Voler sous l’eau pour produire de l’électricité, la technologie de Minesto

Imaginez-vous sur une plage, faisant voler un cerf-volant face au vent. Vous ressentez la force puissante des fils du cerf-volant. En le faisant voler latéralement, vous remarquez qu’il vole plus vite – bien plus vite que le vent lui-même. C’est le même principe qui se cache derrière la technologie océanique brevetée et primée de Minesto. Sauf que, au lieu de voler sur une plage, nous volons dans l’océan, l’eau étant près de mille fois plus dense que l’air, l’énergie est donc beaucoup plus concentrée.

Comment ça marche ?

La technologie de Minesto produit de l’électricité à partir des courants de marée et des courants océaniques grâce à un principe unique et breveté similaire à un cerf-volant volant dans le vent. L’aile utilise la force de portance hydrodynamique créée par le courant sous-marin pour déplacer le cerf-volant.

Grâce à un système de contrôle embarqué, le cerf-volant est guidé de manière autonome dans une trajectoire prédéterminée en forme de huit, tirant la turbine à travers l’eau à une vitesse de flux d’eau plusieurs fois supérieure à la vitesse réelle du courant.

L’arbre de la turbine fait tourner le générateur qui produit de l’électricité pour le réseau via un câble d’alimentation dans l’attache et un ombilical de fond marin vers la côte.

La première électricité a été produite en 2019 (première génération), la première électricité pour le réseau en 2020 (deuxième génération) et la première électricité pour le réseau avec la classe Dragon en 2022 (troisième génération, premier produit). Un accord d’achat d’énergie (PPA) avec le client de l’utilité des îles Féroé, SEV, est en place.

Le concept d’exploitation, de service et de maintenance a été démontré et vérifié, dont le transport, la manipulation à terre, le remorquage, l’installation, la récupération et la maintenance.

Les composants de la centrale électrique

La centrale électrique se compose d’une aile, qui porte une turbine directement couplée à un générateur dans une nacelle. Le système de contrôle dirige le cerf-volant dans la trajectoire prédéterminée en déplaçant les gouvernails et les élévateurs à l’arrière du cerf-volant. L’attache comprend la corde de l’attache et les câbles de communication et d’alimentation.

L’attache est reliée à la fondation du fond marin par un simple connecteur qui peut être facilement verrouillé et déverrouillé pour l’installation et la récupération.

Une technologie brevetée

Minesto a été fondée en 2007 en tant que spin-off du fabricant aérospatial suédois Saab. Depuis lors, Minesto a réussi à développer sa technologie unique.

Avec 92 brevets dans 12 portefeuilles de brevets couvrant tous les marchés pertinents, la technologie est bien protégée.

L’aile Dragon 12

L’aile, d’une longueur de 12 mètres, est un élément clé du système Dragon 12 auquel tous les autres modules sont reliés. Tous les sous-systèmes, y compris la prise de force de 1,2 MW, les nacelles de pilotage et le système de contrôle, sont en cours de préparation en vue de leur intégration.

« L’aile Dragon 12 a une conception hydrodynamique très efficace et sans compromis. Il s’agit pratiquement d’une mise à l’échelle de l’aile Dragon 4, avec quelques ajustements pour permettre des virages plus serrés et pour répondre aux forces plus importantes résultant d’un système plus grand« , explique Bernt Erik Westre, directeur technique de Minesto.

Le fabricant de l’aile est le spécialiste suédois des composites Elitkomposit. Ce fournisseur de composants composites de pointe est souvent sollicité par des industries de haute technologie telles que l’industrie de la défense et de l’espace.

Elitkomposit a déjà livré les ailes du DG100, du Dragon 2 et du Dragon 4, ainsi que d’autres assemblages composites, ce qui lui a permis d’intégrer son expérience dans l’aile du Dragon 12 à l’échelle utilitaire, ainsi que dans l’achèvement des gouvernails et des gouvernes de profondeur du D12.

