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Éolien offshore et énergies marines
Nos solutions

L’éolien offshore, comme l’énergie des courants et de la houle, représente une voie d’avenir dans le domaine des énergies renouvelables, mais encore peu exploitée.

Les principaux domaines d’intervention d’IFPEN dans l’éolien portent sur quatre axes visant à réduire le coût de l’énergie d’origine éolienne et à offrir de nouveaux marchés :

  • le développement de technologies pour l’offshore flottant,
  • le contrôle actif des éoliennes (offshore et onshore),
  • la simulation intégrée du comportement des éoliennes dans leur environnement,
  • l’optimisation des opérations et maintenance (O&M) grâce au digital.

IFPEN contribue également au développement d’une stratégie de contrôle pour une technologie houlomotrice performante, valorisable par l’industrie.
 

Flotteurs pour éoliennes en mer

Un flotteur mis au point par IFPEN en partenariat avec SBM Offshore est actuellement dimensionné et sera testé au large des côtes françaises dans le cadre d’un projet de ferme précommerciale à partir de 2020. 

SBM Offshore« Notre collaboration avec SBM Offshore a donné naissance à une solution innovante de support flottant pour éolienne offshore, qui présente de nombreux avantages :

  • légère, compacte et modulaire, elle est également d’une grande fiabilité grâce à l’utilisation de composants éprouvés,
  • les coûts d’investissement sont réduits du fait de sa stabilité exceptionnelle à la nacelle, qui diminue les contraintes et la fatigue mécanique de l’ensemble des composants,
  • enfin, elle peut être installée à partir de zones à faible profondeur d’eau et ne nécessite pas d’infrastructures de construction et de mise à l’eau spécifiques.

Cette technologie a été choisie par EDF Energies Nouvelles pour son projet de ferme pilote Provence Grand Large, soutenu par l’Ademe. L’objectif est de démontrer la pertinence technique, mais aussi économique, de la solution. »

Timothée Perdrizet, chef de projet Éolien flottant, IFPEN

Découvrir le flotteur SBM Offshore-IFPEN en images !


Trois questions à…

Antoine Le Cotty, Directeur technique Énergies renouvelables, SBM Offshore 

Quelle est votre vision du marché des énergies marines renouvelables ?
Le secteur de l’énergie est en mutation et s’oriente vers un mix énergétique dont les EMR seront partie intégrante. Après l’accélération qui s’est produite dans l’éolien offshore posé depuis une décennie, un développement industriel de l’éolien flottant serait complémentaire. L’énergie houlomotrice a aussi toute sa place, à condition de mettre au point des systèmes efficaces opérationnellement. D’une manière générale, les clients recherchent des acteurs ayant de l’expérience et une capacité à appréhender les enjeux de l’exécution des projets et des opérations offshore.

Comment fonctionne le partenariat signé en 2015 avec IFPEN ?
L’éolien flottant nécessite une connaissance de l’énergie, de l’offshore et de l’éolien, mais aussi des outils d’analyse nouveaux. Nos compétences, unies à celles d’IFPEN, couvrent l’ensemble de ce périmètre. La coopération se déroule remarquablement bien et les interactions sont naturelles, ce qui traduit un partenariat basé sur une synergie réelle.

Quels sont les défis à relever sur les projets ?
Nous avons formulé une proposition technique prometteuse, portée par deux acteurs crédibles et complémentaires. Le principal défi est la mise au point technologique d’une solution complète couplée flotteur/turbine. Parallèlement, il s’agit de préparer l’évolution vers des applications pour fermes commerciales.
 

Contrôle des éoliennes

Solutions basées sur l’utilisation du lidar

En partenariat avec Leosphere, IFPEN développe des solutions permettant d’utiliser les mesures de vent fournies par des capteurs lidars pour accroître la production d’énergie, augmenter les durées d’exploitation et réduire les coûts de maintenance des éoliennes. Deux solutions technologiques sont nées de cette collaboration. 

« Les données de mesures issues du lidar sont brutes, elles ne fournissent pas directement une mesure de vent. Leur exploitation nécessite une étape de traitement numérique adapté, afin de restituer une estimation du vent observée. 
 

