisation économique mais aussi de l’impact hydrodynamique.
Ruptures scientifiques et innovation
De nombreux projets ont été réalisés ces dernières années sur le biofouling. Parmi eux on trouve des thématiques très variées : sur les revêtements antifouling (ECOPAINT-PACA, PAINTS), sur les protocoles de mesure de la biocolonisation (ABIOP, ABIOP+), sur la modélisation de la croissance (COSELMAR), sur les effets hydrodynamiques sur les ombilicaux (OMDYN2) ou ancrages (MHM-EMR, I2FLOW), sur les calculs de structures Jacket (SURFFEOL), sur les effets thermiques (OMDYN2, BIODYTHERM, ABIOP+) ou encore sur la modélisation de profils de colonisation (BLUEGIFT, BIODHYL). De plus, depuis les années 70 et les travaux de Sarpkaya, une vingtaine de publications de mesure des coefficients de Morison à partir de mesures d’efforts de tubes colonisés ont été recensées.
A partir de cette revue de l’état de l’art, et en se concentrant sur le calcul des efforts hydrodynamiques, une très faible quantité de travaux se sont intéressés aux algues. Seul Theophanatos (1988) a conduit des travaux exploratoires. Cependant la géométrie précise des algues, leur rigidité et leurs caractéristiques (flottabilité, …) ne sont pas mentionnés, rendant ces travaux très difficiles à exploiter et impossibles à reproduire. La raison principale du manque d’études sur ce sujet vient certainement de la difficulté de maintenir en vie des espèces souples afin de conserver les propriétés mécaniques et hydrodynamiques. Un nouveau matériau modèle disponible à Nantes Université depuis 2022 a permis pallier cette difficulté. Nous pensons que l’effet drapeau de ces algues doit maintenant être étudié car il est susceptible de générer des efforts cycliques significatifs et donc endommager les ancrages.
En ce qui concerne le second pan du projet, la valorisation économique des algues collectées, aucune étude n’a été conduite. Seul, le travail de Buck (2017, 2018a, 2018b), purement descriptif, a dressé de premières pistes. Nous souhaitons y intégrer une réelle valorisation par des filières identifiées et une analyse économique.
Impact technique et économique attendu
L’objectif est de disposer d’une approche complète de la mécanique des algues permettant de modéliser les efforts en présence de grandes algues (Laminaires). Rencontrées notamment en Pays de la Loire, elles exerceront des efforts cycliques qui endommageront les ancrages d’éoliennes flottantes. Il est important de connaître précisément ces efforts pour (1) procéder à la collecte des algues (2) mettre à jour les jumeaux numériques à partir des inspections sous-marines. On souhaite mettre à disposition ces méthodes pour les laboratoires de la région et les entreprises : Sous stations électriques flottantes des chantiers de l’Atlantique, flotteur de MAREAL, ingénierie INNOSEA.
Les indicateurs de résultats sont :
- Une caractérisation des algues et la paramétrisation de leurs propriétés
- Une base de données d’efforts à intégrer dans les logiciels de calcul d’éoliennes flottantes
- Une base de données très originale mise en accès libre à l’issue de la thèse.
- L’organisation d’une session spéciale lors des French American Innovation Days 2025 (Boston) et Oceanext 2024 (Nantes).
Dates clés du projet
- Octobre 2023 - Démarrage
- Fin 2024 - Tests en laboratoire aux USA
Démonstrateur
Un démonstrateur est visible sur demande sur les plateformes en mer UN@SEA 2 et 3 de Nantes Université (IUML) à Nantes ainsi que sur le site d’essai UN@PORT 1 à La Turballe.
Perspectives
Projet européen Doctoral Network.
