SEMREV+

Les missions de recherche de l’équipe SEM-REV+ portent sur le développement, la modélisation, l’optimisation et les essais des systèmes de récupération d’énergie en mer (Énergies Marines Renouvelables incluant l’éolien en mer).



L’équipe SEMREV+ combine pour ses recherches des approches numériques et expérimentales, en fonction du besoin et la physique des problèmes. C’est notamment en ce sens que les activités de recherche sont fortement liées au site d’essais en mer SEM-REV.

Plusieurs thématiques de l’équipe se sont particulièrement développées ces dernières années et permettent la mise en place de projets nationaux et européens d’envergure. Ces projets sont fortement pluridisciplinaires, et donc transversaux en collaboration avec plusieurs équipes du LHEEA et/ou laboratoires de l’environnement nantais (GeM, LS2N et IREENA).

Axes de recherche

Caractérisation, estimation et prédiction orientées vers la ressource énergétique et les forçages des milieux océaniques complexes

L’équipe SEM-REV+ travaille sur la caractérisation des interactions vent-vague via des outils numériques couplés LES-HOS et par la mesure à échelle 1 (lidar scannant en particulier), permettant de mettre en évidence la signature de la houle dans l’écoulement atmosphérique, la potentielle modification de la turbulence atmosphérique et ses conséquences sur le potentiel éolien en mer.  
 

Simulations LES des interactions vent-vague en présence d’une houle régulière : Iso-contours de critère Q colorés par la vorticité

Simulations LES des interactions vent-vague en présence d’une houle régulière : Iso-contours de critère Q colorés par la vorticité.


La caractérisation de la ressource éolienne en eaux profondes est un autre thème de recherche développé dans l’équipe. Celui-ci est investigué grâce à deux actions : la quantification de l’erreur de mesure de l’intensité de turbulence atmosphérique par LiDAR flottant et la caractérisation de la ressource éolienne sur le site du SEM-REV par la combinaison de moyens de mesures, flottants ou non, et distribués spatialement.
 


Projet MATILDA © J.Vapillon - AKROCEAN


La maitrise des modèles météocéaniques (ERA5 et HOMERE) est une autre mission qui permet d’alimenter des actions pluridisciplinaires variées sur lesquelles l’équipe SEM-REV+ est fortement sollicitée.

Enfin, des recherches spécifiques dans cet axe, portent sur la prédiction à court-terme de la houle, afin d’intégrer cette information dans le contrôle prédictif de systèmes énergétiques (houlomoteurs, éoliennes).

Modélisation numérique et expérimentale des systèmes récupérateurs d’énergie éolienne en mer

Dans cet axe de recherche, l’équipe SEMREV+ mène des recherches spécifiques sur la thématique fortement pluridisciplinaire qu’est l’éolien flottant.

  • Thème interactions vague-structure : L’équipe utilise et développe de nouvelles approches numériques avec plus particulièrement l’utilisation d’outils CFD et d’essais en bassin. L’étude du comportement hydrodynamique des plaques anti-pilonnement et le comportement hydro-élastique des éoliennes flottantes sont également étudié au travers de 2 grands projets de recherche (FLOAWER et FLOATECH).
  • Thème interactions vent-structure : ici ce sont les outils de simulation de l’aérodynamique du rotor développés au sein de l’équipe qui sont intégrés dans des simulateurs d’éolienne flottante de fidélité plus élevée que les simulateurs actuels. En complément des études sur les interactions de sillages d’éoliennes flottantes sont menées en collaboration avec l’équipe  DAUC. Enfin, des études sont mises en place concernant la modification des modèles de sillages instationnaires afin d’intégrer cette signature et ses conséquences sur le développement des sillages lointains.  Pour cela, l’équipe exploite des données de vitesse mesurées de l’éolienne flottante FLOATGEN grâce à un lidar scannant à mouvements compensés.
 

Modélisation physique à échelle réduite d'une éolienne flottante
Installation d'un lidar scannant sur le flotteur de Floatgen

Mesure du comportement aérodynamique du sillage d’une éolienne flottante à échelle réduite et réelle
 

  • Thème modélisation holistique du système éolien flottant : La stratégie de développement de ce thème repose sur le couplage de solveurs développés initialement séparément et dont l’intégration à un simulateur complet présente un intérêt pour une modélisation plus fine du comportement des éoliennes flottantes. Dans cette approche, la performance en termes de ratio précision/temps de calcul est un des objectifs principaux.
 




Exemple de simulation aéro-hydrodynamique instationnaire autour d’une éolienne à axe vertical

Dispositif d’émulation des efforts aérodynamiques générés par une éolienne flottante lors de tests de stabilité du flotteur en bassin (SOFTWIND)
Étude et l’optimisation des convertisseurs d’énergie marine renouvelable

Cette thématique de recherche a une longue histoire au sein de l’équipe et quelques projets de recherche permettent de poursuivre cette activité, au regard notamment des ambitions fixées par l’environnement nantais et régional concernant la feuille de route du développement des EMR.

Plus spécifiquement, la thématique « éolien en haute en mer » est étudiée avec la société FARWIND Energy (développement d’un simulateur de navire hydro-éolien et des essais de tenue à la mer d’un modèle de navire hydro-éolien en bassin) et l’activité « houlomoteur » grâce à une thèse CIFRE avec la société EVER.

Projet FARWIND

Plateforme expérimentale :

Site d'essais en mer SEM-REV

Le SEM-REV est le 1er site européen d’essais en mer multi-technologies connecté au réseau. Il dispose de tous les équipements en mer et à terre permettant la mise au point, la validation et l’optimisation de systèmes de récupération de l’énergie issue principalement de la houle et du vent offshore.

C’est un équipement indispensable pour répondre aux défis du développement des Energies Marines Renouvelables en France. Il est géré par le Laboratoire de recherche en Hydrodynamique, Énergétique et Environnement Atmosphérique (LHEEA) de Centrale Nantes et du CNRS dans l’objectif d’aider les industriels à développer des nouvelles capacités de production d'énergie.

Se basant sur l’expertise reconnue de Centrale Nantes dans le domaine des Énergies Marines Renouvelables, l’approche SEM-REV se veut continue, pour accompagner les essais de technologies EMRs en offrant les installations et les services adaptées au développement des technologies de l’état de projet à taille réelle en pleine mer.
 




Projets et partenariats

L’équipe SEMREV+ est impliquée régulièrement dans des projets collaboratifs avec des partenaires académiques et industriels en France et dans le monde, ce qui témoigne du fort intérêt socio-économique pour les thématiques développées.

Groupe De Recherche EMR

L'équipe est également à l’initiative du Groupe de Recherche national : « Energies Marines Renouvelables » (CNRS GDR 3763 EMR).

Logiciels

Deux des logiciels développés par l’équipe sont disponibles en Open Source : NEMOH et HOS (HOS-OCEAN/HOS-NWT). 
Publié le 22 mars 2017 Mis à jour le 9 avril 2021