Soutenance de thèse d'Astrid Déporte le 14 juin à Brest
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Caractérisation du fonctionnement d'une hydrolienne à membrane ondulante pour la récupération de l'énergie des courants marins
Lieu et date
14 juin à 14h30 - IUEM - Amphi A - Place Nicolas Copernic - Technopole Brest Iroise - 29280 Plouzané
Composition du jury
- Jean-Yves Billard, Professeur IRENAV-Ecole Navale
- Peter Davies, Chercheur Ifremer, Directeur de thèse
- Laurent David, Professeur Université de Poitiers
- Sébastien Michelin, Professeur Associé LadHyx, Rapporteur
- Elie Rivoalen, Professeur INSA Rouen, Rapporteur
- Laurent Sohier, Maitre de Conférence UBO
Résumé
Cette thèse présente les trois approches : analytique, expérimentale et numérique, développées pour étudier le comportement d’une hydrolienne à membrane ondulante. Cette technologie, portée par l’entreprise EEL Energy, est basée sur les déformations périodiques d’une structure flexible pré-contrainte. Des convertisseurs d'énergie, positionnés de part et d’autre du système, sont actionnés par le mouvement d’ondulation.
Analytiquement, la membrane est représentée par un modèle linéaire de poutre à une dimension et l'écoulement par un fluide potentiel 3D. L’action du fluide sur la membrane est évaluée par la théorie des corps élancés. L'énergie est dissipée de façon continue sur la longueur de la membrane. Expérimentalement, un prototype à l'échelle 1/20ème a été développé, des micro-vérins permettent de simuler l'énergie produite. Les essais avec le prototype 1/20ème ont permis de valider le concept d’hydrolienne à membrane ondulante et le mode de récupération d'énergie. Un modèle numérique 2D éléments finis a été mis au point. Chaque élément constitutif de la membrane y est reproduit, la dissipation d'énergie est produite par des éléments dissipatifs mais la loi d’amortissement est limitée à un amortissement linéaire en vitesse.
La comparaison des résultats issus de ces trois modèles a permis de valider leur bonne capacité à reproduire le comportement de la membrane sans conversion d'énergie. La dissipation d'énergie appliquée avec le modèle analytique se distingue clairement des deux autres modèles de part sa localisation mais aussi par la loi d’amortissement utilisée. Les autres modèles sont cohérents entre eux et si on ne parvient pas à corréler les résultats de puissance dissipée, le comportement du système et la répartition de la puissance dissipée le long de la membrane sont semblables. Ces trois approches ont permis de mettre en avant les paramètres clés dont dépend le comportement de la membrane et l'étude paramétrique démontre la complémentarité et l’intérêt du développement conjoint des modèles dans un soucis industriel d’optimisation du système.
Le développement d’un prototype à l'échelle supérieure (1/6ème), devant faire le lien entre les essais en bassin et les essais en mer, a permis de travailler sur les effets d'échelle. Des différences de comportements sont observées entre ces deux prototypes mais elles sont dues en partie à des différences de conditions aux limites et en partie à des effets de confinements très importants. Pour évaluer la tenue sur le long terme du prototype, ses composants (composite, élastomère) ont été caractérisés précisément et des essais de vieillissement accéléré par température en eau de mer ainsi que des essais de fatigue ont été mis en place sur des échantillons de matière.