Les fermes solaires en mer pourraient mieux résister aux vagues si leurs supports flottants sont adaptés aux conditions maritimes locales, selon une étude publiée dans le Journal of Energy Infrastructure. Les simulations montrent que les flotteurs-barges à fond plat offrent une meilleure protection dans les vagues plus courtes, tandis que les flotteurs catamarans à deux coques peuvent réduire les charges sur les lignes d’ancrage dans les vagues plus longues. Une disposition mixte n’a pas systématiquement surpassé l’un ou l’autre de ces designs.
« L’énergie solaire flottante peut accroître la capacité d’énergies renouvelables sans occuper de terres », déclare l’auteur correspondant de l’étude, Luofeng Huang. « Toutefois, son transfert des lacs et réservoirs abrités vers la mer expose des plateformes interconnectées à des vagues susceptibles d’amplifier les mouvements et d’exercer des contraintes sur les câbles qui les maintiennent ensemble et en place. »
L’équipe de chercheurs de l’université Cranfield, au Royaume-Uni, et de l’université Inha, en Corée du Sud, a comparé trois dispositions, chacune composée de neuf flotteurs reliés disposés en grille de trois par trois : uniquement des barges, uniquement des catamarans, et une rangée de barges en première ligne suivie de deux rangées de catamarans. « Nous avons utilisé des simulations informatiques détaillées pour suivre le mouvement vertical, l’inclinaison et les forces d’amarrage sous des vagues régulières et répétitives de différentes longueurs », partage Huang. « Le cadre numérique avait auparavant été validé par comparaison avec des expériences en canal à houle sur des flotteurs individuels. »
Dans les vagues plus courtes, les fonds larges et continus des flotteurs-barges bloquaient et dissipaient l’énergie des vagues, protégeant les rangées situées derrière eux. « Les flotteurs catamarans laissaient passer plus d’eau à travers l’espace entre leurs coques, ce qui produisait des mouvements plus homogènes sur l’ensemble du dispositif mais une protection moindre en aval », explique Binjian Ou, premier auteur. « Dans les vagues plus longues, les dispositifs de catamarans présentaient des charges d’amarrage maximales inférieures à celles des dispositifs de barges. »
Fait notable, la disposition mixte visait à combiner l’effet d’écran des barges avec la stabilité de mouvement des catamarans. Ses gains limités suggèrent que la simple combinaison de deux designs utiles ne garantit pas que leurs mouvements et leurs sillages fonctionneront bien ensemble.
« Le meilleur design de flotteur dépend des vagues sur le site », déclare Ou. « Nous devons prendre en compte la façon dont l’ensemble du dispositif se déplace et se répartit les charges, plutôt que de choisir chaque flotteur de manière isolée. »
Ces résultats pourraient guider le choix des flotteurs, la disposition du dispositif et la conception des ancrages. « Les résultats s’appliquent aux petits dispositifs testés et aux vagues régulières ; les travaux futurs devraient examiner des dispositifs de plus grande taille, des mers irrégulières et la fatigue à long terme, tout en optimisant conjointement les formes des flotteurs, leur espacement, leurs connexions et leurs amarrages », ajoute Ou.
Article : Wave-structure interaction of offshore floating solar array: Uniform and hybrid floaters. – Méthode : Computational simulation/modeling – DOI : Lien vers l’étude
