WEREVER OPTIROUTE, projet du LHEEA

Contexte

L’équipe EMO du laboratoire LHEEA s’intéresse depuis 2016 à un nouveau concept d’énergies marines renouvelables pour la récupération de l’énergie du vent en haute mer. Ce concept est le navire hydro-éolien de production d’hydrogène (Platzer et al., 2014). Il consiste en un navire propulsé par le vent sous lequel est fixé un hydro-générateur. L’électricité produite par l’hydro-générateur est convertie en hydrogène pour permettre un stockage à bord. Lorsque les réservoirs de stockage sont pleins, le navire fait route vers un terminal à terre où l’hydrogène est déchargé. Ensuite, il repart vers la haute mer pour un nouveau cycle de charge.

Le concept du navire hydro-éolien a été breveté dès 1982 (Salomon, 1982). Cependant, il n’a fait l’objet que de très peu d’études scientifiques et techniques (Pelz et al., 2016 ; Kim & Park, 2010 ; Tsujimoto et al., 2009 ; Ouchi & Henzie, 2017 ; Gilloteaux & Babarit, 2017). Tous ces travaux ont été réalisés sur la dernière dizaine d’années. Ainsi, le thème du navire hydro-éolien est un sujet très innovant, dont le niveau de maturité technologique n’est aujourd’hui que TRL 2, soit « Technology concept formulated ».

Ruptures scientifiques et innovation

Dans les études, lorsque le facteur de charge est pris en compte, c’est généralement sous la forme d’un nombre arbitraire (par exemple 55% dans Kim & Park, 2014). A notre connaissance, la seule étude ayant considéré le problème du routage météorologique sous l’angle de l’optimisation du facteur de charge est Tsujimoto et al., 2009. Le système considéré dans cette étude n’est pas un navire hydro-éolien mais une ferme éolienne navigante. Cette ferme est lente et peu manœuvrante, résultant en une estimation de facteur de charge de seulement 42.6%. Dans le projet WEREVER OPTIROUTE, nous considérons un navire hydro-éolien, qui peut lui être rapide et manœuvrant comme nous l’avons montré dans Gilloteaux & Babarit, 2017. Ces caractéristiques pourraient permettre d’atteindre un facteur de charge beaucoup plus élevé (comme le laisse présumer les résultats du stage d’Alexandre Simoneau mené à l’ECN en 2017). La démonstration de ce facteur de charge élevé constitue l’innovation de ce projet par rapport à l’état de l’art.

Impact technique et économique attendu

Le navire hydro-éolien autonome de production d’hydrogène est un nouveau concept pour la récupération de l’énergie du vent en haute mer. Il consiste en un navire propulsé par le vent sous lequel est fixé un hydro-générateur. L’électricité produite par l’hydro-générateur est convertie en hydrogène pour permettre un stockage à bord. Lorsque les réservoirs de stockage sont pleins, le navire fait route vers un terminal à terre où l’hydrogène est déchargé. Ensuite, il repart vers la haute mer pour un nouveau cycle de charge.

Le navire hydro-éolien est complémentaire des turbines éoliennes posées ou flottantes raccordées au réseau. En effet, contrairement au navire hydro-éolien, il n’est pas envisageable de déployer ces turbines en haute mer à cause du coût du raccordement. De plus, une particularité du navire hydro-éolien par rapport aux turbines éoliennes conventionnelles est qu’il est mobile. La route du navire peut alors être optimisée par routage météorologique de manière à ce que le navire navigue toujours dans des conditions de vent favorable. Il pourrait en résulter un facteur de charge nettement plus élevé que pour les autres sources d’énergie renouvelable.

L’objectif du projet WEREVER OPTIROUTE est de quantifier et d’optimiser ce facteur de charge sur des conditions représentatives de zone et de durée d’exploitation. Il nécessitera le développement d’algorithmes de routage innovants adaptés à la problématique du navire hydro-éolien.