Contexte
Depuis 2016, le LHEEA étudie un concept de rupture pour la production de combustible renouvelable à partir de la ressource éolienne en haute mer. Ce concept est le système énergétique FARWIND. Il est composé de deux sous-systèmes clefs :
- Des flottes de navires éoliens autonomes (FARWINDERs). Les navires éoliens sont des navires à voiles qui produisent de l’électricité grâce à des turbines placées sous leurs coques [Platzer & Sarigul-Klijn, 2009]. L’électricité produite est convertie en combustible renouvelable par l’intermédiaire d’une usine de conversion d’électricité en liquide embarquée (CEL). La route des flottes de navires est optimisée par routage météorologique afin de maximiser la production.
- Des tankers dédiés à la logistique des flottes. Les flottes sont escortées par des tankers dédiés, dont la fonction principale est de récolter le combustible produit et d’approvisionner les FARWINDERs avec la matière première (CO2) pour l’usine CEL. Contrairement aux FARWINDERs, les tankers ne sont pas autonomes. Ils assurent également des fonctions de protection, surveillance et maintenance.
Les résultats obtenus au LHEEA indiquent qu’une puissance nominale de 1 à 2MW est envisageable pour les FARWINDERs [Gilloteaux & Babarit , 2017], et que le routage météorologique permettrait d’atteindre des facteurs de charge supérieurs à 80% [Abd-Jamil et al. , 2019]. Ces résultats sont particulièrement prometteurs pour, à terme, une production de combustible à coût compétitif [Babarit et al , 2018 ; Fasihi & Bogdanov, 2016].
Ruptures scientifiques et innovation
Un aspect clé pour permettre la viabilité économique du système FARWIND est que les FARWINDERs soient autonomes (afin de minimiser les coûts d’opération). Le défi associé est le développement d’algorithmes et de systèmes de contrôle permettant une navigation sûre et efficace des FARWINDERs en flotte. Par rapport à cet enjeu, les objectifs du projet AUTOFLEET_Y1 sont de développer et valider des algorithmes et systèmes de contrôle pour le suivi de trajectoire par un FARWINDER (contrôle du gouvernail et de la force aérodynamique) tout en maximisant la production d’énergie.
Impact technique et économique attendu
La plateforme expérimentale développée dans le projet AUTOFLEET constituera une nouvelle plateforme de recherche du LHEEA. Elle sera donc proposée à la location pour des chercheurs ou industriels désireux de faire des essais pour tester, par exemple de nouveaux algorithmes de contrôle. Afin d’en assurer la promotion, une page web sera créée sur le site web du LHEEA.
En ce qui concerne les algorithmes et systèmes de contrôle développés dans le projet, la stratégie est celle de l’open source. Cette stratégie nous semble la plus appropriée par rapport à l’enjeu de crédibilisation de la technologie FARWIND. L’objectif avec la mise en open-source des résultats est de faciliter leur diffusion et la prise de conscience de la faisabilité et des opportunités de l’éolien en haute mer.
Enfin, on pourra noter que la stratégie de valorisation des travaux menés dans le cadre du méta-projet FARWIND, dans lequel s’inscrit AUTOFLEET, passe par la création d’une start-up pour porter la technologie lorsque le TRL 4 sera atteint (2020/2021). Les travaux réalisés dans AUTOFLEET seront également valorisés industriellement dans ce cadre.
Dates clés du projet
- 9 décembre 2019 - Démarrage du projet
Résultats
Résultats obtenus au premier semestre dans le projet AUTOFLEET #1
- Qualification hydrogénérateur Watt&Sea en bassin de traction
- Principe de conception des rotors
Résultats obtenus au second et troisième semestre dans le projet AUTOFLEET #1
Réalisation du montage expérimental
Fabrication du tube du rotor (sandwich fibre de carbone et mousse)
Développement de l’interface entre la coque et le rotor
Réalisation du système de contrôle et de gestion de l’énergie du bord
Essais sur l’Erdre (avril 2021)
Figure 1: Photographie du prototype de navire à énergie développé dans le projet AUTOFLEET_Y1
Vidéo des essais :
Le principal résultat du projet est un prototype opérationnel permettant le développement et la validation d’algorithmes de contrôle de navires à énergie (Figure 1).
Ce prototype est constitué :
- D’une coque de catamaran de longueur 5.5 m (Hobie Cat Tiger)
- D’un rotor Flettner de 2.7 m de haut et 0.45 m de diamètre pour la propulsion.
- D’un hydrogénérateur Watt&Sea de 600W. Ce générateur peut être équipé d’une hélice de 200 ou 240 mm.
- D’un système de contrôle et d’acquisition permettant la télé-opération du navire.
En collaboration avec la société FARWIND ENERGY, cette plateforme a été testée en juillet 2021 sur le lac de Vioreau (Loire-Atlantique). Ces essais ont permis de faire la preuve de concept expérimentale du principe de fonctionnement d’un navire à énergie propulsé par un rotor Flettner (première mondiale).
