Contexte
Au cours de la dernière décennie, de nombreux simulateurs dédiés au comportement des éoliennes flottantes ont été développés. La grande majorité de ces modèles reposent sur une formulation multicorps où l’éolienne flottante est représentée par un ensemble de corps déformables et rigides interconnectés. Les pales, la tour, l’arbre du rotor et les lignes d’ancrage sont généralement considérés comme déformables, tandis que la plate-forme et le support flottant sont supposés rigides.
Bien que cette approche puisse être suffisante pour les rotors de puissance moyenne, les développements récents de rotors de 10 à 15 MW nécessiteront des fondations de plus grandes dimensions pour lesquelles les effets hydro-élastiques devraient devenir importants.
Ruptures scientifiques et innovation
Pour faire face à ce nouveau challenge de conception, le LHEEA prévoit d’étendre les capacités de son simulateur actuel d’éoliennes flottantes. Ce projet vise à développer un solveur hydro-élastique pour le calcul des chargements structurels subis par les fondations d’éoliennes flottantes. Ce travail consistera au couplage d’un solveur hydrodynamique « maison » basé sur une théorie potentielle instationnaire avec un solveur structurel basé sur une formulation aux éléments finis. Une deuxième tâche portera sur la validation expérimentale qui sera menée à Centrale Nantes avec un modèle segmenté de fondations flottantes de type SPAR.
Impact technique et économique attendu
L’impact scientifique et technique du projet est à la fois sur les aspects numériques et expérimentaux du projet :
- La modélisation numérique du comportement hydroélastique des fondations d’éoliennes flottantes au moyen d’un code potentiel instationnaire serait une première dans la communauté de l’énergie éolienne flottante.
- Les résultats expérimentaux de fondations d’éoliennes flottantes avec des modèles segmentés sont très peu nombreux; la campagne expérimentale proposée aura alors une grande valeur pour la communauté.
Dates clés du projet
- 05/04/2019 - Lancement du projet
- 2019 - Développements numériques
- 2020 - Essais en basin - Validation
- Mars 2021 - Fin du projet
Résultats
- Développement d’un couplage numérique entre le solveur hydrodynamique instationnaire WS_CN et le solveur structurel Beampy, deux solveurs développés au LHEEA.
- Conception et fabrication d’un modèle flexible à l’échelle 1 :40ème d’un flotteur de type spar dédié à une éolienne à axe horizontal de 10MW.
- Réalisation d’une campagne expérimentale avec le modèle flexible pour différents cas de houle régulières et irrégulières.
- Les données mesurées pendant la campagne de test du modèle HELOFOW, menée dans les bassins de génie océanique de l’Ecole Centrale de Nantes, viennent d’être mises en ligne. Cette base de données concerne des tests de chargement et des tests en conditions de houles régulières et irrégulières. https://doi.org/10.5281/zenodo.8108629
Publications et communications produites
Communications orales
- Applied research activities dedicated to FOWT, Jean-Christophe Gilloteaux, FAID,Boston – 18-19 mars 2019
- Nonlinear hydroelastic responses of monopile and spar wind turbines in regular waves. Vincent Leroy, Jean-Christophe Gilloteaux, Erin E. Bachynski, Aurélien Babarit, Pierre Ferrant. EERA DeepWind’2020, 17th Deep Sea Offshore Wind R&D Conference, Trondheim, Norway15 – 17 January 2020
- A new approach for the prediction of the non-linear hydro-elastic behaviour of large floating wind turbines, Vincent Leroy, Jean-Christophe Gilloteaux, Erin E. Bachynski, Aurélien Babarit, Pierre Ferrant. FOWT 2020, 7/08 septembre 2020, Marseille, France
- Experimental investigation on the hydroelastic response of a spar-supported Floating Offshore Wind Turbine, V. Leroy, S. Delacroix, A. Merrien, E. E. Bachynski, J.-C. Gilloteaux, Wind Energy Science Conference, 25 – 28 May 2021 Hannover, Germany
Publications :
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- Nonlinear hydroelastic responses of monopile and spar wind turbines in regular waves. Vincent Leroy, Jean-Christophe Gilloteaux, Erin E. Bachynski, Aurélien Babarit, Pierre Ferrant. EERA DeepWind’2020, 17th Deep Sea Offshore Wind R&D Conference, Trondheim, Norway15 – 17 January 2020
- Non-linear hydroelastic response of a monopile foundation in regular waves. Leroy Vincent, Erin E. Bachynski, Jean-Christophe Gilloteaux, Aurélien Babarit, Pierre Ferrant. Journal of Physics: Conference Series, 2020, ⟨10.1088/1742-6596/1669/1/012007⟩. ⟨hal-02870620⟩
- A weak-scatterer potential flow theory-based model for the hydroelastic analysis of offshore wind turbine substructures, 2021. V.Leroy, E.E.Bachynski-Polić, A.Babarit, P.Ferrant, J.-C.Gilloteaux, Ocean Engineering, 237.
- Experimental investigation of the hydro-elastic response of a spar-type floating offshore wind turbine, 2022. V. Leroy, S. Delacroix, A. Merrien, E. E. Bachynski-Polić, & J. C. Gilloteaux, Ocean Engineering, 255, 111430
- V. Leroy, S. Delacroix, A. Merrien, E.E. Bachynski-Polić, & J-C Gilloteaux, Hydroelastic response of the scaled model of a floating offshore wind turbine platform in waves: HELOFOW Project Database (1.0.0) [Data set]. Zenodo, 2022. https://doi.org/10.5281/zenodo.8108629
