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EMR : Le site d’essais SEM-REV monte en puissance

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EMR : Le site d’essais SEM-REV monte en puissance

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Dans les prochaines semaines, le site d’essais en mer développé par Central Nantes pour expérimenter de nouvelles technologies d’énergies marines renouvelables accueillera un second démonstrateur d’importance. Il s’agit du premier générateur houlomoteur Wavegem développé par Geps Techno et construit à Saint-Nazaire.

Cette plateforme va être remorquée sur le SEM-REV, situé au large du Croisic, où a pris place au printemps dernier Floatgen, la première éolienne flottante réalisée en France. Après son ancrage et son raccordement au réseau électrique terrestre, cette machine de 2 MW est entrée en production le 18 septembre.  

 

Le démonstrateur houlomoteu de Geps Techno (© CENTRALE NANTES)

Le démonstrateur houlomoteu de Geps Techno (© CENTRALE NANTES)

 

Grâce au SEM-REV, ces deux démonstrateurs vont pouvoir être testés en conditions réelles d’exploitation et cela dans la durée, afin de valider les technologies employées. Une étape cruciale dans le développement de ces machines innovantes avant que les industriels puissent passer à la phase commerciale.

Unique site d’essais en mer français dédié aux EMR, le SEM-REV comprend une station à terre (centre de recherche et sous-station électrique), un câble d’export électrique (20kV et 24 fibres optiques), une zone en mer délimitée de 1 km² (à 22 kilomètres au large du Croisic, par des fonds d’une trentaine de mètres) bénéficiant de l’ensemble des autorisations administratives, une station de raccordement électrique sous-marine pour trois connexions simultanées de prototypes, ainsi que des outils d’instrumentation météorologiques et océanographiques (vent, vague et courant et paramètres locaux).

Le hub électrique en mer peut donc permettre le raccordement au réseau électrique de trois machines en même temps, avec une capacité allant jusqu’à 8 MW.

 

L'éolienne flottante Floatgen  (© CENTRALE NANTES)

L'éolienne flottante Floatgen  (© CENTRALE NANTES)

 

Deux nouveaux démonstrateurs en vue

Après Floatgen et Wavegem, d’autres démonstrateurs doivent y être installés à partir de 2020. Sont notamment prévus un prototype de grande taille de l’éolienne flottante développée par la société brestoise Eolink. Après la mise à l’eau l'an dernier, en Bretagne, d’un petit modèle au 1/10ème dans la rade de Brest à Sainte-Anne-du-Portzic, l’entreprise doit utiliser le SEM-REV pour tester une machine de 6 MW et 150 mètres de diamètre.

 

Le premier modèle mis à l'eau à Brest par Eolink  (© MICHEL FLOCH)

Le premier modèle mis à l'eau à Brest par Eolink  (© MICHEL FLOCH)

 

Autre projet attendu à partir de 2020 au large du Croisic, celui du concept houlomoteur S3 sur lequel travaille SBM Offshore depuis 2009. Un projet audacieux permettant d’éviter l’emploi de pièces mécaniques. Il s’agit d’employer des matériaux qui, sous contrainte, produisent de l’énergie, à l’image du quartz. Dans le cas présent, l’engin se présente comme un grand cylindre souple réalisé en polymères électro-actifs. La houle, en passant à l’intérieur, déforme la structure ce qui permet de créer de l’énergie, avec en plus un phénomène de résonnance destiné à accroître l’effet de la houle. Le prototype que SBM Offshore compte tester au Croisic devrait mesurer jusqu’à une centaine de mètres de long pour un diamètre de 1 mètre.

 

Tests en bassin du concept S3  (© SBM OFFSHORE)

Tests en bassin du concept S3  (© SBM OFFSHORE)

Tests en bassin du concept S3  (© SBM OFFSHORE)

Tests en bassin du concept S3  (© SBM OFFSHORE)

 

Une décennie pour voir le jour

Centrale Nantes réussit donc son pari d’accompagner le développement de nouvelles technologies dans le domaine des EMR, cela en répondant à un besoin industriel. « En 2007, nous avions fait le constat que les industriels qui travaillaient sur ces questions ne disposaient pas d’un site permettant de mettre à l’eau des prototypes et les tester en conditions réelles. On s’est alors dit qu’il fallait un site d’essais et c’est ainsi que le SEM-REV a vu le jour. Il est désormais en service et dispose de toutes les autorisations pour accueillir différents types de technologies », explique Arnaud Poitou, directeur de Centrale Nantes.

