La diversification des ressources énergétiques constitue l’un des enjeux majeurs du 21ème siècle. Pour répondre à la demande croissante d’énergie, les nouvelles générations d’ingénieurs devront proposer des solutions à mêmes de limiter les impacts environnementaux et sociétaux. Le développement récent des énergies marines s’inscrit dans cette problématique.

Prototype de turbine a  entrainement circonférentiel réalisé et testé au sein de l’institut de Recherche de l’École navale © IRENav

Prototype de turbine a  entrainement circonférentiel réalisé et testé au sein de l’institut de Recherche de l’École navale © IRENav

Le constat français
La France, qui dispose de la deuxième zone économique exclusive maritime au niveau mondial avec 11 millions de km2, détient des atouts indéniables pour occuper une position stratégique dans ce secteur. Ce vaste territoire constitue en effet un réservoir important de ressources énergétiques renouvelables. Par ailleurs, la France dispose également d’un tissu industriel (PME et grandes entreprises dans le domaine de l’énergie, du naval et de l’offshore) et d’un environnement académique (grandes écoles technologiques, universités et grands instituts) favorables au développement de ces technologies. D’un point de vue technique, l’énergie des mers peut être extraite à partir des vents marins (éoliennes offshores), des mouvements de la surface de la mer (systèmes houlomoteurs) ou des courants marins de marées (hydroliennes). Seules les technologies des éoliennes offshores ont pour l’instant atteint le stade de maturité du déploiement commercial à grande échelle, les autres technologies font l’objet d’importants travaux de Recherche et Développement (R&D).

 

Les travaux menés à l’École navale…
… concernent en particulier le développement technologique des hydroliennes et sont souvent menés en collaboration avec des industriels et des partenaires académiques (Université de Brest Occidentale, IFREMER). En effet un certain nombre de sites à haut potentiel hydrolien sont situés au large de la Bretagne et le développement de l’hydrolien constitue une priorité régionale.
Des spécialistes de la conversion d’énergie électrique et de la mécanique des fluides travaillent à l’Institut de Recherche de l’École navale ce qui permet d’aborder les problèmes de R&D avec une approche multidisciplinaire.
Les courants exploités sont liés aux marées, ce qui rend la production d’un champ d’hydroliennes en grande partie prédictible. Ceci l’intégration des machines au réseau d’électricité. Cependant, si le principe d’extraction d’énergie d’une hydrolienne est similaire à celui d’une éolienne, la difficulté d’accès aux sites et le caractère particulièrement agressif du milieu marin conduisent à vouloir développer des solutions spécifiques originales. Il s’agit donc de mettre en oeuvre des systèmes robustes afin de minimiser la fréquence et l’importance des opérations de maintenance. Les travaux menés à l’École navale concernent ainsi la conception et la modélisation de systèmes hydroliens spécifiques. Le but des travaux est de mettre en évidence des compromis entre le coût des systèmes, leur fiabilité et leur efficacité. Les recherches menées comprennent des aspects numériques et expérimentaux (cf. illustrations).
Les travaux sur les hydroliennes au sein de l’Institut de Recherche de l’École navale ont fait l’objet de 5 thèses soutenues et 3 thèses en cours depuis 2007 et ont donné lieu à la publication de plusieurs dizaines d’articles scientifiques d’audience internationale. L’École navale est également le porteur avec l’ENSTA-Bretagne et Télécom-Bretagne d’un mastère spécialisé de la CGE sur les énergies marines renouvelables qui accueille depuis 2010 des promotions d’une quinzaine d’étudiants.

 

Par Jean-Frédéric Charpentier, Maître de Conférences, HDR, à l’École navale
jean-frederic.charpentier@ecole-navale.fr