ENSTA Bretagne : projet SIT

Récupérer l’énergie des vagues : un projet houlomoteur mené par les étudiants du MS EMR

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Énergies Marines Renouvelables
Pendant plusieurs semaines, les étudiants du Mastère spécialisé « Expert en énergies marines renouvelables » ont travaillé ensemble sur un projet houlomoteur complet : modélisation du système, création d’un prototype, essais en bassin, étude environnementale… Mathieu GARIN, étudiant du Mastère était le chef de projet. Il revient avec nous sur cette expérience formatrice.

Présentation de l’équipe :

Gestion de projet : Matthieu GARIN
Environnement : Marine KERBOULL, Martin LE CORRE, Matthieu GARIN
Hydrodynamique : Aymeric NAUD, François KARPIEL, Yann RIOU, Arnaud COUTREY
Mécanique :  Mohamed JOMAA, François WICART, Paul ROSSIGNEUX, Vincent GOURVES
Essais : Arnaud COUTREY

ENSTA Bretagne : projet SIT

En quoi consiste ce projet ?

Ce projet porte sur l’étude et la conception d’un prototype PTO (Power Take Off) houlomoteur simple qui transforme l’énergie des vagues en énergie potentielle. L’étude intègre également l’extrapolation des résultats à l’échelle réelle.
Nous nous appuyons sur le principe mis en œuvre dans le concept des bouées CETO.  Il s’agit de bouées immergées, bougeant au rythme des vagues, qui permettent d’acheminer de l’eau de mer sous haute pression à terre et de générer ainsi de l’énergie grâce à une turbine.
C’est une technologie prometteuse qui, outre la production d’électricité, offre de multiples applications : désalinisation de l'eau de mer, protection contre l'érosion côtière, agriculture marine, production d'hydrogène en mer.

Quelles connaissances avez-vous réuni pour ce projet ?

Le projet s'inscrit dans la matière Sciences de l’Ingénieur et Technologies (SIT) de notre Mastère spécialisé Énergies Marines Renouvelables. Néanmoins, il touche à tous les sujets étudiés durant notre formation puisqu’il réunit l’ensemble des connaissances techniques, économiques et environnementales que nous avons acquises au cours de notre formation.

Quelles étaient les différentes étapes du projet ?

Notre projet s’est déroulé en 4 étapes :

  1. Réalisation d'un prototype à l’échelle 1/10
  2. Test du prototype à l’Ifremer en bassin d’essais
  3. Études R&D, environnementale et sociétale à l’échelle réelle
  4. Présentation devant un jury d’experts en EMR

Dans la partie études, pourriez-vous précisez sur quoi portaient vos travaux ?

L’étude R&D comprend une étude hydrodynamique et mécanique complète du prototype et de l’échelle 1:1. Cela comprend une modélisation du système soumis à différents trains de houle pour savoir quelles étaient les bonnes configurations (taille de la bouée, profondeur, poids...) afin de produire le plus d’énergie possible. Puis nous avons comparé nos valeurs avec la réalité lors de nos essais en bassin. Elle intègre également un dimensionnement de la pompe et un cahier des charges pour l’échelle 1:1.
L’étude environnementale et sociétale comprend

  • Une étude d’un site potentiel en France, notre choix s’est porté sur Belle-Île
  • Une étude du potentiel de récupération d’énergie
  • Un modèle économique qui évalue le LCOE (prix de notre énergie produite en €/MWh).

Comment les tâches étaient-elles réparties ?

L’ensemble de la promotion est impliqué dans ce projet, soit 11 étudiants.
L’exercice est réalisé en mode projet.
Nous nous sommes organisés en 3 groupes : environnement, hydrodynamique et mécanique. Il y a un responsable de pôle par équipe, un chef de projet pour la gestion des équipes (le poste que j’occupe) et un élève responsable des essais. C’est donc une organisation qui s’apparente au fonctionnement d’une PME du domaine.

Quels sont les résultats de vos essais en bassin ?

Nous avons réussi à remonter de l'eau du bassin à l'aide d'une pompe dans un seau placé en hauteur. Cela parait simple à première vue mais ce fut une grande joie pour l’équipe de voir que le travail de modélisation, conception, approvisionnement des pièces et d’installation avait permis de réaliser un prototype fonctionnel. Ces séances d’essai nous ont permis d’avoir des résultats exploitables. Mais, nous avons aussi très vite observé que la bouée réagissait mieux pour certains trains de houle et que les possibilités d’amélioration de notre bouée étaient nombreuses.
Je tiens à remercier l’Ifremer qui est un partenaire de la formation. Grâce à eux, nous avons eu l’opportunité d’utiliser leur bassin à houle et de bénéficier de l’aide inestimable de chercheurs experts dans le domaine.

Quel bilan tirez-vous de cette expérience ?

Nous avons dans le cadre de ce projet, mobilisé de nombreuses connaissances techniques, économiques et environnementales acquises au cours du Mastère Spécialisé. Cela nous a permis de nous les approprier et d’en approfondir certaines.

En moins de 6 mois, en partant d’une feuille blanche nous avons, réussi à construire un prototype qui fonctionne, réalisé des tests au bassin de l’Ifremer et analysé le comportement d’un système dans un milieu complexe.
Le grand atout de notre équipe est sa pluridisciplinarité. Nous avons tous des spécialités et des parcours différents (composite, BTP, énergie, CVC…), cela crée une bonne dynamique de travail et d’entraide.

Pour finir, j’ajoute que ce projet est porteur de sens car nous essayons de trouver une solution capable de récupérer une énergie propre, présente en grande quantité, c’est tout l’enjeu des énergies marines renouvelables. Rappelons que selon IFP Énergies Nouvelles, en France métropolitaine, ce potentiel est estimé à 40 TWh/an, principalement sur la façade atlantique (10 à 15 GW).

Modélisation du projet houlomoteur - Mastère Spécialisé Expert en Énergies Marines Renouvelables