43 conceptions d’amarrage pour l’avenir de l’énergie houlomotrice

43 conceptions d'amarrage pour l'avenir de l'énergie houlomotrice

Quel système d’amarrage est le plus rentable : un étalement semi-tendu ou un flotteur à poids caténaire ? Non, ce n’est pas le début d’une énigme du Sphinx. Mais cette question – et d’autres similaires – a bien lancé une étude récente sur les systèmes d’amarrage, les combinaisons d’ancres et de lignes qui empêchent les navires, les bouées et autres objets flottants de dériver sur les vagues.

L’objectif de l’étude

Le but de l’étude était d’identifier le moyen le plus rentable pour le Bureau des technologies hydroélectriques du département américain de l’Énergie (WPTO) d’acquérir des systèmes d’amarrage, y compris, potentiellement, l’étalement semi-tendu et le flotteur à poids caténaire au vocabulaire abscons, pour un nouveau site d’essai d’énergie houlomotrice. Si cela ressemble toujours à une énigme, voici pourquoi ce casse-tête des coûts est important :

En 2025, le nouveau site d’essai PacWave South devrait ouvrir ses plots d’amarrage aux développeurs de technologies d’énergie houlomotrice pour la première fois. A cet endroit, au large de la côte de l’Oregon, les développeurs pourront tester leurs prototypes dans de véritables vagues océaniques, une étape essentielle pour déterminer si ces dispositifs peuvent résister à un océan dès plus tumultueux.

Un composant crucial manquant

Mais PacWave manque d’un composant crucial nécessaire pour effectuer de tels tests : ils ont besoin de systèmes d’amarrage.

« L’objectif principal des systèmes d’amarrage est de garder le dispositif où vous le souhaitez et de ne pas le laisser dériver ou heurter quoi que ce soit d’autre », a précisé Stein Housner, architecte naval et ingénieur maritime au National Renewable Energy Laboratory (NREL) et l’un des auteurs de l’étude financée par le WPTO. « La question était de savoir s’il serait bénéfique pour PacWave de posséder des composants d’amarrage ou de laisser les développeurs concevoir et acquérir leurs propres systèmes ».

Cette question peut sembler simple, mais elle ne l’est pas.

Aucun des deux convertisseurs d’énergie houlomotrice – les dispositifs qui transforment les vagues océaniques en électricité – ne se ressemblent. Cela signifie qu’aucun système d’amarrage unique ne peut servir tous les prototypes qui arrivent à PacWave (sauf peut-être d’énormes et extrêmement coûteux).

Certains convertisseurs d’énergie houlomotrice sont aussi petits que des bouées. D’autres sont aussi grands que des hydravions conçus pour atterrir sur l’eau et nécessitent plus d’une amarre. Et certains ont besoin d’une chaîne robuste tandis que d’autres fonctionnent mieux avec un câble souple qui les laisse se balancer dans les vagues.

Site d’essai PacWave South

Trouver des systèmes d’amarrage génériques

Si chaque entreprise achète son propre système d’amarrage, personnalisé pour s’adapter à sa conception sur mesure, cela serait à la fois coûteux et inefficace. « Si un développeur de technologie ne teste un dispositif que pendant quelques mois, pourquoi dépenser tout cet argent pour un seul test ? », a précisé encore Stein Housner.

Mais si PacWave est en mesure d’identifier quelques systèmes d’amarrage génériques qui pourraient convenir à la plupart, sinon à tous les convertisseurs d’énergie houlomotrice, le centre pourrait faire des économies pour tout le monde.

Ainsi, Stein Housner, et le co-auteur de l’étude Senu Sirnivas, ingénieur mécanique au NREL, se sont fixé pour objectif de déterminer quels types de systèmes d’amarrage génériques pourraient faire le travail et combien ces systèmes pourraient coûter.

Bien que les dispositifs d’énergie houlomotrice soient de formes et de tailles diverses, la plupart se présentent sous l’une des trois formes illustrées ici : colonne d’eau oscillante (à gauche), atténuateur (au milieu) et absorbeur ponctuel (à droite). Pour leur étude sur l’amarrage, les chercheurs ont identifié des systèmes génériques pouvant servir aux trois types d’amarrage. Illustrations de Josh Bauer, NREL

Mais d’abord, ils ont dressé une liste de tous les dispositifs d’énergie houlomotrice potentiels qui pourraient tester leur capacité de force sur le site du PacWave. Sur cette base, l’équipe a classé les dispositifs en trois types principaux : les absorbeurs ponctuels (qui ressemblent à des pistons avec une partie flottante qui se balance dans les vagues), les atténuateurs (qui sont serpentins et, essentiellement, surfent sur les vagues) et les colonnes d’eau oscillantes (qui sont de grandes chambres qui exploitent l’énergie des vagues lorsque l’eau afflue et reflue).

