Contexte
Les projets d’éoliennes flottantes se développent à l’échelle mondiale de manière prometteuse. Un de leurs composants clés est le câble dynamique de puissance permettant le raccordement des éoliennes à leur sous station électrique et au réseau énergétique sous marin.
C’est dans ce contexte que le projet BIODYTHERM lauréat de l’appel à projet Recherche WEAMEC en 2019 adresse l’effet de la BIOcolonisation des ombilicaux DYnamiques sur les échanges THERMiques.
Ruptures scientifiques et innovation
Effet de la BIOcolonisation des ombilicaux DYnamiques sur les échanges THERMiques
Parmi les effets les moins connus et les plus impactants figure la biocolonisation. On entend par biocolonisation le développement de concrétions marines (algues, moules, huîtres) qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimètres d’épaisseur. Par l’effet d’écran thermique, de masse additionnelle et de modification de la rugosité, la biocolonisation va impacter le comportement du câble dynamique.
Parmi les effets majeurs on note :
- les sollicitations hydrodynamiques modifiant la tenue en situation de tempête ou de fatigue.
- les effets thermiques autour du câble. Compte tenu de la variété des éléments du câble (modules de flottabilité, raidisseurs) et de la variété des environnements biologiques, la modélisation de ce phénomène reste un challenge. Il est donc nécessaire de comprendre le rôle de la biocolonisation, dans sa variabilité, pour concentrer des études sur des composants particuliers.
Le projet BIODYTHERM, en couplage avec le projet France Energies Marines (FEM) OMDYN2, travaillera sur l’effet thermique des moules sur la partie courante d’un ombilical. Ces espèces sont en effet les principaux colonisateurs des structures des côtes françaises atlantiques.
Le projet Biodytherm vise donc, complémentairement à OMDYN2 évoqué ci dessus, à:
- la conception de la réalisation d’essais sur des tubes instrumentés et colonisés artificiellement;
- l’immersion, sur la station Biocolmar de UN SEA SMS, de tubes en aluminium non recouverts et en aluminium recouverts avec la couche externe isolante polymère d’ombilicaux.
Impact technique et économique attendu
Le projet vise à qualifier et quantifier l’impact de la bio colonisation sur la thermique du câble dynamique afin de mieux prendre en compte ces effets dans la conception du câble.
Dates clés du projet
- Septembre 2019 - Démarrage du projet
- Avril 2021 - Clotûre du projet
Résultats
Caractérisation thermique – Régime permanent
- La conductivité thermique efficace des moules dépend de l’âge des moules (juvénile, mélange ou adulte) qui a un pourcentage différent de porosité de l’eau.
- La conductivité thermique effective des moules est supérieure à la conductivité thermique de l’eau en raison de la convection interne dans le milieu poreux en eau des moules.
- La résistance convective est faible par rapport à la résistance conductrice.
Suivi de la croissance de l’encrassement biologique – Transitoire
- Deux modèles sont testés (capacitif et conducteur). Le modèle quadripolaire est plus robuste.
- Le coefficient de transfert thermique global est sensible à l’effet de l’agitation
ainsi qu’à l’âge des moules 
Publications et communications produites
Article :
- Ziad MAKSASSI, Bertrand GARNIER, Ahmed OULD EL MOCTAR, Franck SCHOEFS, Thermal characterization of biofouling around a dynamic submarine electrical cable, 29e congrès annuel de la Société Française de Thermique, Belfort sur le thème « THERMIQUE et MIX ENERGETIQUE », 1 au 4 juin 2021
Brevet :
- SCHOEFS F., GARNIER B., GUELED A., MAKSASSi Z. « CATHSUBIO. Capteur de mesure d’échanges thermiques sur des cables de puissance sous-marins ». 2021.
