Les vagues sont toujours en mouvement et pour cette raison, elles constituent une excellente opportunité de produire de l'énergie renouvelable

Parfois, nous avons des choses sous les yeux mais nous ne les voyons pas, tout comme nous avons toujours la mer vu dans une clé un peu restreinte, utilisé pour la navigation, la pêche, les vacances, mais on ne l'a presque jamais vu comme une source d'énergie.

Si l'énergie renouvelable produite par le vent ou le soleil peut avoir des pertes de production, dues à des périodes d'absence de courants éoliens, ou en raison de la couverture du ciel, qui réduit le rayonnement solaire, celui du mouvement des vagues est, parmi ceux cités, le plus constant et le plus continu.

Depuis quelques années, des expériences sont menées sur la manière de pouvoir créer de l'électricité renouvelable à partir de la mer, en minimisant l'impact environnemental impact et donnant l'indépendance énergétique même aux petites îles, loin du réseau électrique qui est produit sur le continent.

La crise énergétique née, d'abord de la pandémie de Covid puis de la guerre russo-ukrainienne, a donné une puissante accélération à l'exploitation et à l'étude de nouveaux systèmes durables de production d'énergie renouvelable.

En fait, la mer représente l'une des principales sources d'énergie renouvelable inexploitées sur la planète : ENEA et RSE ont calculé que si en exploitant l'énergie fournie par les océans (mouvement des vagues, marées, salinité et gradient thermique) on obtiendrait pas moins de 80 000 TWh, soit environ cinq fois les besoins annuels en électricité du monde entier.

D'autres estimations situent cette valeur à 130 000 TWh. La seule composante houlomotrice, dans les estimations les plus conservatrices, est d'environ 2 TW au niveau mondial, correspondant à environ 18 000 TWh par an, soit presque l'équivalent de la demande annuelle d'électricité de la planète.

Notre système ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter) fait exactement cela : il convertit l'énergie des vagues de la mer en énergie électrique, la rendant immédiatement disponible pour les centrales offshore ou l'injectant dans le réseau électrique pour alimenter les communautés côtières et les petites îles.

ISWEC a été développé en collaboration avec Wave for Energy S.r.l., une spin-off de l'École polytechnique de Turin. Le système se compose d'une coque flottante étanche avec une paire de systèmes gyroscopiques à l'intérieur connectés à autant de générateurs.

Les gyroscopes, grands volants d'inertie en rotation continue, ont tendance à maintenir leur axe de rotation fixe en générant une force perpendiculaire à l'axe pour s'opposer à l'extérieur forces qui tendent à le modifier.

Ce phénomène est connu sous le nom de précession gyroscopique. Les vagues font tanguer l'unité, ancrée au fond marin, mais libre de se déplacer et d'osciller.

Le tangage de la coque est intercepté par les deux systèmes gyroscopiques : ceux-ci sont reliés à autant de générateurs qui produisent de l'électricité. Une solution simple, avec un cœur high-tech.

De l'usine pilote à l'application de l'ISWEC pour l'île de Pantelleria

ISWEC est parfait pour fournir de l'électricité aux petites îles non connectées au réseau principal, aux communautés côtières et aux infrastructures offshore, telles que les plates-formes pétrolières et gazières.  

La première usine pilote a été installée à Ravenne en mars 2019, connectée à notre plate-forme PC80 et intégrée à un système photovoltaïque.

Au terme de la campagne d'expérimentation, la centrale a ensuite été démantelée en septembre 2022. Ce type d'application permet d'augmenter l'autonomie énergétique des ouvrages situés en offshore l'environnement, et peut-être dans des contextes géographiques où l'approvisionnement en électricité n'est pas considéré comme acquis.

En février 2023, Eni a achevé l'installation du premier appareil ISWEC en mer Méditerranée, à 800 mètres au large de Pantelleria.

Numéros ISWEC à Pantelleria

Le modèle ISWEC installé au large de Pantelleria se compose d'une coque en acier de 8 x 15 m qui abrite le système de conversion d'énergie, composé de deux unités gyroscopiques de plus de plus de 2 m de diamètre chacun.

L'appareil est maintenu en position, à 35 m de profondeur, par un amarrage spécial à alignement automatique en fonction des conditions météorologiques et maritimes, composé de trois amarres et d'un émerillon (joint tournant), tandis que l'électricité produite est ramenée à terre via un câble électrique sous-marin.

L'appareil pourra atteindre 260 kW de pointe de production d'énergie houlomotrice et aura également pour but d'acquérir des données pour optimiser la conception de nouveaux appareils.

Outre les vagues, la mer peut fournir de l'énergie propre de bien d'autres façons

Pour étudier et exploiter au mieux le potentiel énergétique des mers et des océans, en collaboration avec l'École polytechnique de Turin, nous avons créé MORE – Marine Offshore Renewable Energy Lab : un laboratoire entièrement dédié au développement de technologies pour exploiter le mouvement des vagues, mais aussi les courants océaniques, les marées et les gradients de sel, ainsi que pour améliorer l'offshore éolien et solaire.

