Le projet SEAREV

 

Récupération de l'Energie des vagues :

le projet SEAREV

 

       L'énergie des vagues est une source d'énergie renouvelable dont l'exploitation reste un défi a l'heure actuelle. S'appuyant sur plus de 20 années d'expériences dans la recherche sur les énergies marines, le Laboratoire de Mécaniques des Fluides de l'Ecole Centrale de Nantes est depuis 2002 à la tête du projet Searev ( pour Système Electrique Autonome de Récupération de l'Energie des vagues), un concept simple et robuste de récupération de l'énergie des vagues, mais doté d'un contrôle sophistiqué. Nous présentons ici le principe du système ainsi que les résultats d' essais en bassin.

 

       vue d' artiste

 

 

 

       Les vagues qui animent la surface des océans de la Terre représentent une source d énergie renouvelable inexploitée considérable, bien que des recherches aient commencé dès le début des années 80, à la suite des deux chocs pétroliers, aucun système de récupération de l'énergie des vagues n' a encore prouvé sa supériorité sur les autres et ne s 'est imposé comme la solution technologique. Il y a à cela plusieurs raisons. D'abord, le problème est rendu difficile par le caractère irrégulier des vagues. Il s'agit, en effet, d'un phénomène aléatoire oscillant, dont les caractéristiques de période et d' amplitude varient vague après vague. Ensuite, le caractère inhospitalier du milieu marin est un élément qu'il ne faut pas sous-estimer, Nombre de prototypes ont ainsi été détruits lors des premières tempêtes, montrant que la robustesse est un enjeu déterminant dans ce problème. Et enfin, les communautés vivantes essentiellement près du milieu marin , tel que les surfeurs , véloplanchistes ou tout autres sports nautiques, ne se disent pas près à voir ces avancées technologiques prennant place dans leurs environnement quotidien.

 

 

 

Structure du Searev :

 

      Ce système mécanique est composé d 'un corps flottant dans lequel est suspendue une masse mobile. En pratique, il s'agit d'une roue pendulaire. Puis il comporte un réservoir de stockage , un moteur hydraulique , un alternateur, un réservoir d'huile basse tension et d 'un frein à disques.

 

  

 

Un système a flotteur :

       Le SEAREV fait parties des systèmes à flotteur actionnés par les vagues: dans ces systèmes , les vagues sont utilisées pour mettre en mouvement un flotteur.

 

SEAREV : un principe simple ...

 

       Le flotteur est mis en mouvement par les vagues , la masse oscille avec son propre mouvement , et le mouvement relatif existant entre ces deux corps est transformé en électricité par l'intermédiaire de pompes et moteurs hydrauliques, et d' une génératrice , tous les éléments contenus dans le flotteur hermétique. Le courant est amené à terre par l'intermédiaire d 'un câble électrique. Ce câble sera ensouollé , c'est à dire enfoui dans le fond marin , afin d'éviter tout conflit d' intêret avec les autres usagers de la mer.

 

° Ses nombreux avantages :

 

        -Toutes les parties mobiles sont contenues dans la coque du flotteur et sont donc protégées des agressions du milieu marin. Ainsi , les coûts de maintenance du SEAREV et les risques de pannes sont minimisés par rapport a un système dont les parties mobiles sont en contact avec l'océan .

 

        -La masse mobile est en pratique un grand cylindre dont le centre de gravité est décentré. Le cylindre pouvant faire un tour complet selon son axe de révolution , le système ne présent pas de butées, et est donc particulièrement résistant dans les mers extrêmes.

 

        -Le système n'a pas besoins de référence externe, puisque sa référence, la gravité qui à travers le cylindre se comporte comme un pendule est embarquée. Il ne nécessite donc qu'un ancrage souple et léger , moins couteux qu'un ancrage tendu .

 

        -Le système de conversion de l'énergie hydraulique permet de lisser les fluctuations dans la production d' énergie due aux groupes de vagues grâce à un stockage hydropneumatique dans un accumulateur haute pression, et de fournir ainsi au réseau électrique une puissance bien stable.

 

 

 

° Un contrôle sophistiqué :

 

       Pour une première approximation, la production d' énergie est proportionnelle à la vitesse du mouvement relatif entre la coque et la roue pendulaire. Or le SEAREV est un système d' oscillateurs couplés. Il présentera donc de bonnes performances en termes de récupération d'énergies, pour des houles de période proche de ses périodes de résonnance. Malheureusement, les vagues sont un phénomène dont la période et la hauteur varie continuellement et il est donc important de prévoir des moyens de contrôle capables d 'adapter la dynamique du système aux vagues rencontrées.

 

Un premier type de contrôle , dit contrôle lent, consiste à modifier les caractéristiques mécaniques du système, à travers les ballasts par exemple, pour adapter sa réponse à la moyenne des périodes des houles incidentes. Un second contrôle, dit contrôle continu, permet d' adapter la réponse du système à chaque vague et d' en tirer le maximum d' énergie. En fait, comme dans l' éolienne avec la limite de Betz (limite théorique de l'efficacité d ' une éolienne) , il existe une limite théorique à la capacité d 'absorption d' un récupérateur d' énergie des vagues du type SEAREV , et on peut définir un contrôleur capable d' atteindre cette limite. Malheureusement, ce contrôleur optimal est anti causal, c' est à dire qu' il nécessite la prédiction du futur de la houle, et est donc difficilement réalisable.

 

Pour le SEAREV, on a donc adopté un type de contrôle sub-optimal (c' est à dire moins bon que l' optimal) connu sous le nom de contrôle par " latching " (verrouillage en anglais). Ce contrôle, introduit des les années 80 pour des applications à l' énergies des vagues par Budal et Falnes, consiste à bloquer le pendule en position lorsque sa vitesse relative s' annule et à le relâcher quelques instants plus tard, lorsque la phase de la houle est plus favorable.On provoque par ce moyen des résonances paramétriques dans la dynamique du système, qui permettent d 'amplifier considérablement les mouvements, et donc la production d' énergie. De plus, puisque' on bloque le pendule à vitesse nulle, la dépense d' énergie nécessaire pour appliquer le contrôle est minimale(à l' image du frein à main d' une voiture).

 

 Démonstration d' une maquette dans le bassin d' essais à Nantes :

 

 

 

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