L’hydrolienne SR2000 d’Orbital Marine sur le site de l’European Marine Energy Centre dans les îles Orcades.

Courant énergisant

Les courants de marées font partie des sources potentiellement importantes d’énergie renouvelable et durable disponible un peu partout dans le monde. Une entreprise écossaise et SKF collaborent sur un projet commun d’hydroliennes flottantes en vue de réduire les coûts de production d’électricité.

Par Elaine McClarence
Photos Orbital

Distribution d'électricité, de gaz et d'eau

Orbital

L’entreprise Orbital Marine a été fondée en 2002.

Elle emploie 26 salariés dans les Orcades et à Édimbourg.

Elle a franchi un premier cap en 2016 avec la SR2000, l’hydrolienne la plus puissante au monde à l’époque, qui a produit plus de trois gigawattheures d’électricité au cours des 12 premiers mois d’essais.

www.orbitalmarine.com

Concepteur écossais d’hydroliennes, Orbital Marine Power aspire fortement à commercialiser des applications exploitant l’énergie marémotrice. Au dire de son PDG Andrew Scott, son objectif est de créer un secteur commercial dédié et de proposer une nouvelle source d’énergie renouvelable au marché mondial. Le potentiel commercial de l’énergie marémotrice dépasse les 100 gigawatts, poursuit-il, son exploitation était jusqu’ici principalement limitée par le coût des technologies nécessaires à son captage. « C’est un facteur que nous avons entrepris de faire évoluer. »

Dans l’ensemble, les composants de base du système d’entraînement et la configuration du système d’une hydrolienne (ou turbine marémotrice) sont semblables à ceux d’une éolienne. À une différence près : la technologie doit résister à un environnement humide et dense. « Ce qui change vraiment, c’est le support auquel est arrimée la nacelle. Dans ce cas, notre plateforme flottante remplit la même fonction que le mât d’une éolienne. Elle est plus évoluée car elle doit supporter les contraintes de l’environnement marin agressif des courants de marées. »

Les deux hydroliennes sont montées sur des pieds rétractables fixés à la plateforme, ce qui permet de les positionner dans les courants de marées à haut rendement énergétique.

Les deux hydroliennes sont montées sur des pieds rétractables fixés à la plateforme, ce qui permet de les positionner dans les courants de marées à haut rendement énergétique.

 
 

Une structure simplifiée permet de limiter notablement les coûts de fabrication.

Une structure simplifiée permet de limiter notablement les coûts de fabrication.

La configuration de la plateforme et des pales conviennent à des sites et des projets de caractéristiques et d’échelles différentes.

La configuration de la plateforme et des pales conviennent à des sites et des projets de caractéristiques et d’échelles différentes.

L’Ocean Energy ERA-NET Cofund européen

Le projet Ocean Energy ERA-NET coordonne les programmes de financement relatifs à la recherche et à l’innovation en matière d’énergie des océans dans les régions et pays de l’Union européenne. L’objectif est de contribuer au maintien et au renforcement de la position de premier rang mondial de l’Europe dans ce domaine, rapprocher les solutions décarbonnées novatrices du stade du déploiement commercial, réduire les coûts liés à l’énergie et créer de la croissance et de l’emploi.

Huit agences nationales et régionales ont bénéficié d’un financement de l’Union européenne dans le cadre du programme Horizon 2020 pour la recherche et l’innovation : le Pays basque espagnol, la région Bretagne, la région Pays-de-la-Loire, l’Irlande, le ­Portugal, l’Écosse, l’Espagne et la Suède.

Ce projet réunit les partenaires stratégiques et le réseau de distribution d’Orbital dans le but de créer une solution pérenne au profil de risques beaucoup plus réduit, plus facile à financer.

La commercialisation des hydroliennes est conditionnée au développement d’un système de commande d’orientation des pales (pitch). « Nous misons sur une augmentation du rendement de nos machines pouvant atteindre 50 %, ce qui permettra d’aligner leurs performances sur celles de technologies plus établies. » L’outil de financement européen Ocean Energy ERA-NET Cofund (voir encadré) a accordé une subvention de 1,2 million d’euros pour le développement et la création du régulateur de pitch en passe d’être intégré à la nouvelle hydrolienne flottante d’Orbital, l’Orbital O2 d’une puissance de 2 MW.

