Ancrages
Deux critères essentiels pour les ancrages : fiabilité et robustesse
Les systèmes flottants de production d’énergies marines renouvelables présentent plusieurs avantages : ressources en vent et vagues plus importantes, profondeur d’eau techniquement non limitée, meilleure adaptabilité aux types de sols… Ces derniers doivent cependant limiter leur dynamique pour des raisons :
- d’efficacité (ex : diminution des performances des éoliennes si les mouvements du flotteur sont trop importants),
- de sécurité (ex : perturbation du trafic maritime),
- de robustesse et de viabilité technico-économique (ex : arrachage du câble électrique d’export, surcoût lié au surdimensionnement).
Développer des lignes d’ancrage fiables et robustes est donc essentiel. Pour cela, deux critères sont à prendre en compte : limiter l’amplitude des efforts et résister aux sollicitations maximales sur la durée de vie d’un parc.
Adapter le retour d’expérience de l’offshore pétrolier aux EMR
Difficile de transposer tel quel aux EMR le retour d’expérience de l’offshore pétrolier car certaines contraintes sont radicalement différentes : limitation de l’empreinte au sol, forte dynamique des flotteurs dans la houle, réduction de l’emprise sur le domaine public maritime… Les systèmes flottants de récupération d’énergies marines sont déployés dans des profondeurs d’eau relativement faibles (50 à 150 m) où la ressource en vent et vague permet un meilleur facteur de charge. Or, plus la profondeur est faible, plus le dimensionnement de l’ancrage est complexe. Les ancrages proposés pour les systèmes flottants, en particulier les éoliennes, diffèrent donc notablement de ceux utilisés dans l’offshore pétrolier. Les normes et outils de conception doivent être adaptés et validés. Le retour d’expérience sur des sites d’essais ou des parcs pilotes obtenu en parallèle d’études spécifiques aux ancrages va permettre de réduire les incertitudes sur la prédiction de leur durée de vie et optimiser les solutions retenues.
Caractérisation des ancrage synthétiques
Les ancrages synthétiques permettent d’introduire de l’amortissement dynamique dans le système, notamment grâce à une forte capacité d’élongation, à l’instar du nylon. Ces dispositifs semi-tendus sont particulièrement adaptés à des profondeurs d’eau comprises entre 60 et 150 m. Le nylon a l’avantage d’être moins onéreux que la classique chaîne d’ancrage, ce qui contribue à diminuer le LCOE du système ainsi qu’à limiter la longueur totale et donc l’empreinte au sol. France Energies Marines et ses partenaires ont mené trois projets de R&D sur ce thème :
- Le premier portait sur la caractérisation fine du comportement dynamique et à long terme de lignes d’ancrage en nylon (Projet POLYAMOOR). Il a permis de démontrer que le nylon peut avoir une durée de vie en fatigue pour des ancrages permanents de l’ordre de 25 ans. Une loi représentative du comportement complexe visco-elasto-plastique de ce matériau ainsi qu’une méthodologie d’évaluation accélérée de la durée de vie par auto-échauffement ont été proposées.
- Le deuxième visait à développer des moyens de suivi en service du comportement mécanique des lignes d’ancrage en nylon. Il intègrait un déploiement en mer, le développement de capteurs et méthodologie dédiés pour le monitoring de ces ancrages ainsi qu’une procédure d’installation incluant le pré-tensionnement (Projet MONAMOOR).
- Le troisième a pour objectif d’améliorer la modélisation du comportement à court et long terme des cordages en nylon et développer les connaissances sur les mécanismes de fatigue et de dégradation (Projet BAMOS).
Suivi en service des lignes d’ancrage
Le dimensionnement des systèmes en mer est nécessairement basé sur des statistiques météo-océaniques. Il comporte donc des incertitudes auxquelles s’ajoutent l’intégration de nouveaux matériaux. Il apparait donc incontournable de disposer de méthodes et de moyens pour suivre l’état des composants d’ancrage en continu, pour alerter en cas de risques élevé de déradage et pour anticiper les opérations de réparation ou de remplacement (Projets MHM-EMR, SUBSEE 4D et DIONYSOS).
Influence du biofouling sur les ancrages
Le biofouling peut affecter fortement le poids et le comportement hydromécanique du flotteur et des lignes d’ancrage, notamment synthétiques. Ceci est particulièrement vrai pour des sites à faibles profondeur d’eau (< 150 m) où la plus grande partie de la colonne d’eau comporte des organismes vivants. Un projet collaboratif achevé en 2022 visait à développer des protocoles de mesure et de caractérisation du biofouling, en prenant en compte les spécificités de sites et de composants (Projet ABIOP+).
Liste des publications en lien avec les ancrages (PDF)
Crédit photo : Wanfahmy / AdobeStock
Projets
Terminé
ABIOP+
Prise en compte du biofouling au moyen de protocoles de quantification utiles à l’ingénierie
En cours
DIONYSOS
Réseau numérique intelligent opérationnel à l’aide d’une approche hybride capteurs / simulations
Terminé
MONAMOOR
Modélisation et suivi en service des lignes d’ancrages en polyamide
Terminé
ABIOP
Quantification du biofouling au moyen de protocoles établis et recommandations associées
En cours
BAMOS
Comportement et vieillissement des ancrages en cordages synthétiques
Terminé
MHM-EMR
Suivi en service des systèmes d’ancrage pour les énergies marines renouvelables
Terminé
POLYAMOOR
Ligne d’ancrage polyamide souple et durable pour les énergies marines renouvelables
En cours
MUTANC
Ancres mutualisées pour les éoliennes offshores flottantes
Terminé
SUBSEE 4D
Un jumeau numérique pour faciliter l’exploitation des parcs éoliens flottants
Services
Stratégie de suivi structurel en temps réel pour les éoliennes flottantes
Médiathèque
Vidéos
Interlocuteurs
Romain Ribault
Ingénieur de recherche en systèmes d'ancrage et monitoring offshore
Jean-Sébastien Verjut
Ingénieur de recherche en systèmes d’ancrage et opérations marines
News
Publié le 22/03/2023
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