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Mécanique appliquée

Amélioration des modèles hydrodynamiques pour l’éolien flottant

Le développement de supports flottants pour les éoliennes offshore, en remplacement des fondations fixes, permet d’envisager l’exploitation de ressources en vent dans des zones de grande profondeur d’eau. Le potentiel est prometteur, évalué à 16 GW en France métropolitaine à l’horizon 2040a.

La conception et le dimensionnement de ces nouvelles structures reposent sur le calcul des efforts générés par la houle et des mouvements induits au niveau du flotteur.

Ces calculs sont actuellement réalisés avec les logiciels dédiés, issus de l’industrie pétrolière offshoreb, et qui utilisent des modèles hydrodynamiques simplifiés. En outre, le comportement d’une éolienne flottante est assez éloigné de celui d’une plateforme pétrolière et les enjeux économiques tout comme les risques industriels sont également différents. Ceci conduit IFPEN à réévaluer les méthodes et outils de dimensionnement actuels.

La méthodologie consiste à comparer des simulations CFDc d’une éolienne flottante en mouvement, réalisées grâce à un logiciel open sourced, avec les résultats issus des modèles simplifiés habituels.

L’objectif est d’évaluer la pertinence de ces derniers et de les améliorer si nécessaire, soit en revoyant leur formulation soit en les recalibrant.

Cette démarche a d’abord été entreprise sur des cas simples — flotteur fixe avec de la houle, d’une part, et flotteur en mouvement sans houle, d’autre part — permettant ainsi une comparaison avec des résultats expérimentaux. Déployée pour évaluer des dispositifs d’amortissement du mouvement (figure), elle a produit des résultats satisfaisants(1-2).

La même approche, mise en œuvre dans le cas d’un flotteur développé conjointement avec SBM Offshore, a fourni des premiers résultats prometteurs quant à l’amélioration des modèles hydrodynamiques des outils de conception d’IFPEN.

a- Les Echos du 19 février 2018
b- Logiciel DeepLines Wind développé avec Principia
c- Computational Fluid Dynamics
d- Logiciel OpenFOAM

 

Contact scientifique :   pauline.bozonnet@ifpen.fr 

Article paru dans Science@ifpen n° 34 - Octobre 2018

Publications

  1. P. Bozonnet, A. Emery, CFD Simulations for the Design of Offshore Floating Wind Platforms Encompassing Heave Plates, 25th International Ocean and Polar Engineering Conference, 21-26 June, Kona, Hawaii, USA.
    >> https://www.onepetro.org/conference-paper/ISOPE-I-15-382   
        
  2. A. Emery, P. Bozonnet, Heave plate damping and added mass evaluation based on CFD simulations for floating wind turbine platforms. Submitted to Applied Ocean Research.
       

  


 

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