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Les énergies marines renouvelables ont le vent en poupe !

novembre 2015

Vent, vagues, courant, marées… Le milieu marin offre des sources inépuisables et décarbonées d’énergie promises à un bel avenir. IFPEN accompagne le développement de ces nouvelles filières industrielles par des innovations visant à accélérer leur maturité technologique et à réduire leur coût.

 

Lettre "Les RV DE L'INNOVATION"
Octobre 2015

De nombreux phénomènes marins peuvent être utilisés pour produire de l’énergie : le vent (énergie éolienne offshore), les vagues (énergie houlomotrice), le courant (énergie hydrolienne), les marées (énergie marémotrice)... Ces énergies marines renouvelables (EMR) sont encore peu exploitées mais elles offrent des perspectives prometteuses. « En Europe, la capacité installée en éolien offshore a dépassé les 8 GW et devrait augmenter d’1,5 GW par an de façon stable, indique Didier Houssin, président d’IFPEN. Quant à la France, où l’éolien offshore est encore absent, elle devrait rapidement rattraper son retard avec un objectif fixé par les pouvoirs public de 6 GW d’EMR à l’horizon 2020. »

Deux filières à fort potentiel
 
L’ambition française s’appuie sur de réels atouts : 11 millions de km² de surface maritime, des acteurs industriels prêts à se positionner sur l’ensemble de la chaîne de valeur, ainsi qu’une forte volonté politique. Il reste toutefois à lever certains verrous technologiques et économiques, sur lesquels IFPEN se mobilise depuis 2011. « Plusieurs compétences liées aux EMR sont similaires à celles dont nous disposons dans les domaines de la production pétrolière offshore (mécanique des structures et des fluides, hydrodynamique, conception de supports flottants, de câbles et de lignes d’ancrage…) et des transports (contrôle commande), explique Pascal Barthélemy, directeur général adjoint d’IFPEN. Nous avons en outre une expertise dans la valorisation de l’innovation. Après une analyse stratégique, nous avons ciblé deux filières : l’éolien offshore et l’énergie houlomotrice. »

Éolien offshore : des solutions innovantes

L’éolien offshore se compose de deux segments de marché à la maturité différente. Les technologies de l’éolien offshore posé [1] sont déjà disponibles mais la réduction des coûts d’opération requiert des turbines plus grandes et plus puissantes. De son côté, l’éolien offshore flottant [2] en est encore au stade du prototype, l’enjeu étant de concevoir des plateformes adaptées et, là encore, de diminuer les coûts de production. Sans oublier les défis communs aux deux segments : évaluation de la ressource en vent, simulation des effets de sillage [3], raccordement au réseau de transport d’électricité, acceptation sociétale…
 
Les recherches menées par IFPEN ont d’ores et déjà donné naissance à des solutions innovantes. Le logiciel Wise™-Lidar [4] améliore ainsi le traitement des données obtenues grâce au lidar, un capteur placé sur l’éolienne qui mesure la vitesse d’approche du vent par interférométrie laser. À la clé : une réduction de 5 à 10 % de l’incertitude sur la description du vent.
 
Le logiciel DeepLines Wind™ [5] simule quant à lui le comportement des éoliennes dans leur environnement afin d’optimiser leur dimensionnement. Commercialisé depuis l’été 2015 par Principia, il est utilisé par le groupe français DCNS pour un démonstrateur d’éolienne flottante et par le norvégien Dr. Tech OLAV Olsen AS pour la ferme pilote Hywind 2 de Statoil en Ecosse.

Troisième innovation : le logiciel Wise-Control™ [6], qui estime en temps réel le champ de vent en amont des pales et commande leur orientation afin de réduire les contraintes mécaniques. Actuellement testé dans le cadre du projet ANR Smarteole, il pourrait augmenter de 5 à 10 ans de la durée de vie des turbines. Enfin, IFPEN a mis au point un nouveau flotteur qui sera testé dans le cadre de l’appel à projets « Fermes pilotes éoliennes flottantes » de l’Ademe, auquel IFPEN participera au sein d’un consortium.
 

L’énergie houlomotrice, un marché à plus long terme
 
Dans le domaine houlomoteur, aux perspectives plus lointaines, les efforts d’IFPEN se concentrent sur la mise au point d'un système de contrôle actif visant à augmenter la production énergétique. Les premiers essais laissent présager des gains allant jusqu’à 50 % par rapport aux systèmes actuels.
 

[1] Les éoliennes sont fixées au fond de l’océan grâce à des fondations.
[2] Les turbines sont solidaires d’un support flottant à la surface de l’océan, ce qui permet une implantation à une plus grande profondeur d’eau que l’éolien posé (au-delà de 50 m).
[3] À l’arrière d’une éolienne, la vitesse moyenne du vent est diminuée car les pales ont « capté » une grande partie de l’énergie cinétique, tandis que l’intensité de turbulence est augmentée. Cela réduit la production des éoliennes environnantes et provoque une plus grande sollicitation mécanique.
[4] Développé en partenariat avec LeoSphere.          
[5] Développé en partenariat avec Principia.                      
[6] Développé en partenariat avec Avent Lidar Technology

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Daniel AVERBUCH - © IFPEN - Objectif Images - Laurent Wargon
 

ENTRETIEN

>> Trois questions à Daniel Averbuch, responsable de programme Energies marines à IFPEN

     
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En savoir plus
  
+ Changement climatique > Vivre sans les hydrocarbures > Pour produire l’électricité : prendre le large
   
+ Axes de recherche IFPEN > Énergies renouvelables >  Energies marines

     

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Notre engagement dans la COP21

En décembre 2015, la France a présidé la Conférence des Parties de la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques (COP21).

 > IFPEN, acteur COP21 : des innovations pour relever les défis du changement climatiques

Systèmes houlomoteurs : premiers tests en bassin

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IFPEN leader du projet INFLOW

IFPEN a pris en 2015 la tête du projet européen INFLOW* (2011-2017) visant à développer un prototype d’éolienne offshore flottante de 2,6 MW en Méditerranée. Il bénéficiera des résultats obtenus sur les éoliennes à axe vertical au sein du projet Ademe Vertiwind, auquel participe également IFPEN.

INdustrialisation setup of a FLoating Offshore Wind turbine.
Les autres partenaires sont : Nénuphar, EDF-EN, Eiffage, Risoe DTU, Fraunhofer, Vicinay, Vryhof.

Chiffres clés

5 à 10 %

de réduction d’incertitude sur la prédiction de la ressource en vent pourront être obtenus grâce au logiciel Wise™-Lidar d’IFPEN.
 

30 %

C’est l’objectif de réduction du coût de l’électricité issue de l’éolien offshore flottant que s’est fixé IFPEN.