France. Publié le 15/04/2020 sur energiesdelamer.eu à l’occasion de l’Offre de thèse : Développement et validation d’algorithmes et de systèmes de contrôle pour la navigation autonome de flottes de navires éoliens par Centrale Nantes. Gaël Clodic est intervenu lors de la journée « Doctoriales » organisée par le GP5 Ancre* – Colloque des Doctorants – coordonnée par Ifremer et IFPEN au CNRS à Paris le 23 octobre 2019.
MerVeille Energie #2, s’est intéressé à ces jeunes chercheurs et a décidé de leur donner la parole dans son trimestriel Février – Mai 2020, « Energies Marines, un océan de Recherche (s) : une industrie et des chercheurs en action », dédié à la journée.
Présentation
Le domaine des énergies marines éoliennes s’est rapidement développé au cours des 10 dernières années [1]. Il est attendu qu’elles constituent, dans les années à venir, une part significative de la production d’énergie renouvelable.
Pourtant, même grâce aux éoliennes flottantes, seule une fraction du potentiel énergétique du vent en mer peut être utilisée.
En effet les coûts d’ancrage, de raccordement au réseau et de maintenance, qui augmentent avec la distance à la côte et la profondeur du site, limitent les sites d’installation possibles.
C’est pourquoi, une technologie permettant de récolter l’énergie éolienne en haute mer est nécessaire. Pour répondre à cette demande, le concept d’ »energy ship » a été proposé [2] [3] [4] [5].
Dans ce concept, un navire est propulsé grâce au vent (c.à.d. avec des voiles ou des rotors Flettner [6]).
Une hydro-turbine est installée sous la coque du navire. L’hydro-turbine produit de l’électricité qui est convertie chimiquement en un vecteur énergétique stockable (par exemple de l’hydrogène) [4].
Un modèle permettant de prédire la performance énergétique de l’energy ship a été développé [4].
L’utilisation de ce modèle montre que la performance de la coque est un paramètre clé. Par conséquent, cette étude a pour but d’optimiser la forme de la coque afin de maximiser la performance énergétique de l’energy ship.
L’optimisation est réalisée comme suit. Le navire étudié est un catamaran. Les coques sont modélisées par des wigley paraboliques. Le système de propulsion éolien est constitué de 3 rotors Flettner de 5m de diamètre et 30 de haut. La masse du navire est de 460t. L’objectif de l’optimisation est la puissance électrique produite par l’hydro-turbine pour un vent réel de travers de 10m/s.
Ces conditions sont représentatives des conditions moyennes attendues sur le site de production [7].
Il y a 8 variables qui sont les trois paramètres de forme des deux coques (longueur, profondeur et largeur), la distance séparant les coques et la hauteur initiale de la seconde coque.
Les variables des deux coques étant indépendantes, les configurations de type prao (catamaran dissymétrique) sont étudiées. La performance énergétique de chaque configuration est évaluée grâce à une version améliorée du modèle précédemment développé par Jean-Christophe Gilloteaux & Aurélien Babarit [4], respectivement co-directeur et directeur de la thèse. Les résultats montrent une augmentation de la performance énergétique par rapport au design initial.
Le groupe programmatique GP5 de l’Ancre est dédié aux énergies marines. Il est coordonné et co-animé par Chantal Compère – IFREMER et Thierry Becue IFPEN. Marc Le Boulluec s’est joint à eux pour animer la journée « Doctoriales » du 23 octobre 2919.
Points de repère
Agenda des événements sélectionnés par energiesdelamer.eu : Journée Doctoriales sur les thématiques du GP5 de l’ANCRE 23/10/2019
Références
[1] Wind Europe. The european offshore wind industry, key trends and statistics 2016. Technical report, Wind Europe, 2017.
[2] Tsujimoto M. et. al. Optimum routing of a sailing wind farm. Journal of marine science and technology, 2009.
[3] Pelz P.F., Holl M., Platzer M. Analytical method towards an optimal energetic and economical wind-energy converter. Energy, 2016.
[4] Gilloteaux J.C., Babarit A. Preleminary desgin of a wind driven vessel dedicated to hydrogen production. In Proceedings of the ASME 2017 36th International Conference on Ocean, Offshore and Artic Engineering, 2017.
[5] Babarit A., Gilloteaux J.C., Clodic G., Duchet M., Simoneau A., Platzer M.F. Technoeconomic feasibility of fleets of far offshore hydrogen-producing wind energy converters. Hydrogen Energy, 2018.
[6] Badalamenti C. ; Prince S. A. The effects of endplates on a rotating cylinder in crossflow. In 26th Applied aerodynamics conference, Honolulu, Hawaii, 2008.
[7] Abd Jamil R. et. al. Comparison of the capacity factor of stationary wind turbinees and weather-routed energy ships in the far-offshore. Presentation in EERA DeepWind 2019, 16th Deep Sea Offshore Wind R&D conference, 2019.
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