L’optimisation des pales de turbines marémotrice réduisent les coûts d’exploitation
Si le soleil, le vent et les marées sont des sources d’énergie renouvelables à l’infini, l’énergie marémotrice présente un avantage supplémentaire. Comme l’expliquait Newton il y a près de 450 ans, les marées résultent essentiellement de deux des processus les plus prévisibles que nous connaissions: le mouvement de la lune autour de la Terre alors que celle-ci tourne sur son axe. Par conséquent, contrairement à l’énergie solaire et éolienne, l’énergie marémotrice est indépendante des conditions météorologiques et prévisible des décennies à l’avance. L’impact des turbines marémotrices sur les communautés environnantes est également moins visible et moins audible. Malgré son potentiel et le leadership mondial historique de l’UE dans ce domaine, l’énergie marémotrice contribue pour l’instant très peu à l’approvisionnement en électricité de l’UE. Le coût constitue l’un des principaux obstacles. Le projet NEMMO, financé par l’UE, entendait réduire le coût moyen actualisé de l’énergie grâce à une campagne de conception globale destinée à améliorer les performances et la durabilité des pales des turbines marémotrices.
Exploiter les avantages de l’énergie marémotrice
L’eau étant environ 800 fois plus dense que l’air, les pales des turbines marémotrices sont plus courtes et plus robustes que celles des éoliennes. Elles tournent également plus lentement, mais la haute densité de l’eau par rapport à celle de l’air implique que les courants de marée peuvent générer plus d’énergie par unité de surface que le vent. Cependant, compte tenu de l’usure physique et chimique imposée par la rotation dans une eau salée et dense, les bords des pales peuvent rapidement s’éroder. Cela peut provoquer des fissures qui permettent à l’eau de pénétrer, accélérant la fatigue et augmentant le risque de défaillance.
Une campagne globale de modélisation, de développement et d’essai
La cavitation constitue un problème majeur pour les pales des turbines marémotrices. Lorsque celles-ci tournent, la chute de pression hydrostatique périodique sur la surface des pales induit la formation de bulles qui implosent, entraînant une fatigue de la surface. «La modélisation a été relativement marginale dans l’industrie marémotrice. NEMMO a commencé par une modélisation informatique approfondie afin d’évaluer les effets potentiels de la cavitation sur des versions réduites de pales», explique le coordinateur du projet, Pablo Benguria, de Tecnalia Research & Innovation. En tandem, NEMMO a mis au point de nouveaux matériaux, revêtements et procédés destinés à augmenter la durée de vie des pales de turbines marémotrices. Des matériaux composites nanotechnologiques ont permis d’améliorer la résistance à la fatigue et aux chocs, et la microtexturation de la surface des pales a réduit l’encrassement biologique. Ils ont en outre développé de nouveaux revêtements antisalissures non lessivés pour offrir une résistance permanente à la cavitation. «Les tests de fatigue sont indispensables pour les pales d’éoliennes et une énorme documentation de références est disponible, mais les essais de fatigue des pales de turbines marémotrices n’en sont qu’à leurs balbutiements. Nos procédures d’essai, qui permettent d’améliorer les modèles et donc d’optimiser la conception des pales de turbines marémotrices, nous ont permis de caractériser les taux d’usure par cavitation, la croissance et le vieillissement de l’encrassement bilogique dans un environnement marin hostile et de quantifier les performances hydrodynamiques et la durée de vie de pales composites», souligne Pablo Benguria. Ces réalisations devraient avoir un impact de taille sur la fiabilité des futures conceptions de pales.
Des pales optimisées pour la mer
Le processus de conception complet de NEMMO a permis d’évaluer des variables critiques qui n’avaient jamais été étudiées de manière exhaustive jusqu’à présent et a permi une conception optimisée complexe. «La nouvelle conception améliorera la capacité de production d’énergie et la durabilité des pales, ce qui réduira les coûts d’exploitation de l’énergie marémotrice», résume Pablo Benguria. Trois pales grandeur nature seront bientôt installées sur la turbine expérimentale ATIR du partenaire Magallanes Renovables et testées en conditions réelles d’exploitation dans les Orcades, en Écosse. Les pales de turbine marémotrice de NEMMO pourraient faire leur entrée sur le marché, abaissant les obstacles à l’investissement dans l’énergie marémotrice et libérant la puissance prévisible des marées pour soutenir la transition de l’Europe vers une production d’énergie à zéro émission nette.
Source: Next Evolution in Materials and Models for Ocean energy - Résultats de la recherche de l'UE.