En se basant sur ces trois types de dispositifs d’énergie houlomotrice, les chercheurs ont conçu une liste de systèmes d’amarrage potentiels qui pourraient bien fonctionner pour chacun. Ils ont imaginé 43 conceptions d’amarrage différentes utilisant diverses combinaisons de matériaux (comme des chaînes métalliques par rapport à des câbles synthétiques ou métalliques), de diamètres, de longueurs, d’empreintes, etc.

Estimer les coûts

« La question était alors de savoir comment déterminer le coût total de l’achat de composants de systèmes d’amarrage pour PacWave », a expliqué Stein Housner.

Pour résoudre cette énigme, ils ont examiné la façon dont le site d’essai d’énergie houlomotrice de la marine américaine à Hawaï gérait ses systèmes d’amarrage. « Le système d’amarrage était préinstallé dans l’eau », a déclaré Senu Sirnivas. « Ainsi, les gens peuvent venir et se connecter au système existant qui est déjà en place. »

Mais laisser les systèmes d’amarrage immergés dans des eaux salées et remuantes pourrait les dégrader rapidement. Au lieu de cela, ils recommandent que le site d’essai acquiert des composants d’amarrage en les stockant à terre. Et pour éviter d’acheter des systèmes pour des appareils qui ne se présenteront peut-être jamais, ils conseillent également que le centre prenne des composants d’amarrage qui fonctionnent pour chaque appareil à leur arrivé.

Lorsqu’un appareil termine son essai en mer, PacWave conserverait alors les composants du système d’amarrage. Éventuellement, ils pourraient accumuler un ensemble suffisamment diversifié pour servir presque n’importe quel dispositif d’énergie houlomotrice. « C’est comme un menu », a conclu Stein Housner.

En synthèse

Une fois que les chercheurs ont identifié la manière la plus pratique d’acheter les systèmes d’amarrage, ils ont enfin pu trouver les versions les plus rentables de ces systèmes. D’après leur estimation, si PacWave achetait un système d’amarrage pour chacun de ses quatre postes d’amarrage – les zones désignées où les appareils peuvent s’ancrer sans se heurter – cela coûterait probablement environ 2 millions de dollars. S’ils achetaient suffisamment de systèmes d’amarrage pour s’adapter au plus grand nombre possible de dispositifs d’énergie houlomotrice que leurs eaux pourraient contenir, cela pourrait revenir à environ 9 à 10 millions de dollars.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce qu’un système d’amarrage ?

Un système d’amarrage est une combinaison d’ancres et de lignes qui empêchent les navires, les bouées et autres objets flottants de dériver sur les vagues.

2. Pourquoi est-il important d’étudier les systèmes d’amarrage ?

Les systèmes d’amarrage sont essentiels pour les tests de technologies d’énergie houlomotrice. Ils permettent de maintenir les dispositifs en place lors des tests en mer.

3. Qu’est-ce qu’un convertisseur d’énergie houlomotrice ?

Un convertisseur d’énergie houlomotrice est un dispositif qui transforme les vagues océaniques en électricité. Il existe différents types de convertisseurs, chacun nécessitant un système d’amarrage spécifique.

4. Quelle est la proposition de l’étude pour l’acquisition de systèmes d’amarrage ?

L’étude propose que PacWave achète des composants d’amarrage et les stocke à terre. Ils devraient acheter des composants qui fonctionnent pour chaque appareil à son arrivée. Lorsqu’un appareil termine son essai en mer, PacWave conserverait alors les composants du système d’amarrage.

5. Quel est le coût estimé de l’achat de systèmes d’amarrage pour PacWave ?

Si PacWave achetait un système d’amarrage pour chacun de ses quatre postes d’amarrage, cela coûterait probablement environ 2 millions de dollars. S’ils achetaient suffisamment de systèmes d’amarrage pour s’adapter au plus grand nombre possible de dispositifs d’énergie houlomotrice, cela pourrait revenir à environ 9 à 10 millions de dollars.

Légende illustration principale : Deux chercheurs ont trouvé des moyens rentables d’acheter ces étranges jambes extraterrestres tombant sur le fond marin – également appelées amarres – pour une nouvelle installation d’essai de l’énergie houlomotrice actuellement en construction au large de la côte de l’Oregon. Illustration de Josh Bauer, NREL

Consulter l’étude récente sur les systèmes d’amarrage en .PDF

Acteurs du projet : Stein Housner, Senu Sirnivas, Bureau des technologies hydroélectriques du département américain de l’Énergie (WPTO), National Renewable Energy Laboratory (NREL), Pacific Northwest National Laboratory

[ Rédaction ]

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