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Développer l’éolien offshore et les énergies marines

L’éolien offshore et les énergies marines représentent une voie d’avenir, encore peu exploitée, dans le domaine des énergies renouvelables.

 Les travaux d’IFPEN dans ce domaine visent à proposer des solutions technologiques pour le développement des filières de l’éolien posé et flottant et de l’énergie des vagues, permettant in fine une réduction du coût de l’électricité produite.

La particularité d’IFPEN est d’intervenir sur toute la chaîne de valeur, depuis l’évaluation de la ressource jusqu’à la conception du flotteur.

  

Concevoir et dimensionner les éoliennes flottantes

Les recherches d’IFPEN se concentrent actuellement sur l’élaboration d’un concept de flotteur et d’ancrage adapté à des éoliennes offshore flottantes de forte puissance.

Une gamme de flotteurs de forme simple et économique, permettant une installation par faible profondeur d’eau, a été développée pour plusieurs puissances et technologies d’éoliennes. Un partenariat avec un industriel a également été signé pour développer une offre, proposée dans le cadre de l’appel à projets "Fermes pilotes éoliennes flottantes" de l’Ademe (programme "Démonstrateurs pour la transition énergétique" des Investissements d’avenir). IFPEN y participe en apportant notamment ses compétences dans l’analyse couplée du comportement des éoliennes flottantes.

Par ailleurs, IFPEN intervient au sein du projet Ademe Vertiwind pour développer une technologie d’éolienne à axe vertical.

Enfin, IFPEN est devenu en 2015 coordinateur du projet européen FP7 Inflow. L’objectif est de développer un prototype d’éolienne offshore flottante s’appuyant sur les concepts issus du projet Vertiwind.

 

Des technologies sur mesure pour maîtriser l’éolien offshore et les énergies marines

Plusieurs briques technologiques sont nécessaires pour exploiter le potentiel de l’éolien offshore et des énergies marines. Les travaux menés par IFPEN ont d’ores et déjà donné naissance à des solutions innovantes. Parmi elles, le logiciel Wise-Lidar, proposé en mode SaaS (Software as a Service) et développé en liaison avec Leosphere, améliore le traitement des données obtenues grâce au lidar, un capteur qui mesure la vitesse du vent par interférométrie laser. Wise-Lidar permet de réduire de 5 à 10 % l’incertitude sur la mesure de l’intensité de turbulence du vent.

      Amélioration des informations transmises par le lidar grâce au logiciel Wise-Lidar,
                                      développé par IFPEN avec Leosphere.

En complément, IFPEN travaille sur une offre intégrée de contrôle des éoliennes, et propose dans ce cadre une première version de Wise-Control. Ce logiciel développé avec Avent Lidar Technology est capable d’estimer en temps réel le champ de vent en amont des pales et de commander leur orientation, afin de réduire les contraintes mécaniques et d’augmenter de 5 à 10 ans la durée de vie des turbines. IFPEN et Avent Lidar Technology travaillent aux côtés de la société Maia Eolis et de plusieurs laboratoires au sein du projet ANR SmartEole pour valider les performances de leur système de contrôle commande sur une ferme éolienne à terre.

 

  
IFPEN a également développé un outil permettant de maîtriser le dimensionnement des éoliennes offshore.

La société Principia, partenaire d’IFPEN, commercialise depuis 2015 ce logiciel sous le nom de DeepLines Wind. Il permet de simuler, dans leur environnement, des champs d’éoliennes offshore posées et flottantes, à axes vertical et horizontal, afin d’optimiser leur dimensionnement et d’en réduire les coûts.

Image de synthèse d'une éolienne offshore flottante réalisée par le logiciel DeepLines Wind développé par IFPEN avec Principia.

 

Parallèlement, IFPEN mène un projet concernant les systèmes houlomoteurs, visant à en augmenter la production énergétique par des stratégies de contrôle avancées. Dans ce cadre, IFPEN travaille notamment avec la société danoise Wavestar.

L’approche reposant sur la prédiction de la houle à court terme a été validée en 2015, lors d’une phase de tests en bassin. Également aux côtés de Wavestar, IFPEN participe au projet européen H2020 Upwave, lancé début 2016, sur la récupération d’énergie de la houle.

                     Système houlomoteur développé en collaboration avec Wavestar.

Enfin, en tant que représentant de la France avec le ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer, IFPEN a accueilli dans ses murs en 2015 le comité exécutif de l’IEA-Wind qui regroupe 23 pays et organismes membres.

 
   

L’union des forces

Les défis technologiques à relever pour maîtriser l’éolien offshore nécessitent de mutualiser les efforts.
   
IFPEN développe ainsi avec Principia un logiciel pour le dimensionnement des éoliennes et met au point avec Avent Lidar Technology une offre de contrôle des éoliennes basée sur le lidar.
   
Partenaire de la société Maia Eolis au sein du projet ANR SmartEole, il unit par ailleurs ses forces à celles d’EDF Énergies Nouvelles et Nenuphar, au sein du projet ADEME Vertiwind. Il a également rejoint le comité exécutif du programme IEA-Wind, suite à l’adhésion de la France en 2014.
   
Enfin, les recherches d’IFPEN dans le domaine des énergies marines s’inscrivent au sein d’un réseau d’excellence incluant des partenaires industriels et académiques. Ce réseau comprend en particulier les partenaires de l’ANCRE* et de l’Institut pour la transition énergétique France Energies Marines.
  
* Alliance nationale de coordination de la recherche pour l’énergie.

 

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+ Développement industriel > Eolien offshore et énergies marines

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Leosphere

"Leosphere a démarré sa collaboration avec IFPEN en 2014 avec pour objectif le développement d’une nouvelle offre de mesure de la turbulence pour l’éolien, utilisant notre système lidar Windcube.

En moins de deux ans, la communauté de vision et la complémentarité des équipes scientifiques et techniques nous ont permis de proposer une solution au marché, actuellement en test avec des clients pilotes. Cette première phase devrait aboutir à la commercialisation de notre technologie, récompensant le travail de nos chercheurs impliqués dans ce projet ambitieux."

David Pepy, Marketing & Sales Director, Leosphere

Chiffre clé

22
C'est le nombre de brevets déposés par IFPEN dans le domaine des énergies marines entre 2012 et 2015.

Panorama 2012

"Mer et énergie : Quelle place pour les ressources marines dans le mix énergétique ?"
  
 > Notes de synthèse disponibles en téléchargement