Energies Marines
DIKWE : une digue pour protéger les ports et produire de l’énergie grâce aux vagues

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DIKWE : une digue pour protéger les ports et produire de l’énergie grâce aux vagues

Energies Marines

Lauréat du Blue Challenge 2020 du Pôle Mer Bretagne Atlantique, DIKWE est un ingénieux projet de digue conçue, en plus de sa fonction première de protection du littoral et des ports, pour produire de l’énergie grâce aux vagues qui viennent la frapper. L’idée est née chez Legendre Construction (basé à Rennes et spécialisé notamment dans les travaux publics), qui travaille en partenariat sur ce sujet avec Geps Techno et l’Ifremer. « Dans le cadre du développement des activités portuaires du groupe et des réflexions autour des ports de demain face aux enjeux environnementaux et climatiques, nous avons travaillé sur la manière d’exploiter les énergies renouvelables disponibles. Le solaire et l’éolien sont assez évidents mais il y a aussi un gros potentiel sur l’énergie des vagues », explique à Mer et Marine Quentin Henry, responsable commercial Génie civil de Legendre Construction.

Le projet DIKWE nait d'une idée simple : « nos ouvrages de protection portuaire et littoraux tels que les digues, les jetées ou encore les brise-lames reçoivent une énergie colossale lorsque les vagues viennent s'y briser. Alors, plutôt que de perdre définitivement cette énergie, pourquoi ne pas l'utiliser, la convertir en d'autres sources directement exploitables, comme l'électricité ou l’hydrogène ? ».

Geps Techno valide la technologie Flap des volets oscillants

Les équipes de Legendre, qui ont le savoir-faire nécessaire pour la conception et la réalisation d’ouvrages de génie civil, vont alors se rapprocher de la société ligérienne Geps Techno, spécialisée dans les systèmes houlomoteurs. « Après réflexion, nous avons convenu que le flap est la technologie la plus appropriée ». Le flap, c’est un volet qui, à chaque fois qu’une vague vient le percuter, oscille autour de son axe de rotation, situé sur la partie haute de la digue (à l’image d’une chatière). Cette énergie mécanique met sous pression un circuit hydraulique permettant de produire de l’électricité, un mécanisme de conversion usuel dans les énergies marines que l’on appelle Power Take Off (PTO).

Une jupe pour amortir la houle et protéger le plan d’eau

Dans le cas de DIKWE, les flaps sont directement intégrés à l’intérieur de la digue en béton, ce qui permet de protéger le système, faciliter sa maintenance et conserver la même emprise qu’un ouvrage traditionnel. Evidemment, une digue est faite pour protéger un port de la houle et, imaginer un système où cet ouvrage comprend sur sa partie frontale des volets qui basculent quand les vagues viennent les frapper pose une question évidente : comment assurer que, derrière, les eaux restent calmes ? Pour cela, les ingénieurs ont recours à une astuce. Alors que les volets eux-mêmes absorbent une part importante de l’énergie de la houle quand elle frappe la digue, l’énergie résiduelle est amortie en arrière des volets par une jupe. Fixe et rigide, en béton ou métallique, elle part de la base du volet pour remonter en arrière vers le partie supérieure de la digue où, à l’instar d’une plage fortement inclinée, les vagues viennent mourir. Le plan d’eau situé derrière la digue reste donc protégé.

 

 

Essais dans le bassin océanique de l’Ifremer

Le système a d’abord subi l’épreuve des modèles de simulation numérique, avant qu’une maquette au 1/15ème soit testée au bassin d’essais océanique de l’Ifremer, à Brest, en mars dernier. Cette première campagne, qui a confirmé les résultats des simulations numériques, doit être suivie par une seconde, ce mois-ci, destinée à affiner le concept.

Construction modulaire

DIKWE est proposé dans le cadre de nouveaux projets de digues ou brise-lames de protection de ports ou de lutte contre l’érosion du littoral, comme des programmes de rénovation ou de reconstruction d’ouvrages existants devenus vétustes. Ils sont d’ailleurs nombreux le long des côtes hexagonales à arriver en fin de vie. Legendre prévoit pour réduire les coûts et délais une construction modulaire, avec pour des ouvrages neufs des caissons en béton armé réalisés dans une forme de radoub ou un dock flottant. Ces caissons, équipés, seraient ensuite mis en flottaison, remorqués et immergés sur site, sur la base d’un talus ou d’une fondation sous-marine en enrochements.

