ENSTA Bretagne très présente dans la recherche appliquée sur les EMR partie 2/2

France – 23/03/2022 – energiesdelamer.eu. L’Ensta-Bretagne participe à de nombreux programmes de recherche dédiés aux EMR. Voici quatre exemples de ces projets, tous labellisés et financés notamment par France Énergies Marines.

Dimpact : concevoir des éoliennes flottantes capables de résister aux vagues

Le projet Dimpact vise à fournir au secteur de l’éolien offshore flottant un outil d’ingénierie et des critères de certification précis, si possible moins « contraignants » que ceux utilisés jusqu’alors.

Lors de la conception d’éoliennes offshore, les industriels doivent en effet analyser l’état limite ultime (ULS) de la structure – autrement dit, la réponse maximale attendue de celle-ci au cours de son cycle de vie. Or l’évaluation de l’ULS comporte de considérables incertitudes en raison de l’impact des vagues, qui peuvent causer d’importants dommages à la structure, notamment par suite d’une « excursion verticale » de l’eau, de la subversion de la plate-forme ou des vibrations induites. Dans des cas extrêmes, les pales d’une éolienne pourraient même heurter l’eau !

Le projet prévoit donc de mener une expérimentation depuis une éolienne flottante à échelle 1 ; d’effectuer des essais en bassin à houle reproduisant différents états de mer ; enfin, de réaliser des simulations numériques de l’effet potentiel des vagues.

Ces travaux permettront de constituer des bases de données à partir de l’observation in situ comme de la simulation numérique. Surtout, ils devraient permettre d’obtenir des directives de certification prenant en compte l’effet des mouvements de la mer (vagues, houle, submersion…), et donc de définir des normes « réalistes » pour le dimensionnement des éoliennes.

Dimpact réunit une quinzaine de partenaires (parmi lesquels EDF, TotalEnergies, l’Ifremer, ENBW…) et dispose d’un budget de 2,6 millions d’euros, pour une durée de 40 mois.

Le projet Dimpact avait fait l’objet en juin 2020 d’une offre post-doc pour contribuer au développement et à la réalisation des expériences en cuve houlomotrice menés à l’IFREMER de Brest.

Dynamo : assurer le suivi en service des câbles sous-marins dynamiques

Utilisés pour exporter l’électricité produite par les systèmes EMR flottants, les câbles dynamiques sous-marins subissent de nombreuses contraintes. Il est donc primordial d’assurer leur suivi en service. Certes, on peut pour cela recourir à certaines technologies employées pour la surveillance des câbles sous-marins (DTS, DAS, décharge partielle…). Mais celles-ci ne sont pas toujours adaptées.

Le projet Dynamo vise donc à formuler des recommandations pour optimiser le suivi en service de ces câbles, à l’échelle de la ferme, et à proposer une feuille de route pour le développement de certaines technologies prometteuses.

Il s’agit donc de réaliser une synthèse des défaillances (électriques, mécaniques, thermiques) observées sur les câbles dynamiques, et de déterminer dans quelles circonstances ces défaillances interviennent. Le projet doit aussi identifier des capteurs (disponibles ou en cours de développement) capables de détecter différents types de défaillance, et de façon générale définir des stratégies pour le déploiement de capteurs en vue de surveiller le réseau de câbles électriques d’une ferme.

Prévu pour une durée de 24 mois (2020-2022), le projet Dynamo réunit plusieurs grands industriels (EDF, RTE, TotalEnergies) et des partenaires académiques (Université de Nantes, Université Gustave Eiffel, Ifremer, ainsi que l’Ensta-Bretagne). Il bénéficie du soutien financier d’EDF Renouvelables, de la Région Bretagne et de la Région Pays de la Loire, ainsi que d’une aide de l’Etat au titre des Investissements d’Avenir.

Omdyn 2 : étudier les contraintes subies par les câbles dynamiques des systèmes d’EMR

Soumis à des contraintes mécaniques, électriques et thermiques, les câbles d’alimentation dynamiques – et tout particulièrement les câbles à haute tension en courant alternatif (HVAC) – sont des composants critiques désormais bien identifiés pour les éoliennes flottantes. Le projet Omdyn (phase 2) se fixe pour objectif de caractériser, puis modéliser les contraintes subies par ces câbles (y compris le phénomène d’encrassement biologique également appelé « biofouling »), afin de proposer une méthodologie de suivi de leur fatigue en service. Des modèles numériques pour la prévision de leur durée de vie devraient également être élaborés.

La démarche suivie dans le cadre d’Omdyn consiste notamment à mettre en œuvre un banc d’essai permettant de caractériser les lois de comportement d’un câble dynamique et de valider la modélisation de la durée de vie de ses composants. Des essais sont également prévus en bassin à grande échelle, ainsi que des tests de moyens d’observation et de mesures en mer.

Ces travaux devraient déboucher, à moyen terme, sur des décisions d’investissement. Ils permettront aussi d’optimiser la conception des câbles.

Omdyn 2 s’appuie sur les résultats d’une première phase du projet, lancée en 2015. Prévu pour une durée de 48 mois (2018 – 2021), il est piloté par Centrale Nantes, avec la participation de l’Ensta-Bretagne et le soutien de plusieurs grands industriels comme EDF, RTE, TotalEnergies, les Chantiers de l’Atlantique et Naval Energies.

Monamoor : des lignes d’ancrage en polyamide pour éoliennes flottantes

Le système d’ancrage des éoliennes flottantes utilise des lignes semi-rigides en matériau synthétique (polyamide), qui fournissent des forces de rappel et un amortissement dynamique, offrant ainsi une solution plus efficace que des chaînes ou des câbles en acier. Mais le comportement de ces lignes, au demeurant assez mal connu sur le long terme, est sujet à différentes variations. Elles doivent en outre être retendues à certains moments.

Le projet Monamoor vise donc à développer des outils de modélisation du comportement mécanique de ces lignes, ainsi que des instruments de surveillance à distance et sur longue période, leur durée de vie pouvant atteindre 20 ou 25 ans. Pour cela, différents essais en mer sont prévus.

Il s’agit notamment d’élaborer des capteurs qui permettront d’assurer le suivi de la dégradation des lignes, et de mettre sur pied une méthode de prédiction de fatigue de ces équipements. Le projet devrait également aboutir à des recommandations pour le tensionnement des lignes d’ancrage.

Piloté par l’Ifremer et France énergies marines, ce projet, qui fait suite à une première phase baptisée Polyamoor, est prévu pour une durée de 42 mois (2020 – 2024). Il réunit une quinzaine de partenaires industriels (TotalEnergies, RWE…) et académiques (Université de Nantes, Université Gustave Eiffel, CNRS, Ensta-Bretagne). Budget prévu : € 2 millions. Ce projet a été présenté dans le trimestriel Merveille Énergies #2 dédié à la recherche en p15 par Yoan Chevilotte, thésard à l’Ensta Bretagne et Ifremer