Vague déferlante

Vagues

L'intégrité des systèmes EMR à l’épreuve des vagues

Observation et modélisation des vagues au service du développement des EMR

La connaissance la plus précise possible des états de mer est cruciale en termes de données d’entrée pour la définition et la conception optimale des projets EMR. Ces propriétés sont utilisées tout au long du cycle de vie d’un parc :

  • évaluation de la ressource énergétique houlomotrice sur un site donné,
  • estimation des chargements sur les systèmes houlomoteurs, les éoliennes fixes et flottantes ainsi que sur les hydroliennes, qu’elles soient au fond où à la surface. Cela comprend les chargements maximum  pour la survie en conditions extrêmes et les chargements moyens pour le dimensionnement en fatigue,
  • opérations en mer, qu’il s’agisse de l’installation, de la maintenance ou du démantèlement,
  • optimisation de la production d’électricité des fermes notamment houlomotrices .

Dans l’idéal, les conditions de vagues sont calculées à partir d’observations sur le site d’intérêt obtenues par des mesures in situ et des observations satellitaires. Cependant, les effets régionaux et locaux sont importants, en particulier pour les domaines côtiers où les vagues sont influencées par la bathymétrie et les courants de marées. Les observations ne permettant généralement pas de couvrir l’ensemble de la zone avec une résolution spatiale et temporelle suffisantes, sur une durée suffisamment longue, elles sont complétées par des simulations numériques. France Énergies Marines mène depuis plusieurs années des projets de R&D avec ses membres et partenaires portant sur la connaissance des états de mer avec un intérêt particulier pour les conditions de tempête et le déferlement. L’Institut étudie également la faisabilité de développer une plateforme de recherche en mer dédié à l’éolien offshore (Projet FOWRCE SEA).

Déferlement des vagues et dimensionnement des EMR

Un projet de R&D collaboratif monté et piloté par France Energies Marines est actuellement en cours sur la caractérisation des états de mer de tempêtes et des déferlements avec son applications aux dimensionnements des systèmes EMR (Projet DIME). En effet, les déferlantes induisent des efforts dits de claque (ou slamming) dangereux pour l’intégrité des éoliennes ou des dispositifs houlomoteurs. Le déferlement est aussi le puits d’énergie le plus important pour les vagues. ll doit donc être paramétré précisément dans les modèles numériques qui permettent de simuler et prévoir les vagues. Le projet a conduit à plusieurs innovations dans le domaine de l’observation des vagues de tempête avec notamment la capture du point de déferlement et des campagnes de mesures menées sur un phare en mer. Ces dernières ont permis des observations en 3D de déferlantes géantes et une corrélation à la réponse de la structure dans un formalisme vague à vague.

Les efforts induits par les déferlantes sur les éoliennes flottantes vont être étudiés dans le cadre d’un nouveau projet monté et piloté par France Energies Marines qui a débuté au printemps 2020 (Projet DIMPACT). Ces efforts seront explorés grâce une expérience sur une éolienne flottante à taille réelle, des essais en bassin couplés et des simulations numériques. Les informations collectées seront utilisées pour développer de nouvelles formulations des efforts de slamming puis intégrées aux documents de certification.

Caractérisation de la ressource et prédiction des vagues scélérates

L’amélioration de la caractérisation du vent afin de réduire les incertitudes dans l’évaluation des ressources et la conception des éoliennes est cœur d’un projet monté et coordonné par France Energies Marines (Projet CARAVELE). L’effet des vagues, et en particulier des déferlantes, sur l’intensité et la structure verticale du vent en mer y est étudié de manière théorique et numérique. Des travaux sur l’impact du déferlement sur le signal radar émis par les satellites sont également menés. Ils visent à améliorer l’inversion du vent depuis les images satellitaires, en conditions extrêmes, grâce à une expérience menée dans le canal d’essais de l’Université de Miami. Le projet porte aussi sur la prédiction à court terme de l’occurrence de vagues dites scélérates qui pourrait trouver son application dans la sécurité des personnels techniques déployés lors des opérations en mer.

Vers une meilleure connaissance de l’interface mer-atmosphère

Le Golfe du Lion va accueillir prochainement trois fermes pilotes et plusieurs fermes commerciales d’éoliennes flottantes. Dans ce contexte, un projet collaboratif va être lancé à l’initiative de France Energies Marines afin de mettre en place une chaîne numérique dédiée capable de simuler avec précision les conditions de vents, de vagues et de courants dans cette zone (Projet CASSIOWPE). Ce projet se concentrera sur le couplage d’un modèle d’atmosphère avec un modèle d’océan et un modèle de vagues. Grâce au développement de paramétrisations spécifiques, ce couplage permettra de simuler avec précision les interactions prédominantes entre les vents, les vagues et la mer. Le système numérique couplé permettra ainsi de mieux simuler les conditions difficiles et spécifiques du Golfe du Lion (Mistral, Tramontane, tempêtes hivernales). L’effet des embruns et aérosols marins projetés dans l’atmosphère par les déferlantes sur les flux de chaleur et de quantité de mouvement à l’interface air-mer sera notamment étudié.

Crédit photo : Hans / Pixabay

Projets

En cours

ARCWIND

Adaptation et mise en œuvre des technologies de conversion de l'énergie éolienne flottante pour la région Atlantique

En cours

CARAVELE

Caractérisation du vent pour les applications aux énergies marines renouvelables

En cours

DIME

Dimensionnement et météocean : modélisation et observations des états de mer extrêmes déferlants pour les énergies marines renouvelables

En cours

CASSIOWPE

Caractérisation des interactions entre l’atmosphère et la surface de la mer pour le déploiement de l’éolien offshore dans le Golfe du Lion

Terminé

COASTWAVE

Analyse locale à haute résolution de la variabilité des vagues et des déferlements à partir d’imagerie satellite

En cours

DIMPACT

Dimensionnement d’éoliennes flottantes prenant en compte les impacts de la raideur et du déferlement des vagues

En cours

FOWRCE SEA

Plateforme de recherche en mer pour l’éolien offshore

Terminé

MEDSEA CHECKPOINT

Evaluation du système de surveillance à l'échelle de la Méditerranée basée sur des applications ciblées

Services

Caractérisation de la ressource et des sites

Coordination et participation à des comités d’experts sur les EMR

Formations dans le domaine des énergies marines renouvelables

Interlocuteurs

Jean-Francois Filipot

Jean-Francois Filipot

Directeur scientifique et technique

Fabien Leckler

Fabien Leckler

Cadre de recherche en modélisation et observation des états de mer côtiers

News

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