L’école d’ingénieur aura mis près d’une décennie pour faire de cette idée une réalité et surmonter toutes les difficultés, administratives comme techniques et financières, inhérentes à un tel projet, unique en France. Un chemin long et délicat, qui aura donné jusqu’au bout du fil à retordre aux équipes, et même de belles sueurs froides, suite à la détection en 2016 d'une défaillance sur un système capital, en l’occurrence la boite de jonction entre le câble et le hub. Il a fallu remplacer la boite de jonction, ce qui a été fait avec succès l'été dernier et a permis la mise en service de Floatgen. Mais l’affaire a coûté des millions d’euros à l’école, qui a décidé d’attaquer ses prestataires en justice. Une procédure qui prendra probablement des années.

Pour mémoire, le SEM-REV a représenté (hors problème de la jonction) un investissement de 20 millions d’euros, financé par l’Etat, la Région des Pays de la Loire et le Département de la Loire-Atlantique, ainsi que d'autres collectivités locales et organismes, comme le CNRS. 

 

D'autres équipements déjà testés

Maintenant parfaitement opérationnel, le site d’essais peut monter en puissance et, en dehors des grands démonstrateurs, est destiné à accueillir d’autres équipements innovants destinés aux EMR et qui n’ont pas besoin d’être raccordés au réseau électrique terrestre.

C'est ainsi que FMGC été installé par 30 mètres de fond, en août dernier, des coquilles en fonte (IBOCS) développées pour lester les câbles électriques sous-marins. On peut aussi citer le capteur acoustique de NEREIS Environnement. Ils font partie des projets sélectionnés par le programme européen FORSEA, destiné à soutenir le développement de technologies marines innovantes. Il en va de même pour Wavegem, Floatgen, ou encore d’autres projets, à l’image de la génératrice PywEC de Pytheas Technology, de systèmes de maintenance et de suivi des sites tels la bouée de Flex Sense visant à transmettre des données via une technologie de communication longue distante et à bas débit, ainsi que les engins autonomes de surface et sous-marins d’Interdrone.

 

Installation des coquilles en fonte de

Installation des coquilles en fonte de FMGC au mois d'août (© CENTRALE NANTES)

Un démonstrateur de suivi acoustique installé sur le SEM-REV  (© CENTRALE NANTES)

Un démonstrateur de suivi acoustique installé sur le SEM-REV  (© CENTRALE NANTES)

 

Mise en réseau des moyens d'essais avec l'Ifremer

Dans le cadre de son développement dans les EMR, Centrale Nantes a par ailleurs conclu il y a un an et demi un accord avec l’Ifremer. Les deux établissements ont décidé de s’allier et d’unir leurs moyens en créer l’infrastructure de recherche THeoREM. Objectif affiché : doter la France de moyens en ingénierie marine sans équivalent en Europe. Pour y parvenir, Centrale Nantes et l’Ifremer mettent en réseau leurs moyens respectifs pour mener des activités de recherche et des projets collaboratifs avec des industriels français et étrangers. « L’essor de la filière des Energies Marines Renouvelables (EMR), l’accroissement de la demande en instrumentation océanographique, et plus généralement les enjeux liés à l’ensemble des besoins du secteur naval et offshore, posent le défi de développer des équipements scientifiques performants, capables de répondre aux besoins des travaux de recherche et de favoriser l’innovation. THeoREM va permettre de renforcer la synergie et de développer les collaborations entre l’Ifremer et Centrale Nantes, dans le but d’améliorer la compréhension et la modélisation des processus hydrodynamiques en mer. A l’échelle européenne, l’objectif est de proposer aux organismes de recherche et aux industriels des moyens d’essais compétitifs pour leurs travaux de recherche et d’innovation dans tous les secteurs concernés par les interactions entre structures et milieu océanique. Ces installations permettent ainsi de tester des équipements océanographiques et des modèles réduits de systèmes flottants ou sous-marins, et couvrent un large champ d’applications : études de comportement à la mer, des effets couplés houle/vent et houle/courant, mesures de performances des énergies marines renouvelables, de contraintes en immersion, hydrodynamique des structures,... », expliquaient les deux partenaires au moment du lancement du projet, en avril 2017.