 

Face frontale d'un module avec les flaps (

Face frontale d'un module avec les flaps (©  DIKWE)

 

Face arrière d'un module avec les jupes (

Face arrière d'un module avec les jupes (©  DIKWE)

 

Réduire le coût des ouvrages maritimes

Le grand intérêt de ce projet est qu’il combine un besoin opérationnel, celui de la protection des ports et littoraux (qui devrait croître avec le dérèglement climatique et la montée des eaux), à une solution de production d’énergie renouvelable. Ce qui économiquement change radicalement la donne par rapport à un ouvrage traditionnel, qui ne génère que des coûts, à la construction puis à la maintenance. Avec DIKWE, ces coûts demeurent, mais dans le même temps le concept génère des revenus par la revente de l’électricité produite. Avec ainsi la perspective de pouvoir amortir les investissements dans la durée. « Le recours à cette technologie doit permette de réduire drastiquement la durée des travaux, de limiter l’impact paysager et de diminuer le coût global d’un tel ouvrage par l’industrialisation poussée des modules, la réduction des opérations liées à l’envasement des ports et la revente de l’électricité produite ». L’objectif, assurent les porteurs du projet, est que le modèle économique fonctionne sans subvention, en dehors des coûts de développement et de la mise en place d’un démonstrateur pour valider et optimiser le système.

Développer une source locale d’énergie locale propre

L’autre avantage majeur est de permettre aux zones où ces machines sont implantées de disposer d’une ressource énergétique locale. Avec des puissances pouvant aller au-delà de 5 MW selon les études menées par Legendre et ses partenaires. Pas assez pour couvrir les besoins d’un vaste territoire. En effet, on est par exemple loin des productions de parcs éoliens offshore, dont les premiers représentants français auront une puissance de près de 500 MW (ce qui permettra par exemple, pour celui de Saint-Nazaire, de couvrir l’équivalent de 20% des besoins énergétiques de la Loire-Atlantique). Mais les capacités de DIKWE seront suffisantes pour contribuer sensiblement au mix énergétique local ou alimenter en énergie « verte » un espace donné, par exemple les infrastructures, la criée, des industries à proximité et tout ou partie d’une petite ville portuaire. Ce serait aussi une manière de sécuriser l’approvisionnement local en cas d’aléas sur le réseau électrique terrestre.

Une solution pour produire dans les ports de l’hydrogène vert

Mais c’est aussi la possibilité, au moment où l’hydrogène va faire l’objet d’investissements majeurs pour devenir la source d’énergie propre de demain, de disposer localement d’une capacité de production vertueuse. L’hydrogène présente pour mémoire l’énorme avantage de produire de l’électricité en ne rejetant que de l’eau et de l’oxygène. Mais on ne le trouve pas à l’état naturel et, pour le fabriquer, il faut de l’électricité qui, pour que la boucle vertueuse soit bouclée, doit provenir de sources renouvelables. Dans cette perspective, DIKWE peut être une solution et, dès lors, permettre le développement de moyens de transport locaux fonctionnant à l’hydrogène, y compris des bateaux : navires de services portuaires, de transport de passagers sur des liaisons locales, pêcheurs...

Vers un site pilote en Bretagne

Les performances de DIKWE dépendent des conditions environnementales des sites, en particulier la profondeur, le marnage et l’agitation de la mer. Cette solution n’est donc pas pertinente partout. Cependant, les études déjà menées pour identifier des zones favorables - sur la base des données océanographiques disponibles - montrent qu’un nombre important de secteurs peuvent correspondre aux critères souhaités. En particulier en Bretagne, où Legendre axe pour le moment sa stratégie de développement. A cet effet, des discussions sont en cours avec la Région afin de trouver, d’ici la fin de l’année, un site pilote. Selon les ports visés, par exemple au Conquet, à Ouessant et Esquibien, le potentiel de production d’énergie va de 1.5 à 5 MW.

© Un article de la rédaction de Mer et Marine. Reproduction interdite sans consentement du ou des auteurs.