Notre engagement dans le développement du secteur des énergies marines renouvelables a été renforcé par notre entrée, en tant que chef de file, dans Ocean Energy Europe (OEE) , la plus grande organisation européenne pour le développement des énergies marines.

Une mission qui nous permet de contribuer à la définition des axes stratégiques pour le développement et la commercialisation de solutions technologiques de production d'énergie renouvelable en milieu offshore.

Le défi technique

L'énergie des vagues est la plus constante des renouvelables : contrairement au soleil et au vent, la mer agit en permanence.

Cette énergie est aussi la plus "dense" car elle concentre celle produite par le vent et celle issue du réchauffement de l'atmosphère à cause du soleil.

Les principaux aspects à résoudre associés à ISWEC étaient deux : la corrosion due au sel et la optimisation du fonctionnement de l'appareil lorsque l'intensité des ondes varie.

Les deux ont été surmontés car les parties mobiles et délicates sont à l'intérieur de la coque étanche, complètement isolée de l'eau salée, tandis que le fonctionnement des systèmes gyroscopiques qui La puissance des deux générateurs est optimisée par un système qui répond aux différentes conditions météorologiques et maritimes.

ISWEC a un composant actif dans le processus de capture d'énergie, qui est régulé par la vitesse de rotation du volant et le couple du générateur et permet d'adapter l'inertie de la coque à la longueur d'onde de la mer qui la frappe.

Cette fonctionnalité, implémentée pour la première fois au monde par Eni sur un prototype à grande échelle, est le véritable point de discontinuité en effet, avec d'autres systèmes de capture, il est possible de faire varier l'inertie du dispositif comme si l'on modifiait ses dimensions, obtenant effectivement un système virtuel à géométrie variable.

Intégration à grande échelle

ISWEC est un exemple du travail d'équipe qui génère chacune de nos technologies propriétaires. Dans ce cas, l'un des défis technologiques les plus délicats à résoudre était le dimensionnement du système gyroscopique pour optimiser sa réponse aux conditions locales de la mer, une étape fondamentale pour exploiter cette disponibilité constante qui constitue le caractéristique la plus intéressante du mouvement ondulé.

Il s'agissait d'analyser et de croiser de grandes quantités de données provenant de différentes sources, des données météorologiques et celles relatives au fonctionnement de la machine.

L'aide est venue de HPC4 et HPC5, nos supercalculateurs : grâce à leur puissance de calcul, nous utilisons des modèles mathématiques avancés pour élaborer des formules de réponse adaptées pour chaque météo et situation de mer.

Un autre ajout technologique à ISWEC a été l'installation de panneaux photovoltaïques sur le pont de la coque qui offrent une grande capacité de captage des ressources solaires.

De plus, l'intégration entre nos personnes et nos structures et le MORE Lab est particulièrement profonde et diversifiée. Le laboratoire, en effet, est basé à l'École polytechnique et emploie des chercheurs infrastructures du département de génie mécanique et aérospatial et interfaces avec le laboratoire virtuel marin du Green Data Center de Ferrera Erbognone, qui utilise le supercalculateur HPC5.

MORE Lab est également en réseau avec le site de Pantelleria, où ISWEC est connecté au réseau électrique de l'île.

L'ISWEC de Pantelleria contribue à l'objectif d'indépendance énergétique de l'île et à l'élimination de l'impact paysager potentiellement causé par toute installation industrielle sur l'Ile.

À pleine capacité, le MORE Lab emploie une cinquantaine de chercheurs qui collaborent avec nos équipes, pour une croissance rapide des savoir-faire spécifiques et pour la finalisation industrielle des technologies .

Le centre dispose également d'un bassin d'essai naval et de laboratoires à la pointe de la technologie. Parallèlement, l'École polytechnique de Turin a activé une chaire spécifique sur "l'énergie de la mer" pour former des ingénieurs spécialisés dans la conception, la mise en œuvre et l'utilisation de nouvelles technologies qui seront développées directement en laboratoire.

L'impact sur l'environnement

Bien que différents, tous les établissements maritimes se ressemblent car ils ont des besoins similaires. Une petite île habitée n'est pas si différente d'une plate-forme.

Pour cette raison, il est possible de fournir de l'électricité à partir de sources renouvelables aux communautés vivant sur de petites îles.

En outre, ISWEC peut être parfaitement intégré avec d'autres solutions de production d'énergie renouvelable dans le secteur offshore, comme l'éolien par exemple, en termes de systèmes de connexion au réseau électrique et intégration au sein d'une zone maritime, maximisant la conversion de l'énergie disponible.

Un autre avantage de cette technologie est la réduction considérable de l'impact sur le paysage car l'appareil n'émerge qu'à environ 1 mètre au-dessus de l'eau niveau.

Traduction automatique. Nous nous excusons pour toute inexactitude. Article original en italien

Source Eni