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Ifpen se cale sur le calcul intensif pour développer des méthodes de conception réduisant les coûts de l’éolien flottant

Xavier Boivinet
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Ifpen se cale sur le calcul intensif pour développer des méthodes de conception réduisant les coûts de l’éolien flottant

La simulation sur le supercalculateur Jean Zay a porté sur l'architecture de flotteur de SBM Offshore, co-développé avec l'IFP Energies nouvelles (Ifpen).

© SBM Offshore

Grâce à 6 millions d’heures de calcul pour effectuer des simulations sur le supercalculateur Jean Zay, IFP Energies nouvelles (Ifpen) a annoncé le 20 octobre avoir obtenu des données de référence qui ouvrent la voie à des méthodes de conception innovantes. Celles-ci permettraient de réduire les incertitudes, le surdimensionnement et donc les coûts des flotteurs d’éoliennes.

IFP Energies nouvelles (Ifpen) a annoncé le 20 octobre avoir eu recours au supercalculateur Jean Zay du Grand équipement national de calcul intensif (Genci) pour simuler le comportement d’une structure flottante pour l’éolien en mer. Hébergé à l’Institut du développement et des ressources en informatique scientifique (Idris), la machine a fourni 6 millions d’heures de calcul – l'équivalent de 80 années de calcul sur un ordinateur standard - pendant 5 jours. Obtenues dans le cadre d’un appel à projet, ces heures ont permis à Ifpen de pousser son étude du comportement et de la durée de vie d’éoliennes offshores flottantes, et d’ouvrir la voie vers de nouvelles méthodes de conception.

Dépasser les incertitudes des méthodes conventionnelles

« Le but de ces simulations est de réduire les conservatismes, et donc les coûts, qui sont généralement le fruit d’incertitudes », souligne Vincent Le Corre, chef de projet éolien à Ifpen. En d’autres termes, l’objectif est d’éviter de surdimensionner les flotteurs comme c’est généralement le cas pour pallier les limites des approches de simulation conventionnelles. Ayant accès à des volumes de calcul restreints, ces dernières ont généralement recours à des simplifications lors du choix des jeux de conditions environnementales considérées comme représentatives – houle, vent, courants. Or l’environnement marin est complexe.

« C’est la première fois que nous avons regardé le comportement des éoliennes flottantes avec un jeu de données exhaustif par rapport à leur environnement pour aboutir à la réponse la plus précise possible, explique M. Le Corre. Cela nous fournit une référence dont nous avions besoin pour développer des méthodes de conception innovantes. »

Conditions environnementales choisies en dynamique

Peu coûteuses en temps de calcul, ces nouvelles méthodes de conception sont basées sur des « plans d’expériences adaptatifs ». C’est-à-dire que les conditions environnementales pour le calcul sont choisies de manière dynamique plutôt qu’a priori. L’idée est que les conditions environnementales s’adaptent, en fonction des premiers résultats de calcul, vers celles où les incertitudes sont les plus fortes pour y réaliser plus de calcul. « Ces méthodes nous permettront de trouver le bon compromis entre les régimes (houle, vent, courants) les plus fréquents où les dommages sont généralement faibles, et les régimes plus rares où les dommages sont plus forts », ajoute M. Le Corre.

Réalisées avec le logiciel Deeplines Wind que l’Ifpen co-développe avec l’entreprise Principia, ces simulations en calcul intensif ont pris comme modèle le flotteur TLP – plateforme à lignes tendues – développé avec SBM Offshore. Celui-ci a notamment été choisi par EDF Renouvelables pour équiper la ferme éolienne pilote au large de Port-Saint-Louis-du-Rhône (Bouches-du-Rhône).

Objectif : 80 à 100 euros par mégawattheure

« Les résultats de nos calculs sur Jean Zay ont confirmé la très grande qualité comportementale de ce flotteur », assure M. Le Corre. Maintenus par des lignes d’ancrage tendues, les éléments de flottaison sont sous l’eau et attirés très fort vers la surface. « Cela génère une très grande stabilité et très peu de mouvement au niveau de la nacelle, poursuit-il. Ce qui perturbe très peu la production, et fatigue beaucoup moins l’ensemble des composants au niveau de la turbine. »

Pour le développement des futures fermes éoliennes flottantes commerciales, le besoin de réduire les coûts va toutefois au-delà du flotteur, conclut M. Le Corre : « Il représente certes un coût important, mais le défi consiste à rendre l’ensemble de la filière compétitive. » L’ambition est d’atteindre un prix de l'électricité de 80 à 100 euros par mégawattheure pour les premières fermes commerciales européennes à horizon 2023-2025, selon WindEurope. Pour optimiser les designs, les calculs n’ont pas fini de tourner.

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