Câbles EMR et énergie

Oceagen est un projet de recherche et développement soutenu par l’ADEME au titre du programme des investissements d’avenir qui poursuit deux objectifs principaux :

•  Valider, dans les conditions réelles le comportement hydrodynamique du flotteur pour éoliennes en mer d'Ideol
•  Qualifier de nouveaux composants pour le système d’ancrage

En effet les plateformes offshores sont retenues par des systèmes d’ancrage composés de câbles et de chaines attachés en fond marin.

Le laboratoire SMC contribue à ce projet dans le cadre de la qualification de ces câbles d'ancrage permanent. La modularité ainsi que l'espace de travail qu'offre le banc de fatigue des câbles a permis la  réalisation  de caractériser au mieux par un dispositif expérimental le comportement dynamique des câbles d’ancrage de plateformes offshores. Il s’agissait ici de reproduire de façon adaptée les conditions réelles de fonctionnement de ces câbles soumis à des chargement de fatigue sur le banc de fatigue du laboratoire SMC. Les essais de fatigue ont consisté à solliciter le câble d'ancrage du flotteur de l'éolienne en mer de sorte à faire varier son rayon de courbure (simulation des sollicitations dues essentiellement à la houle), en combinant des efforts de traction et de flexion représentatifs des autres sollicitations que sont les courants, les vents… Le système  CASSC de détection et de localisation des défauts en temps réel développé dans le laboratoire a été utilisé au cours d’essais. Les résultats obtenus en terme de courbe de durée ont été comparés aux standards existants.

Bien implanté en Europe, l’éolien offshore a un potentiel mondial qui pourrait atteindre plus de 100 GW d’ici 2030. On estime que les éoliennes flottantes représentent 10 % du marché, en exploitant des sites offshores où le potentiel éolien disponible est jusqu’à quatre fois plus élevé que pour les turbines fixes. Comparé aux fondations d’une éolienne fixe, un système d’ancrage est plus facile à installer et s’adapte plus facilement aux caractéristiques géologiques du lieu implantation.
 L’éolien offshore flottant, dont le système d’ancrage est un élément essentiel, peut rapidement devenir une alternative compétitive. Les sites éoliens flottants actuels se situent dans des eaux de profondeur modérée à faible, où un ancrage caténaire standard n’est pas approprié. Des forces de rappel et un amortissement dynamique plus efficaces sont assurés par un ancrage semi-rigide composé de lignes synthétiques. En réduisant jusqu’à deux fois l’empreinte au sol, le câble en polyamide est une solution prometteuse.

Le projet Monamoor vise à développer des outils de modélisation du comportement mécanique des lignes en fibre de nylon et des instruments de surveillance à long terme appropriés, basés sur une compréhension approfondie des mécanismes de dégradation des matériaux. Le laboratoire SMC sera impliqué sur l’évaluation du monitoring par émission acoustique de ces câbles.

Site internet du projet : https://www.france-energies-marines.org/R-D/Projets-en-cours/MONAMOOR

Le projet HT-20MW a pour objectif de déployer un hub de connexion électrique (tension de 66 kV) en mer et d’étudier une application pour une éolienne de 20 MW. Il est principalement destiné aux futures éoliennes flottantes dites à point d’ancrage unique mais aussi pour l’alimentation et l’ancrage de navire en mer. Le projet inclut la qualification mécanique et électrique des sous-systèmes câbles électriques et lignes d’ancrages au sein des laboratoires partenaires, ainsi que la conception d’une éolienne flottante de 20 MW.

Le Laboratoire SMC est principalement impliqué dans les sujets suivants :

·         Identification des modes de défaillance des lignes d’ancrage et des câbles dynamiques

·         Tests en fatigue des câbles dynamiques et tests mécaniques des lignes d’ancrage synthétiques

·         La qualification de solutions de monitoring de ces câbles

L'objectif principal de SEASNAKE+ est de passer à l’échelle supérieure et de qualifier (TRL 6-7) le câble dynamique moyenne tension (dMVC) avec une durée de vie améliorée grâce à : une peinture facile à nettoyer ; une chambre d’application de peinture en ligne et in situ ; un robot de nettoyage in situ ; ainsi qu’un nouveau système de protection et de surveillance évolutif pour le câble. Le dMVC de SEASNAKE+ sera d’abord validé à petite échelle dans des conditions côtières proches sur deux sites différents (la côte ouest suédoise et la mer Méditerranée). Une fois les prototypes à grande échelle prêts, la validation aura lieu dans un environnement océanique réel en Méditerranée.

Les objectifs et activités de SEASNAKE+ s’appuient sur les enseignements tirés et le concept validé (TRL 4) lors du projet précédent SEASNAKE (OCEANERANET COFUND), qui a permis de développer un nouveau câble léger (sans armure) et flexible. Le laboratoire SMC de l’Université Gustave Eiffel est chargé de valider le système de surveillance des câbles à fibre optique proposé par les partenaires du projet.

SEASNAKE+ étend ces efforts au niveau européen en comblant les lacunes identifiées et en exploitant les opportunités mises en évidence lors des projets précédents. Cela inclut l’augmentation de la production, l’intégration de l’application du système de protection dans le processus de fabrication, ainsi que la mise en œuvre de méthodes nouvelles, sophistiquées et innovantes pour mesurer les mouvements des câbles (détection de forme) et les modes de défaillance grâce à une solution intégrée de fibre optique.

Le projet Smartmooring vise à révolutionner les systèmes d'amarrage pour les dispositifs d'énergie marine en intégrant des capteurs à fibre optique, capables de fournir des informations en temps réel sur la forme, la charge, les vibrations et la température des composants d'amarrage. Ce projet, qui s'étend de décembre 2023 à novembre 2025, cherche à relever des défis technologiques clés, tels que l'intégration des capteurs dans des composants complexes et l'optimisation des performances grâce à la modélisation avancée. L'objectif principal est de faire progresser ces innovations du niveau TRL 2 au TRL 5, démontrant ainsi leur valeur ajoutée dans deux applications concrètes : une tige d'amarrage pour les convertisseurs d'énergie houlomotrice de CorPower Ocean et un câble en carbone pour les convertisseurs d'énergie marémotrice de Minesto. À travers cette collaboration internationale, incluant des partenaires académiques et industriels tels que RISE, l'Université Gustave Eiffel et l'Université Polytechnique de Valence, Smartmooring ambitionne d'améliorer la fiabilité et l'efficacité énergétique des dispositifs marins tout en réduisant les coûts opérationnels et environnementaux.