Méthodologie de caractérisation d'une hydrolienne bio-inspirée par simulation numérique (ASF 2022, BREST)

Selon le ministère de la transition énergétique en France l’énergie des combustibles fossiles représente plus de 46,3% de l’énergie utilisée en 2020. Pour pallier ce problème, la France a commencé une transition vers des énergies plus propres. En juillet 2021, le ministère de la transition écologique a publié les chiffres clés des énergies renouvelables en France. Ces chiffres montrent une évolution de 8.3% à 13.1% des énergies renouvelables consommées entre 2005 et 2020. Pour atteindre l’objectif de 33% pour 2030, l’ensemble des énergies renouvelables vont devoir être développées sur le sol français. Parmi ces énergies, l’énergie des courants marins ou fluviaux est encore peu exploitée en France. Selon, le ministère de la transition énergétique en France, les hydroliennes produisent seulement 0,1% de l’énergie consommée en France. Pourtant, selon l’ADME, la France a un potentiel de production d’énergie par hydroliennes compris entre 3 GW et 5 GW soit l’équivalent de 1820 éoliennes selon l’Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (2019).
En voie d’amélioration, le procédé hydrolien peut encore être optimisé afin de maximiser son rendement. De plus, l’équilibre de l’écosystème marin est partiellement conditionné par le transport sédimentaire, notamment par le biais des phénomènes de charriage et la proportion de sédiments mis en suspension par des infrastructures mobiles telles que les hydroliennes. Il est donc nécessaire de réaliser une étude sur l’impact de l’implantation de tels procédés sur le fond marin et sur leur optimisation énergétique. Une voie d’amélioration possible est de modifier la forme des pales.
Pour cela, le biomimétisme est une solution toute trouvée. Le biomimétisme consiste à s’inspirer de la nature pour améliorer les procédés créés par l’Homme. L’entreprise australienne nommée Bio Power System en est l’exemple parfait, en développant une hydrolienne plus résistante à la corrosion de l’eau inspirée de la peau du thon. Concevoir une hydrolienne reste toutefois un processus long et coûteux. Pour optimiser le rendement des hydroliennes tout en minimisant les coûts et le temps de développement, la simulation numérique est donc un outil tout désigné.
L’objectif de ce travail est de proposer de nouvelles pales d’hydroliennes bio-inspirées plus efficaces que les pales usuellement utilisées, en passant par une méthodologie de conception, de simulation numérique et de validation sur banc d’essais, à petite échelle. La simulation numérique permettra de mettre en évidence l’augmentation du rendement des hydroliennes ainsi que de réaliser l’étude de l’impact de l’hydrolienne sur la dynamique sédimentaire par une solution bio-inspirée. Plusieurs paramètres seront suivis tels que l’épaisseur des sédiments meubles, la nature des fonds et la bathymétrie. Ces résultats permettront de valider la mise en place d’une hydrolienne bio-inspirée à échelle pilote en conditions réelles d’utilisation afin de valider les résultats de simulation obtenus.