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Un nouveau système de prise de force pour l’énergie houlomotrice vise l’universalité

Il y a environ 6 ans, UMBRAGROUP a été contacté par l’un de ses clients. Celui-ci disposait d’une nouvelle technologie et sollicitait l’expertise de la société italienne pour la rendre plus sûre. UMBRAGROUP a fini par créer le générateur électromécanique: un dispositif qui permet de récolter de l’énergie à partir d’un mouvement alternatif. Cette technologie est en passe d’atteindre le niveau de maturité technologique 5 et est déjà considérée comme une véritable alternative pour convertir le mouvement des vagues en électricité.

Énergie

Examinons un instant la situation actuelle de l’industrie de l’énergie marine. Afin de produire de bons résultats, elle a principalement besoin de trois éléments: une chaîne d’approvisionnement robuste et fiable, des normes de conception consolidées et des technologies à la fois compétitives et fiables. Un système de prise de force (PDF) comme celui développé dans le cadre du projet IMAGINE (Innovative Method for Affordable Generation IN Ocean Energy) pourrait s’avérer déterminant pour répondre à ces exigences. Il devrait permettre d’augmenter de 70 à 80 % l’efficacité de la conversion de l’énergie houlomotrice en électricité compatible avec le réseau, de réduire les dépenses d’investissement de 50 % et de porter la durée de vie des prises de force à 20 ans. Enfin, il peut être adapté à différents types de convertisseurs d’énergie houlomotrice. «Les technologies de l’énergie des vagues n’ont pas encore convergé», déclare Luca Castellini, responsable de la R&D et du développement commercial dans le domaine de l’énergie chez UMBRAGROUP et coordinateur d’IMAGINE. «Nous savions que des sites présentant des caractéristiques environnementales différentes peuvent également avoir des exigences de conception différentes, c’est pourquoi nous avons mis au point une technologie qui convertit le mouvement mécanique linéaire en électricité dans la plupart des scénarios. Notre générateur électromécanique peut récolter l’énergie de quatre typologies de convertisseurs d’énergie houlomotrice: les absorbeurs ponctuels, les atténuateurs, les convertisseurs de surtension d’ondes oscillantes et les dispositifs de pression différentielle immergés». Le générateur électromécanique est compatible avec plus de 80 % de tous les convertisseurs d’énergie houlomotrice actuellement en cours de développement. Mais cette polyvalence n’est pas son seul atout. Comparé aux systèmes PDF de pointe, le générateur électromécanique minimise le besoin en matériaux actifs (et ainsi réduit le coût final). Il offre une friction minimale grâce à l’utilisation d’éléments de contact roulants (pour une meilleure efficacité mécanique), ainsi qu’une densité de puissance plus élevée grâce à un nombre limité de composants et à une architecture plus compacte. Le système a déjà fait la preuve de sa fiabilité dans des applications critiques en matière de sûreté.

Au-delà de l’énergie des vagues

Grâce au soutien de l’UE dans le cadre du projet IMAGINE, UMBRAGROUP a commencé à construire en 2018 un prototype pour des tests de performance et de durée de vie sur banc d’essai «HardWare in the Loop» (HWiL). L’objectif de l’équipe est de prouver que le système atteint ses objectifs de réduction des coûts et d’amélioration des performances, atteignant ainsi le niveau de maturité technologique (TRL) 5. Ses membres fabriquent actuellement les pièces de test et espèrent commencer la campagne d’essai à la fin de l’été. Toutefois, IMAGINE ne se limite pas à la solution de PDF elle-même. Le projet se concentre également sur le développement de processus de conception rationalisés, qui peuvent contribuer à la création de pratiques préconisées pour les solutions de PDF dans les technologies de conversion d’énergie houlomotrice. En raison de l’absence de normes, nous avons développé une approche dérivée du secteur de l’énergie éolienne: Nous utilisons les classes d’énergie des vagues pour définir un dimensionnement de PDF approprié pour un convertisseur d’énergie houlomotrice», ajoute Luca Castellini. Grâce à la modélisation numérique, la classe d’énergie des vagues permet de définir l’enveloppe de charge du générateur électromécanique en fonction des interactions entre le convertisseur d’énergie houlomotrice et son environnement. UMBRAGROUP a pris en compte une large gamme de charges de générateur électromécanique afin de garantir sa sureté. «Le générateur électromécanique est confronté à des charges et à des demandes de puissance extrêmes même lorsque la classe de site et le type de convertisseur choisis se situent dans la plage de puissance du site de déploiement. Afin de pouvoir générer de l’énergie, même sous ces charges extrêmes, nous avons mis en place une architecture de parallélisation du générateur électromécanique», explique Luca Castellini. Il faudra probablement encore du temps pour que la technologie atteigne le TRL 9. Mais le générateur électromécanique intéresse déjà les parties prenantes et les développeurs de technologies. Le potentiel de la technologie va même au-delà du secteur de l’énergie houlomotrice, avec des applications possibles pour les industries de l’énergie marémotrice, de l’automobile, du pétrole et du gaz.

Mots‑clés

IMAGINE, générateur électromécanique, énergie des océans, conversion, prise de force, PDF, convertisseur d’énergie des vagues, convertisseur d’énergie houlomotrice

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