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Moyens d'essai
Récupération de l'énergie des vagues
BE8570 v1 Article de référence

Moyens d'essai
Récupération de l'énergie des vagues

Auteur(s) : Aurélien BABARIT, Hakim MOUSLIM

Date de publication : 10 janv. 2013 | Read in English

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1 - Ressource

2 - Technologie houlomotrice

3 - Éléments de rendements et d'analyse technico-économique

4 - Moyens d'essai

5 - Conclusion

Sommaire

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RÉSUMÉ

Les océans du globe recèlent maintes sources d'énergie renouvelable, aujourd'hui quasiment inexploitées. Il existe de nombreuses technologies de récupération de l'énergie des vagues, présentées avec les moyens d'essais associés. L'ordre de grandeur de la ressource est présenté à l'échelle du globe et pour la façade Atlantique de la France métropolitaine. Ensuite, on présente les différents principes de récupération, les nouvelles tendances ainsi que quelques éléments de rendement et d'analyse technico-économique. Enfin, on expose les moyens d'essais que le développement d'un système houlomoteur nécessite de mettre en oeuvre.

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Auteur(s)

  • Aurélien BABARIT : Ingénieur de recherche au laboratoire LHEEA (CNRS UMR6598) de l'École centrale de Nantes

  • Hakim MOUSLIM : Ingénieur de recherche au laboratoire LHEEA (CNRS UMR6598) de l'École centrale de Nantes

INTRODUCTION

Les océans du globe recèlent maintes sources d'énergie renouvelable, aujourd'hui quasiment inexploitées. Ce sont :

  • l'énergie marémotrice, bien connue en France avec l'exemple de l'usine marémotrice de la Rance ;

  • l'énergie des courants avec les hydroliennes ;

  • l'éolien offshore (énergie du vent en mer) en grande profondeur, où il est nécessaire de concevoir des fondations flottantes innovantes ;

  • l'énergie thermique des mers, dans les zones tropicales, où on exploite la différence de température entre les eaux chaudes de surface, et les eaux froides des grandes profondeurs (1 000 à 2 000 m) ;

  • l'énergie des gradients de salinité, à l'embouchure des fleuves où on exploite la différence de salinité entre l'eau douce et l'eau de mer grâce à la pression osmotique ;

  • et enfin l'énergie des vagues, ces vagues qui animent la surface des océans. C'est la récupération de cette dernière forme d'énergie marine qui fait l'objet de cet article.

À l'échelle du globe, l'estimation du potentiel techniquement exploitable pour la ressource « énergie des vagues » est d'environ 30 000 TWh/an (1 TWh = 1 milliard de kWh). En rapprochant ce chiffre de la consommation énergétique mondiale en 2008, de l'ordre de 100 000 TWh, on se rend compte que l'énergie des vagues n'est pas l'unique solution définitive à la crise énergétique, mais qu'elle peut représenter une contribution non négligeable.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8570

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4. Moyens d'essai

Le processus de développement d'un nouveau concept de système de récupération passe généralement par trois grandes étapes. La première est une étape d'évaluation préliminaire. En bonne pratique, elle s'appuie sur la modélisation mathématique et numérique, et permet de se faire une idée du potentiel de la machine. Si les résultats sont encourageants, des essais sur modèle réduit sont réalisés afin de valider les prévisions théoriques. Enfin, si ce jalon est également couronné de succès, la dernière étape consiste en des essais en mer d'un prototype à pleine échelle.

La suite de cet article présente les moyens d'essai qui doivent être mis en œuvre dans le cadre de cette seconde et troisième étape.

4.1 Essais en bassin

Les essais en bassin permettent d'étudier la réponse et les performances d'une structure dans des conditions environnementales maîtrisées.

Il existe différents types de bassin selon les différents types d'essais envisagés : bassin de traction, canal de circulation, bassin de génie océanique, tunnel de cavitation. Pour les essais de systèmes houlomoteurs, le bassin le plus approprié est le bassin de génie océanique. Il s'agit d'une cuve le plus souvent remplie d'eau douce. À une extrémité, elle est munie d'un dispositif de génération de vagues et à l'autre extrémité, d'un dispositif destiné à les absorber, le plus souvent par déferlement.

À titre d'illustration, la figure 20 présente le bassin de génie océanique de l'École centrale de Nantes. Sa longueur est 50 m, sa largeur 30 m et sa profondeur 5 m. Sur l'une de ses largeurs, il est équipé de 48 batteurs de houle indépendants, ce qui permet de générer une grande diversité d'états de mer : houle régulière, irrégulière, mono et multidirectionnelle, avec des périodes comprises entre 1 et 5 s et des hauteurs de l'ordre du mètre. Pour une maquette à l'échelle 1/20, cela correspond au réel à des vagues de 20 m de hauteur.

Lors d'essais en bassin, la loi d'échelle à respecter est la similitude de Froude, qui traduit le rapport des forces d'inertie aux forces de gravité. Le nombre de Froude Fr est défini par :

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - F. de O. FALCAO (A.) -   Wave energy utilization : a review of technologies.  -  Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(3), p. 889-918 (2009).

  • (2) - BABARIT (A.), HALS (J.) -   On the maximum and actual capture width ratio of wave energy converters.  -  In Proc. Of the 9th European Wave and Tidal Energy Conference, Southampton, UK, 5-9 sept. 2011.

  • (3) - BABARIT (A.), HALS (J.), MULIAWAN (M. J.), KURNIAWAN (A.), MOAN (T.), KROKSTAD (J.) -   Numerical benchmarking study of a selection of wave energy converters.  -  Renewable Energy, 41, p. 44-63 (2012).

  • (4) - MULTON (B.) -   Énergie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables,  -  Éditions Hermès (2012).

1 Evenements

European Wave and Tidal Energy Conference http://www.ewtec.org

International Conference on Ocean Energy

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2 Sites internet

ANEMOC http://anemoc.cetmef.developpement-durable.gouv.fr/

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3 Annuaire

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3.1 Organismes, associations

École Centrale de Nantes http://www.ec-nantes.fr

SEM-REV http://www.semrev.fr

France Energies Marines http://www.france-energies-marines.org

European Energy Association http://www.eu-oea.com

International Energy Agency - Ocean Energy Systems http://www.ocean-energy-systems.orf

IPANEMA http://www.ipanema2008.fr

France Telecom Marine https://marine.orange.com/fr/

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