Coordinateurs du projet
Contexte
Une nouvelle génération d’éoliennes en mer dites « flottantes » est en cours de développement en France, en Europe et dans le Monde. Ces éoliennes auront bientôt atteint la maturité technologique pour être installées dans des champs comptant plusieurs dizaines d’unité. Afin de réduire le coût d’installation et celui des investigations géotechniques, mais aussi celui de la maintenance des ancrages de ces structures flottantes, la mutualisation de l’ancrage semble être une piste très prometteuse.
Dans un tel maillage d’éoliennes flottantes, chaque éolienne est ancrée au fond marin par 3 lignes d’ancrage et chaque ancre pourrait retenir trois lignes retenant trois éoliennes différentes dans des directions à 120°. Ainsi, le nombre d’ancres nécessaire pour un champ d’éoliennes pourrait être réduit de plus de moitié.
Le problème est que la mutualisation d’une ancre induit un chargement à l’ancre présentant une forte multi-directionnalité qui n’a encore été que très peu étudiée en géotechnique offshore. En effet, jusqu’à présent, les études (mais aussi les normes de dimensionnement) sont issues de la pratique pétrolière qui n’a jamais nécessité de champs de structures flottantes impliquant l’usage d’ancres mutualisées. De plus, pour des raisons de sécurité, les lignes d’ancrage des plateformes pétrolières ou des FPSO sont triplées (ou même quadruplés) afin d’anticiper une éventuelle rupture de certaines lignes.
Ruptures scientifiques et innovation
Dans ce projet MUTANC-GEOTECH, l’Université Gustave Eiffel, l’Université de Nantes et France Energies Marines se proposent d’étudier les problèmes d’interactions sol-ancre liés à des chargements en tension multidirectionnels et cycliques. A la centrifugeuse géotechnique de l’Université Gustave Eiffel, des essais de chargements d’ancre en tension, multidirectionnels et cycliques seront réalisés sur des modèles réduits. L’intérêt de placer ces modèles réduits dans un champ de macro-gravité est de générer sur ce modèle le même état de contrainte qui est appliqué sur le prototype en vraie grandeur. Ainsi, un modèle réduit au 1/100ème soumis à un champ de macro-gravité de 100×g (100 fois la gravité terrestre) se comporte comme le système à échelle réelle. Ces essais en centrifugeuse permettront de calibrer un modèle numérique du système sol-ancre qui aura été réalisé à l’Université de Nantes dans le cadre de ce même projet. Une fois, ce modèle numérique mis au point, il sera utilisé pour étudier le comportement temporel du système sol-ancre et ce, en présence du chargement stochastique réel qui aura été déterminé dans le projet MUTANC de FEM.
Impact technique et économique attendu
Le projet MUTANC-GEOTECH cible donc :
- le développement du nouveau système de chargement validé par des essais en centrifugeuse ;
- une campagne d’essais en centrifugeuse produisant des résultats alimentant le modèle numérique ;
- un modèle numérique prenant en compte le comportement cyclique du sol.
Via cet objectif d’étudier la faisabilité « géotechnique » de mutualiser des ancres dans des champs d’éoliennes flottantes, le but est de réduire significativement le nombre d’ancres sur un champs d’EMR et donc le coût d’installation et d’investigations géotechniques mais aussi de maintenance de tels champs.