HARVEST - Hydroliennes à Axe de Rotation Vertical Stabilisé – HARVEST

La récupération de l'énergie marémotrice est particulièrement intéressante car elle constituent une source immense (2.6 TW) et quasi inépuisable d'énergie cinétique sur des sites côtiers, donc aisément accessibles. - En installant des turbines marines, appelées hydroliennes, dans les courants de marée, il est possible de récupérer une part de leur énergie cinétique. Des prototypes d'hydroliennes à axe horizontal ont déjà été installés par les anglais et les norvégiens (300KW et 1MW en construction pour le projet anglais Seagen). - Bien que séduisant car fondé sur une technologie bien maîtrisée, le concept de l'hydrolienne à axe horizontal n'est pas celui retenu par le LEGI. Le laboratoire LEGI a breveté son propre concept de ferme basé sur des hydroliennes à axe vertical dans le cadre du projet HARVEST. L'intérêt principal de ces hydroliennes réside dans leur capacité à fonctionner quel que soit le sens du courant. L'axe vertical permet également de réaliser des empilements d'hydroliennes sur un même axe de rotation appelé « axe turbines » dont la rigidité est assurée par une structure en treillis appelée « tour » ; les tours sont assemblées en faisceaux ancrés sur le fond marin. Ces systèmes, par leur modularité et leur faible coût, sont aussi particulièrement bien adaptés au fleuves et rivières, en particulier pour les pays émergents qui ont peu ou pas accès à l'électricité. - - Un des objectifs majeurs de projet HARVEST est de conduire progressivement à la construction d'un parc hydroélectrique fluvial et marin incorporant les solutions techniques découlant des résultats de recherche des quatre laboratoires: LEGI, 3S, LDMS, LEG (Région Rhône-Alpes). Le projet HARVEST s'appuie sur un programme expérimental en quatre phases organisé comme suit : - · Phase 1: Tests échelle 1/5 d'un module d'hydrolienne dans le tunnel hydrodynamique du LEGI. - · Phase 2: Tests échelle 1/2 d'une tour d'hydroliennes dans un canal d'amenée de centrale hydroélectrique (banlieue de Grenoble). - · Phase 3: Tests pleine échelle d'un ensemble de tours distribuées dans une rivière. - · Phase 4: Tests pleine échelle d'un ensemble de tours distribuées sur un site marémoteur. - Les phases 1 à 3, font l'objet d'un projet labellisé récemment par le Pôle de Compétitivité EnERRDIS de la Région Rhône-Alpes. Elles permettent d'étudier le parc hydroélectrique à axe vertical d'abord en eau douce avant d'envisager l'application marine. - - La présente demande est essentiellement axée sur les recherches amonts nécessaires pour concevoir l'unité élémentaire de production du parc : la tour ; comme expliqué ci-dessous, elle ne concerne que les phases 1 et 2 du programme expérimental. - - Les deux points clés des tours imaginées sont leur performance hydrodynamique (rendement) et leur durabilité (maintenance). Ils soulèvent deux questions aujourd'hui non résolues par la communauté scientifique: - La première concerne la compréhension et la prédiction de l'écoulement décollé instationnaire, éventuellement cavitant, dans les hydroliennes à axe vertical. Les recherches, effectuées par le LEGI, permettront d'optimiser le rendement des hydroliennes et de minimiser les efforts cycliques subis par les pales. Les essais sur les modèles d'hydroliennes (Phase 1) s'avèreront indispensables pour valider la démarche de modélisation menée en parallèle. Les comparaisons porteront sur les couples, les poussées, les rendements (balance 4 composantes), ainsi que sur les champs de vitesse (Achat d'un Laser Induced Velocimeter). - La deuxième concerne la prédiction du niveau de vibrations du aux efforts cycliques mentionnés ci-dessus et du phénomène de fatigue qui en découle. Pour les vibrations, la difficulté réside dans la problématique de dynamique non linéaire d'ensemble (incluant les liaisons par paliers) de la tour munie de ses hydroliennes (LDMS). Pour la fatigue, le défi réside dans la compréhension du comportement du matériaux à très grand nombre de cycles (3S). Le