Câbles EMR et énergie

Les travaux du laboratoire s’intéressant au comportement et à la durabilité des câbles pour les applications EMR visent à mieux appréhender le comportement des câbles étudiés qui comportent différents matériaux et dont la structure interne peut être complexe. Ils visent également à mieux définir la durabilité des câbles étudiés, notamment vis-à-vis de la fatigue ou des contraintes environnementales. Deux catégories de câbles sont actuellement étudiées :

Les câbles d’ancrage métalliques ou synthétiques,
Les câbles de transmission de l’énergie.

Quelques projets

Projet PIA ADEME : OCEAGEN – WP 2 Components of Mooring system

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.

(Contact local : Lamine DIENG - lamine.dieng(at)univ-eiffel.fr )

Projet Seasnake : Fully Dynamic Medium Voltage Cables for Ocean Energy, Reliable transmission assets for ocean energy devices

L'objectif principal du projet SEASNAKE est d’apporter un changement radical dans les performances globales d'un système de câbles à moyenne tension, tout en garantissant sa fiabilité et en réduisant les risques liés aux installations de production d'énergie océanique :

I ) Augmenter la viabilité économique des systèmes OWC en réduisant le coût énergétique d'au moins 20%. – avec des solutions/systèmes validés dans un environnement pertinent, atteignant TRL7
II ) Réduire les risques et optimiser les opérations en mer,
III ) Démonstration de solutions de câble dynamiques
IV ) Minimiser l'impact sur l'environnement.

Pour comprendre les défis et optimiser les composants, d’avantage de tests en mer et de modélisations numériques des charges sont nécessaires. Grâce à des méthodologies établies, une certification ultérieure des solutions est prévue dans le cadre du dit projet. Un projet réussi renforce le cluster maritime en Europe et crée des solutions innovantes pouvant être utilisées dans d'autres applications offshores et bénéficiant au secteur de l'exportation. L'équipe de projet comprend toute la chaîne de valeur, de la fabrication de câbles aux utilisateurs finaux, en passant par les fabricants de revêtements, l'exploitation et la maintenance, les universités et les installations de test. Il relie le secteur de l'énergie océanique à travers l'Europe à toute la chaîne de valeur depuis les sites de test offshore au Portugal, l'utilisateur final en Irlande et en Suède, et des installations de test en France aux spécialistes Mo du Royaume-Uni qui apportent leur expérience unique. Ce projet comporte 13 partenaires Européens pour un budget total de 1.3 million d’euros. SMC/MAST est responsable du WP3 « Câble design, manufacturing and validation » et bénéficie d’une subvention de 174.5 k€ pour un budget de 232.5 k€.

(Contact local : Lamine DIENG - lamine.dieng(at)univ-eiffel.fr )

Essais de corrosion accélérée et évaluation de l'endommagement sur des conducteurs aluminium-acier de transport d'énergie électrique

La grande majorité des lignes électriques aériennes sont mises en service depuis plusieurs dizaines d’années et sont soumis à plusieurs phénomènes de dégradation. Les conducteurs de type ACSR, les plus utilisés, sont soumis à plusieurs phénomènes climatiques impactant leurs propriétés électriques et mécaniques. L’un des phénomènes de dégradation très connu sur les structures métalliques est celui de dégradation par corrosion, dont les conséquences sont très peu étudiées sur les lignes électriques.

L’objectif principal de la thèse a été de quantifier l’influence de la structure géométrique des fils et des câbles de type ACSR, ainsi que du graissage sur la corrosion de type NaCl. Par conséquent, le premier travail a consisté à réaliser d’une part des essais en corrosion accélérée, dans lequel plusieurs échantillons de conducteurs électriques ont été corrodés suivant des paramètres climatiques précis et contrôlés. D’autre part, une analyse microscopique et métallographique des échantillons corrodés a été réalisée, en étudiant l’impact de la corrosion subies par ces échantillons sur leurs paramètres mécaniques à l’aide de tests de traction, de torsion et de fatigue. Les résultats issus des tests mécaniques ont été corrélés avec les observations métallographiques de façon à lier les mécanismes d’endommagement ayant lieu sur les fils avec les pertes des propriétés mécaniques relevées sur les fils.

Cette thèse a été réalisée en collaboration avec l’Université de Sherbrooke

(Contact local : Laurent GAILLET - laurent.gaillet(at)univ-eiffel.fr )

Projet ANR FEM Monamoor: Suivi des lignes d'ancrage en polyamide (2020-2024)

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