  • La première offre sur laquelle nous nous sommes concentrés concerne la reconstruction du champ de vent en temps réel à différentes distances en amont de l’éolienne, ainsi que la prévision des propriétés du vent au niveau du rotor de l’éolienne, là où le lidar ne peut effectuer de mesures. Ces fonctionnalités sont intégrées dans le logiciel WiSE WindField, qui est en cours de validation expérimentale, notamment dans le cadre du projet ANR SmartEole.
WiSE WindField
  • Le second volet de nos travaux porte sur le pilotage optimal de l’éolienne : nous étudions et développons des stratégies de contrôle innovantes exploitant la mesure de vent reconstruite, afin de générer les consignes de couple génératrice, d’orientation des pales et de cap nacelle les plus adaptées à l’état de vent en approche du rotor. Ces stratégies, embarquées dans la solution WiSE Control, protègent l’éolienne des turbulences excessives du vent (rafales par exemple), réduisant ainsi le chargement et la fatigue mécanique de sa structure
     

Pour ces deux solutions, nous mettons à profit notre expertise en traitement du signal, en optimisation et en contrôle commande. Notre objectif est de proposer WiSE WindField au catalogue de notre partenaire Leosphere dès 2019. »
 

Fabrice Guillemin, chef de projet Contrôle des éoliennes, IFPEN


Simulation du comportement de l’éolienne dans son environnement 

IFPEN et son partenaire Principia ont développé DeepLines Wind™, un logiciel qui simule le comportement dynamique des éoliennes offshore flottantes, sur la base de la solution DeepLines™ dédiée à l’analyse dynamique des liaisons fond-surface.

DeepLines Wind« DeepLines Wind™ est commercialisé depuis 2015. Certaines de ses fonctionnalités existaient déjà dans la version d’origine, comme le calcul de l’effort des vagues et du courant sur un corps flottant ou le calcul des déformations structurelles. Elles ont été complétées par des capacités de calcul aérodynamique mises au point par IFPEN, pour analyser les effets du vent sur les pales des éoliennes, et par des fonctionnalités associées au contrôle commande. Ces trois types de physiques ainsi réunies permettent d’effectuer des simulations mécaniques couplées de l’ensemble des composants de l’éolienne (pales, système d’ancrage, tour, flotteur) à l’aide d’un seul logiciel, ce qui est un atout indéniable vis-à-vis de la concurrence. La performance de ce logiciel a été démontrée dans le cadre des projets OC4/OC5 de l’IEA Wind et nous continuons à améliorer nos modèles, ainsi que les librairies aérodynamiques employées. Par ailleurs, nous utilisons DeepLines Wind™ pour concevoir le flotteur du projet Provence Grand Large avec notre partenaire SBM Offshore. » 

Pauline Bozonnet, chef de projet, IFPEN

 

Contrôle des systèmes houlomoteurs

Les systèmes houlomoteurs en sont encore à un stade très amont de développement. Depuis 2017, IFPEN participe au projet Ademe S3 visant à réduire de manière significative le coût actualisé de l’énergie qui leur est associé, à travers une solution technologique en rupture. 

« Nous participons à ce projet aux côtés de SBM Offshore, avec qui nous développons par ailleurs un flotteur pour éolienne en mer, et de l’École centrale de Nantes. Son objectif ? Réaliser et de tester en conditions réelles un démonstrateur houlomoteur innovant, reposant sur un système conçu par SBM Offshore. Sa particularité ? Il utilise des polymères électro-actifs qui se déforment sous l’action de la houle et convertissent directement l’énergie des vagues en électricité.
 

démonstrateur houlomoteur

Nous sommes chargés du développement des stratégies de prédiction à court terme de la déformation des parois induite par la houle, qui rendront possible le contrôle actif de la machine et démultiplieront sa capacité de production électrique. Avec ce projet, nous cherchons à valider une solution technologique en rupture pour améliorer la rentabilité de l’énergie des vagues et favoriser ainsi sa diffusion. »

Paolino Tona

 

 Paolino Tona, chef de projet, IFPEN

 

 

Contact

Daniel Averbuch

  • Responsable des programmes : "Risers et flow assurance", "Éolien offshore et Énergies marines", et "Stockage d’énergie".