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Advanced monitoring, simulation and control of tidal devices in unsteady, highly turbulent realistic tide environments

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Remédier aux défaillances des turbines améliore la viabilité de l’énergie marémotrice

Identifier les principaux facteurs de défaillance des turbines marémotrices, et proposer des solutions, représente une étape essentielle pour améliorer l’efficacité et la viabilité économique de ce secteur des énergies renouvelables.

Énergie

Les dispositifs de conversion de l’énergie marémotrice transforment l’énergie cinétique d’un fluide en mouvement en la mise en action d’un système mécanique, qui va à son tour alimenter un générateur. L’énergie cinétique des courants de marée (le flux d’eau de mer induit par les marées montantes et descendantes) peut être convertie en électricité par divers dispositifs. «De nombreuses turbines à courant de marée ressemblent beaucoup à un moteur éolien placé sur le fond marin», explique Rogerio Pintas Cabral, coordinateur du projet RealTide (surveillance, simulation et contrôle avancés des dispositifs de marée dans des environnements de marée instables, très turbulents et réalistes), gestionnaire principal de projet chez Bureau Veritas Marine & Offshore en France. «Les courants de marée entraînent les rotors, ce qui permet de produire de l’électricité. Lorsque la marée s’inverse, les rotors s’inversent également et continuent à produire de l’électricité». L’électricité est ensuite acheminée par un câble vers le réseau terrestre. Contrairement à la production d’électricité éolienne ou solaire très fluctuante, l’électricité issue de l’énergie marémotrice est prévisible. Cela, explique Rogerio Pintas Cabral, en fait un complément potentiellement précieux aux sources fluctuantes, une fois que les coûts d’exploitation auront pu être réduits. L’un des principaux défis en termes de rentabilité des opérations réside dans le fait que les dispositifs marémoteurs sont sujets à des défaillances. «Les dispositifs doivent être très robustes et capables de fonctionner sans surveillance, étant donné qu’ils sont situés sous l’eau», explique Rogerio Pintas Cabral. «L’environnement marin est extrêmement rude, avec des risques tels que les turbulences, la surcharge due à des vagues excessives et la prolifération d’algues».

S’attaquer aux points faibles

Le projet RealTide a été lancé en janvier 2018 dans le but d’identifier les principales causes de défaillance des turbines marémotrices en mer. Les données recueillies ont été exploitées pour repenser et reconcevoir des composants clés, à savoir les pales et les systèmes de prise de force (PDF), afin de mieux les adapter aux conditions environnementales complexes. La PDF est la technologie responsable de la conversion de l’énergie cinétique des vagues ou des marées en énergie exploitable. Au cours du projet, des systèmes de surveillance avancés ont été intégrés à ces sous-systèmes identifiés, et de nouvelles stratégies de maintenance ont été développées. Des essais en laboratoire, ainsi que des essais en bassin et en mer ont été réalisés pour mesurer et modéliser les conditions réelles de flux des marées. «Notre objectif global était de trouver des moyens d’accroître la fiabilité et d’améliorer les performances des turbines marémotrices sur toute leur durée de vie», fait remarquer Rogerio Pintas Cabral. «Cela n’a été possible que grâce à la collaboration de partenaires hautement spécialisés».

Une énergie renouvelable compétitive

Le projet, qui a duré plus de 2 ans, a permis de faire des découvertes importantes. De nombreux modes de défaillance induits par les conditions spécifiques de fonctionnement des turbines marémotrices ont été identifiés, ce qui a permis à l’équipe de formuler des recommandations sur les moyens d’accroître la fiabilité. Ces recommandations serviront à la conception des prochaines turbines. Les technologies de surveillance les plus appropriées pour les turbines marémotrices ont également été identifiées. «Nous avons également progressé dans la conception de pales plus efficaces», ajoute Rogerio Pintas Cabral. «Notamment en intégrant des fibres optiques dans les pales à des fins de surveillance». Rogerio Pintas Cabral est convaincu que les résultats obtenus à ce jour confirment que le projet évolue dans la bonne direction. La technologie marémotrice en est encore à un stade relativement précoce, ce qui signifie que la collecte de données est essentielle pour identifier les faiblesses actuelles et déterminer la meilleure voie de développement à suivre. «Nous avons démontré qu’il est possible d’augmenter les performances et la fiabilité», ajoute-t-il encore. «Réduire les temps d’arrêt des turbines marémotrices dus aux pannes et aux activités de maintenance, tout en augmentant la production d’électricité et les revenus qui en découlent, rendra l’énergie marémotrice plus compétitive. Les nouvelles machines qui utilisent les résultats de RealTide se verront donc plus viables financièrement et plus attrayantes pour les investisseurs».

Mots‑clés

RealTide, turbine, vague, océan, marée, cinétique, énergie, électricité, courants

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