 

Maquette d'éolienne flottante testée en bassin (© CENTRALE NANTES)

Maquette d'éolienne flottante testée en bassin (© CENTRALE NANTES)

 

THeoREM regroupe ainsi le SEM-REV et les trois bassins de génie océanique du Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement atmosphérique (LHEEA) de Centrale Nantes, et côté Ifremer le bassin d’essais équipé de générateurs de houle et de vent du site de Sainte-Anne du Portzic à Plouzané (près de Brest), ainsi que le bassin à houle et courant de Boulogne-sur-Mer. Les deux établissements peuvent aussi, pour les études, mettre à profit des moyens connexes, comme le supercalculateur de l'école nantaise utilisé notamment pour des simulations numériques

 

Le supercalculateur de Centrale Nantes (© CENTRALE NANTES)

Le supercalculateur de Centrale Nantes (© CENTRALE NANTES)

 

Extension du grand bassin de houle

Le projet d’extension du grand bassin de houle de l’école nantaise s’inscrit désormais dans cette perspective. Il s’agit de porter la longueur de cet équipement de 50 à 90 mètres. Avec son extension de 40 mètres, plutôt dédiée aux projets côtiers, le futur bassin doit être doté d’un nouveau système de génération de vent, alors que la partie nouvelle disposera d’un second batteur et d’un « faux plancher » avec des pompes permettant de créer une courantologie. Il sera dès lors possible de cumuler toutes les contraintes naturelles (mer, vent, courants) pour déterminer le plus finement possible le comportement d’un bateau ou d’une structure offshore, via les tests effectués en bassin sur des maquettes instrumentées et autopropulsées. Des tests qui concernent les structures en elles-mêmes, mais aussi leur interaction avec d’autres éléments, par exemple un navire immergeant une structure sous-marine.

La partie allongée doit également proposer des profondeurs variables, allant jusqu’à moins de 1.5 mètre. Comme la possibilité de générer du courant, il s’agit là de répondre à un besoin croissant de tester des structures côtières, pour lesquelles la profondeur actuelle du bassin (5 à 10 mètres) est trop importante pour reproduire les effets naturels.

 

Le grand bassin de houle de Centrale Nantes (© CENTRALE NANTES)

Le grand bassin de houle de Centrale Nantes (© CENTRALE NANTES)

 

 

Ce projet accuse plusieurs années de retard du fait notamment que son coût (désormais évalué à plus de 16 millions d’euros) est nettement plus important que ce qui avait été anticipé. Centrale Nantes va néanmoins débuter à partir de cette année une première avec les crédits initialement prévus (8 millions d’euros). Les travaux porteront notamment sur le batteur du bassin, l’extension de la zone de préparation des maquettes et l’aménagement de bureaux.

Pour la suite, l’école espère consolider le reste du budget nécessaire en 2020, via une labellisation de son outil en « Très Grande Infrastructure de Recherche » par l’Europe, qui lancera à partir de la fin de l’année un appel à projets pour créer de nouvelles TGIR. Si le dossier de Centrale Nantes est retenu, cela ouvrira la voie à des financements européens dans la durée. Et, dans ce cas, l’Etat s’est engagé à allouer une rallonge financière pour mener à bien le projet d’extension du bassin de houle. En attendant, le ministère français de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation a déjà accordé à cet équipement, au printemps dernier, le statut national de « Grande Infrastructure de Recherche », indispensable pour postuler à celui de Très Grande Infrastructure de Recherche auprès de l’Europe.

Côté calendrier, le projet a néanmoins encore glissé puisque la mise en service du bassin étendu n’est désormais plus espérée avant 2022/2023. Ce qui implique aussi que le projet sera sans doute plus ou moins adapté en fonction des développements technologiques et innovations qui apparaitront d’ici là.