« La forme organique et les charges élevées impliquées font de cette aile l’un des composants les plus avancés et les plus robustes que nous ayons jamais livrés. Nous sommes ravis de contribuer aux nouvelles technologies dans le secteur des énergies renouvelables« , indique pour sa part Andreas Simonsson, ingénieur concepteur principal chez Elitkomposit.

Avancement au 9 novembre 2023

La société Minesto a annoncé que le cerf-volant Dragon 12 (1,2 MW) est en train d’être expédié du port d’Uddevalla vers les îles Féroé pour la phase finale de mise en service à Vestmanna.

« Le transport est en cours pour l’étape finale de l’intégration du système sur le quai de Vestmanna, aux îles Féroé. Il reste encore beaucoup à faire concernant l’installation de la fondation forée et coulée, ce travail doit être achevé avant l’installation en mer de la centrale électrique et le début de la production d’électricité. La vérification et les tests approfondis des sous-systèmes dans l’atelier de Minesto à Göteborg ont été achevés avec des résultats satisfaisants. Après l’entretien et les mises à niveau, le Dragon 4 de 100 kW est en mode de production d’électricité stable sur le site de Vestmanna.« 

Élargir le potentiel de l’énergie océanique

Ce qui distingue la technologie de Minesto des autres technologies d’énergie marémotrice, c’est l’aile, la taille de la turbine et le fait que la centrale électrique «vole» sous l’eau. La vitesse a une relation cubique avec la production d’énergie.

Cela signifie que lorsque le cerf-volant multiplie la vitesse relative à laquelle la turbine est poussée à travers l’eau, l’électricité produite par le générateur est plusieurs fois supérieure à celle qui serait produite si la turbine était stationnaire.

En ajoutant cette étape de conversion d’énergie, Minesto élargit le potentiel extractible global des courants de marée et des courants océaniques.

Développement de la technologie et du projet

La technologie de Minesto fait l’objet d’un développement et de tests océaniques approfondis depuis 2013.

En 2020, Minesto a réussi à atteindre l’objectif de fournir de l’électricité au réseau électrique des îles Féroé.

En 2022, Minesto a mis en service avec succès la première centrale électrique de la gamme de produits Dragon Class à Vetmannasund, aux îles Féroé.

En synthèse

La technologie de Minesto offre une nouvelle perspective sur l’exploitation de l’énergie des océans. En utilisant le principe du vol d’un cerf-volant, elle permet de générer de l’électricité à partir des courants de marée et des courants océaniques de manière innovante et efficace.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que la technologie de Minesto ?

La technologie de Minesto génère de l’électricité à partir des courants de marée et des courants océaniques en utilisant un principe similaire à un cerf-volant volant dans le vent. L’aile de la centrale électrique utilise la force de portance hydrodynamique créée par le courant sous-marin pour se déplacer.

2. Comment fonctionne la technologie de Minesto ?

Le cerf-volant est guidé de manière autonome dans une trajectoire prédéterminée en forme de huit, tirant la turbine à travers l’eau à une vitesse de flux d’eau plusieurs fois supérieure à la vitesse réelle du courant. L’électricité est ensuite produite par le générateur et envoyée au réseau via un câble d’alimentation.

3. Qu’est-ce qui distingue la technologie de Minesto des autres ?

La technologie de Minesto se distingue par l’aile, la taille de la turbine et le fait que la centrale électrique «vole» sous l’eau. En multipliant la vitesse relative à laquelle la turbine est poussée à travers l’eau, l’électricité produite par le générateur est plusieurs fois supérieure à celle qui serait produite si la turbine était stationnaire.

4. Quel est le potentiel de l’énergie océanique ?

En ajoutant cette étape de conversion d’énergie, Minesto élargit le potentiel extractible global des courants de marée et des courants océaniques. Cela signifie que plus d’énergie peut être extraite de ces sources que par les méthodes traditionnelles.

Principaux enseignements