Qualité, Lissage et Intégration au réseau de la Production des Houlogénérateurs électriques directs – QUALIPHE

Parmi les Energies Marines Renouvelables (EnMR), la ressource « énergie des vagues » présente un gisement énergétique considérable et surtout une relative complémentarité par rapport aux autres ressources intermittentes. Cependant, et malgré le grand nombre de technologies qui ont été proposées par le passé ou sont en cours d’étude actuellement, aucune technologie houlomotrice n'a encore prouvé sa supériorité sur les autres et ne s'est imposée comme « la » solution. Il y a à cela plusieurs raisons, dont une bonne part résulte des nombreuses problématiques disciplinaires que soulèvent les systèmes houlogénérateurs : hydrodynamique, mécanique, électrotechnique, commande, etc. Dans ce projet, nous nous intéresserons à ces problématiques fortement couplées et introduisant des dynamiques propres qui augmentent la complexité de la commande de la récupération et de la qualité de l’énergie produite.
Nous considérons ici la famille des houlogénérateurs à conversion hydro-mécanique directe (c'est-à-dire sans stockage gravitaire ou mécanique tampon) qui constituent la grande majorité des concepts en cours de développement et les plus prometteurs sur le long terme. Dans ce cas, un problème majeur concerne la qualité de l’énergie produite. Du point de vue électrotechnique, une solution consiste à exploiter des moyens de stockage électrique locaux (embarqués) et/ou distants (mutualisés) pour lisser l’énergie électrique produite sans dégrader la productivité. Mais il faut également considérer la possibilité de profiter des effets de foisonnement des productions d’un ensemble de houlogénérateurs agencés en ferme pour poser ce problème dans toute son étendue. Le stockage électrique peut alors être envisagé comme intégré à chaque houlogénérateur et piloté de façon centralisée ou encore centralisé à l’échelle de la ferme. Les travaux proposés consistent, dans ces différentes situations, à maximiser, avec des considérations de cycle de vie, les deux critères (productivité et qualité de l’énergie) au moyen d’une gestion et d’un dimensionnement adéquats du stockage et d’une stratégie de commande optimale.
Sur l’aspect hydrodynamique, il s’agit de la problématique de la modélisation de mouvements de grande amplitude dans la tenue à la mer des flotteurs qui composent les systèmes houlomoteurs aussi bien en situation de survivabilité qu’en conditions opérationnelles.

Les travaux envisagés portent donc sur :
• Les méthodologies de dimensionnement d’un stockage par supercondensateurs et de sa gestion d’énergie pour assurer le lissage de la production et améliorer la qualité de l’énergie produite, en considérant notamment les contraintes de flicker. Ceci à l’échelle d’un seul houlogénérateur mais également à l’échelle d’une ferme dont le nombre d’unités sera un paramètre. Ici, les couplages forts entre les aspects hydrodynamiques, électrotechniques et de commande nécessiteront d’utiliser les modèles hydrodynamiques avancés même si dans une première approche, des modèles simplifiés seront utilisés.
• La définition de critères qualitatifs et quantitatifs de la qualité de l’énergie électrique acceptable par un réseau (au-delà du seul critère de flicker)
• Le développement de méthodes de prédiction de la houle et de commande du système de récupération dans le but d’optimiser en quantité et en qualité l’énergie électrique produite.
• le développement de méthodologies et d’outils de simulation numérique innovants en hydrodynamique et leur intégration dans la chaine globale des transferts énergétiques dans un houlogénérateur direct. Selon les échelles d’amplitude de mouvement, les approches seront basées sur des méthodes potentielles linéaires ou non linéaires.