Étude numérique et expérimentale d'un système couplé stabilisateur et récupérateur d'énergie des vagues

Numerical and experimental study of a coupled wave energy stabilizer and recovery system

• Auteur / Autrice : Julien Ercolanelli
• Direction : Yves-Marie Scolan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 26/06/2019
• Etablissement(s) : Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme - Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Geps Techno
• Jury : Président / Présidente : Elie Rivoalen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Magaldi, Marc Le Boulluec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Essais (technologie)

Dynamique des fluides

Modélisation CFD

Tourbillons (mécanique des fluides)

Interaction fluide-structure

Générateurs hydroélectriques

Structures offshore

Énergie des vagues

Mots clés libres

Houlomoteur

Ouvrage flottant

Récupération d'énergie

Hydrodynamique

Tourbillon de vidange

Modélisation

Wave energy converter

Floating structure

Energy recovery

Hydrodynamics

Vortex flow

Modeling

Résumé

Le développement de Geps Techno est basé sur un concept innovant de structure flottante destinée à produire de l'énergie électrique à partir de plusieurs sources d'énergies marines renouvelables dont la source houlomotrice. Le système houlomoteur développé par Geps Techno repose sur la mise en circulation d'eau et la création d'un tourbillon en son sein. En profitant du phénomène de carène liquide, le concept est également déclinable en un système de stabilisation de navire ou de toute autre plateforme flottante. L'objectif à court terme de la société est le développement de cette technologie permettant la stabilisation et la récupération de l'énergie des vagues et pour lequel il reste des verrous technologiques à lever afin d'arriver à la viabilité et la rentabilité du système. Pour cela, Geps Techno a lancé en octobre 2015 le projet IHES (Integrated Harvesting Energy System) qui consiste à construire un démonstrateur de son concept de plateforme houlomotrice. Le projet IHES est un des projets de la feuille de route du plan "Navires écologiques" de la Nouvelle France Industrielle. Il est soutenu par Bpifrance dans le cadre du programme d'Investissements d'Avenir - Projets Industriels d'Avenir. Afin de maîtriser les objectifs de stabilisation et de récupération d'énergie, Geps Techno étudie les volets technologiques nécessaires permettant de passer de l'énergie disponible au niveau des vagues jusqu'à celle disponible au niveau de la turbine du houlomoteur. Les travaux de thèse soutenus par Fourestier en mai 2017 portaient sur un premier volet "Définition et contrôle des écoulements internes au système houlomoteur". A l'aide d'une modélisation des fluides numériques, ces derniers ont abouti à des modèles opérationnels caractérisant les écoulements internes. La présente thèse Cifre s'inscrit dans la continuité des travaux de Fourestier et traite d'un second volet "Modélisation du système couplé plateforme / houlomoteur". L'ensemble de ces travaux devra aboutir à un code de calcul opérationnel et corrélé à des résultats expérimentaux permettant d'étudier l'écoulement interne et le comportement du flotteur soumis à la houle.

Geps Techno's development is based on an innovative concept of a floating structure intended to produce electrical energy from several renewable marine energy sources, including wave power. The wave power system developed by Geps Techno is based on circulating water and creating a vortex within it. By taking advantage of the liquid hull phenomenon, the concept can also be used as a stabilization system for a ship or any other floating platform. The short-term objective of the company is the development of this technology allowing the stabilization and recovery of wave energy and for which there remain technological obstacles to be removed in order to achieve the viability and profitability of the system. To do this, in October 2015 Geps Techno launched the IHES (Integrated Harvesting Energy System) project, which consists of building a demonstrator of its wave power platform concept. The IHES project is one of the projects of the roadmap of the "Ecological ships" plan of New Industrial France. It is supported by Bpifrance within the framework of the Investments for the Future - Industrial Projects for the Future program. In order to master the objectives of stabilization and energy recovery, Geps Techno is studying the technological aspects necessary to switch from the energy available at wave level to that available at the wave turbine turbine. The Ph.D. thesis work supported by Fourestier in May 2017 focused on a first part "Definition and control of internal flows in the wave power system". Using CFD modeling, the latter resulted in operational models characterizing internal flows. This Cifre Ph.D. thesis follows on from Fourestier's work and deals with a second part "Modeling of the coupled platform / wave power system". All of this work should lead to an operational computer code correlated with experimental results making it possible to study the internal flow and the behavior of the float subjected to swell.