Ressource hydrocinétique

Un moyen efficace de caractériser le potentiel d’énergie tidale d’un site est de déter-miner la densité de puissance cinétique P (Éq.1) et de représenter sa distribution spatio-temporelle.

hypo-Pexp= ¹

2ρ ˜F (V ) (1.21) La courbe de puissance d’une hydrolienne donne la puissance techniquement exploitable en fonction de la vitesse de l’écoulement. Ces courbes, certifiées par un laboratoire et définies dans des conditions d’essais standards, fournissent une certaine assurance quant aux perfor-mances réelles des récupérateurs d’énergie. La courbe de puissance dispose de deux grands paramètres :

— La vitesse minimale de mise en déclenchement (cut-in-speed) : il s’agit de la vitesse de l’écoulement à partir de laquelle l’hydrolienne commence à débiter une puissance utile (c’est-à-dire de la puissance électrique).

— La puissance nominale (rated power) : cette valeur est souvent égale à la puissance électrique maximale qui peut être extraite de l’hydrolienne. Elle n’a jamais lieu à la vitesse maximale acceptable du courant marin. Peu avant d’atteindre la vitesse de mise à l’arrêt, des dispositifs sont mis en place pour freiner la vitesse du rotor (soit de manière dynamique, soit de manière hydrodynamique), ce qui peut diminuer significativement les performances de l’hydrolienne.

Dans le cadre de cette thèse, la puissance techniquement exploitable P_expet la puissance théorique P_th ont été évaluées en considérant un ou plusieurs systèmes MCT Seagen (Fig.

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 200 400 600

P

V (m/s)

Figure 1.12 – Évolution de la courbe de puissance de l’hydrolienne MCT Seagen (www.marineturbines.com) en fonction de la vitesse de courant. Les cercles rouges et les croix bleus représentent les valeurs de puissances générées pendant le flot et le jusant res-pectivement. La puissance moyenne des deux phases de marée est affichée en trait noir continu.

courbe de puissance de ce système est présentée sur la Fig. 1.12. La vitesse de mise en déclenchement de ce dispositif à double hélices est fixée à 1 m/s. Chaque hélice, de 16 m de diamètre, fournit une puissance maximale de 600 kW pour des vitesses supérieures ou égales à 2,6 m/s. La puissance nominale générée par cette machine est alors de 1,2 MW (Rourke et al.,2010). Ce dispositif appartient à la famille de récupérateurs d’énergie tidale dite de « première génération » (Lewis et al., 2015). Cette famille requiert des pics de vitesses (moyennées dans la colonne d’eau) supérieurs à 2,5 m/s et des profondeurs comprises entre 25 et 50 m (Iyer et al.,2013).

Par ailleurs, il est très important pour l’industrie des énergies marines d’être en mesure de décrire les variations de la vitesse du courant. Les fabricants utilisent ces informations

— un paramètre de forme k qui décrit la dispersion des données, il indique une plus ou moins grande dissymétrie de la distribution des vitesses.

— un paramètre d’échelle λ, qui caractérise l’intensité du flux étudié.

Figure 1.13 – Exemple d’une distribution de vitesse du vent approximée par une densité de probabilité de Weibull (courbe rouge). Source :green-power.com.pl.

Les paramètres k et λ sont généralement déterminés par une régression linéaire entre les fréquences cumulées et les classes de vitesse. Dans cette thèse, la loi de Weibull a été appliquée aux données de vitesses de courant afin de tester son efficacité dans le domaine hydrolien.

tique par télédétection des courants

et mesures in-situ

Nota : Ce chapitre a fait l’objet de trois articles scientifiques publiés dans les revues Energy

Procedia, International Journal of Marine Energy et Renewable Energy.

2.1 Introduction

L’instauration de la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte ainsi que les plans d’action qui l’accompagnent, démontrent les ambitions de la France dans la lutte contre le dérèglement climatique et affiche sa volonté de renforcer son indépendance énergétique en équilibrant ses différentes sources d’approvisionnement. Le texte doit créer l’élan d’une écologie positive afin de lever les freins, libérer les initiatives et apporter dès aujourd’hui des bénéfices tangibles à chacun.

Dans le sillage de ce programme, le Nord-Pas-de-Calais s’est engagé à devenir une des régions les plus avancées par rapport à la démarche du Grenelle. Pour ce faire, plusieurs

Industrielle à la Picardie. Le fort potentiel éolien au large du port de Dunkerque ainsi que le potentiel d’origine tidale non négligeable dans le détroit du Pas-de-Calais contribueront à la réalisation de l’objectif fixé.

En matière d’énergies marines renouvelables, la Bretagne est souvent désignée comme la région pilote de la filière EMR en France. Elle possède plusieurs atouts indispensables à l’émergence des technologies énergétiques de la mer :

— Les 2 700 km de côtes bretonnes présentent plusieurs types de reliefs (falaises, plages, bassins naturels) et donc autant de diversité de conditions marines.

— La Région est bordée par une mer, la Manche et un océan, l’océan Atlantique. Cet engagement dans le développement des EMR s’explique aussi par la situation énergé-tique de la Bretagne : elle se situe en bout du réseau électrique. Cette spécificité se traduit par une fragilité du réseau (nombreuses coupures électriques). L’indépendance énergétique du territoire devenant alors un enjeu important, le développement de la filière EMR est apparue primordial pour le territoire. Chaque technologie ayant ses propres conditions op-timales de fonctionnement, la diversité de l’environnement augmente donc les possibilités d’implantations de différentes technologies.

Le développement de l’exploitation de l’énergie des courants de marée s’inscrit parfaite-ment dans la politique énergétique instaurée en Bretagne et dans la région Hauts-de-France. Cependant cela nécessite une estimation précise du potentiel hydrocinétique présent le long

potentiel énergétique d’origine tidale de deux zones : la mer d’Iroise, située à l’entrée sud de la Manche, et le détroit du Pas-de-Calais. Chacune de ces zones fait l’objet d’une des deux sections. Nous tenterons de convaincre le lecteur de l’efficacité de notre approche et du couplage des mesures des courants par radar HF avec les mesures in situ.