Nous misons sur une augmentation de nos équipements pouvant atteindre 50 % du rendement.
Andrew Scott, PDG d’Orbital Marine Power

« Le moyen le plus simple de réduire le coût global de la production d’électricité est de mettre en œuvre des pales de rotor plus longues capables de mieux capter l’énergie des courants de marées. Mais quand on allonge les pales, les charges induites augmentent et posent problème. Un système de commande du pitch permet de mettre les pales en drapeau de manière à maîtriser ces contraintes avec beaucoup plus de précision – une solution déterminante pour améliorer la viabilité économique de l’énergie marémotrice. »

La technologie étant flottante, tous les composants et systèmes sont accessibles pour maintenance, inspection et réparation par des navires de servitude locaux, ce qui limite au maximum les temps d’arrêt. La technologie est amarrée à l’instar d’un bateau, explique Andrew Scott : « Les autres solutions disposant d’une capacité installée identique et ancrées au sol marin sont tributaires de navires et d’équipements de levage très coûteux car elles sont inaccessibles tant qu’elles sont au fond de la mer. Cela entraîne un second problème : de longues périodes d’interruption de la production, le temps de déposer les hydroliennes et de les réparer. Nos coûts sont infimes par rapport à ceux de nos concurrents. En définitive, le profil des risques est complètement différent pour les investisseurs et la chaîne de distribution. »

Les marchés devraient investir davantage dans la technologie et les États gagner en confiance et mieux comprendre ce que représente l’énergie marémotrice.
Andrew Scott, PDG d’Orbital Marine Power

L’hydrolienne a été testée sur le site de l’European Marine Energy Centre des îles Orcades, au large de l’Écosse. « Les Orcades sont une immense ressource de courants de marées. On les appelle l’Arabie Saoudite de l’hydrolien. On y a déposé notre machine qui a été reliée à un câble sous-marin déjà installé sur l’un des principaux sites maré­moteurs de l’archipel. L’électricité produite a alimenté le réseau local. Ça a servi de terrain d’essai pour la technologie et nous a permis de récupérer toutes les précieuses données dont on a besoin pour valider son efficacité. L’idée, c’est de la faire fonctionner pendant 15 ans afin de recueillir une masse d’informations sur la fiabilité et sa performance dans le temps. »

Andrew Scott explique que ce projet permettra à Orbital Marine d’appliquer l’expérience gagnée au processus technique en vue de réduire les coûts. « Parallèlement, les marchés devraient commencer à investir davantage [dans la technologie] et les États gagner en confiance et mieux comprendre la solution que représente l’énergie marémotrice. »

L’hydrolienne SR2000 d’Orbital Marine

  

Les modules de commande du pitch SKF

Les modules de commande du pitch installés sur la technologie d’Orbital Marine seront fournis par la SKF Solution Factory de Göteborg, en Suède. La commande entraîne deux rotors munis de pales d’un diamètre de 20 m. Le profil d’écoulement peut s’adapter à la vitesse des courants de marées. En modulant l’angle d’attaque, on peut obtenir une production d’électricité constante supérieure à la vitesse nominale des courants de marées.

« Notre équipe dédiée Ocean Energy collabore avec les concepteurs de prototypes d’hydroliennes et équipementiers les plus pointus pour leur permettre de concevoir très en amont un produit en toute fiabilité », explique Michael Baumann, responsable du développement commercial Marine and Ocean Energy chez SKF. Les éoliennes et les systèmes de propulsion navals, tels que les pods par exemple, devant surmonter les mêmes difficultés, SKF peut apporter cette somme de connaissances techniques aux applications marémotrices.

Parmi les avantages directs figure un meilleur contrôle du couple du système d’entraînement, permettant une augmentation de 50 % de la zone balayée par le rotor (diamètre de 16 à 20 m) et une hausse du rendement du même niveau que celui de la configuration actuelle de l’hydrolienne d’Orbital ; la commande optimisée des pales en fonction de la vitesse nominale en vue de réduire les chutes de production et lisser les variations de puissance, diminuer la charge extrême et la fatigue du système d’entraînement et de la structure tout en augmentant la limite d’arrêt d’urgence pour raison environnementale et assurant la capacité de produire de l’électricité en cas d’un dysfonctionnement mineur.

Contact commercial

evolution@skf.com

SKF a travaillé avec Orbital Marine sur une série d’hydroliennes prototypes à petite et à grande échelles, notamment la SR2000 qui a établi plusieurs records. « SKF entrevoit d’immenses possibilités dans le domaine de la technologie marémotrice flottante en raison de ses faibles coûts d’installation et d’exploitation. Nous sommes ravis d’apporter toute notre expérience à la création d’une solution maîtresse visant à faire baisser les coûts et accélérer le déploiement de la technologie marémotrice flottante d’Orbital Marine. »

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