IFSTTAR Actions incitatives: Energies Renouvelables
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Energies Renouvelables

Pilotage collégial par les Départements impliqués : MAST : C. TESSIER ; ...

Durée : 3 ans (2014-2016)

Bénéficiaires potentiel : DGEC

Enjeux et objectifs

Depuis moins d’une dizaine d’années, les Energies Marines Renouvelables (EMR) font l'objet d’une volonté de développement accéléré en France, avec le sentiment d’être parfois en retard sur d’autres pays, après les premières techniques mondiales (usine marémotrice de la Rance) réalisées en France il y a plus de 40 ans.

L’enjeu est celui d’une contribution à un mix de production énergétique diversifié, avec une part d’énergie renouvelable en forte croissance.

De nombreux problèmes restent encore à résoudre pour assurer la maturité technologique et économique des différentes filières. Celles-ci ne présentent pas toutes le même degré d’avancement.

Les compétences et les moyens de l’IFSTTAR peuvent être proposés dans le domaine des énergies renouvelables, et en particulier des EMR pour contribuer à progresser vers la maturité technologique des différentes filières.

Par contre, si l’IFSTTAR dispose d’une lisibilité importante dans le domaine du génie civil, sa lisibilité, face à de nouveaux demandeurs et/ou partenaires, demande à être renforcée dans le domaine des énergies renouvelables.

Le premier objectif de ce Géri est donc de construire et structurer l’offre de l’IFSTTAR en matière de recherche dans le domaine des énergies renouvelables avec la volonté de :

  • Réunir les différentes compétences mobilisables, quelles que soient leur localisation thématique ou géographique
  • Faire connaître notre offre, de façon lisible, en proposant une offre globale et cohérente regroupant les différentes contributions possibles
  • Renforcer l’information interne mutuelle sur la thématique
  • Susciter et faciliter le montage de projets faisant appel aux différentes composantes de l’IFSTTAR

L’accent sera mis par le Géri dans un premier temps sur les énergies marines renouvelables, mais sera étendue progressivement aux énergies terrestres renouvelables.

En effet, des structures sont en cours de montage (ou de montée en charge) dans le domaine des EMR, et c’est maintenant que l’IFSTTAR doit s’y inscrire. Nous pouvons citer notamment la démarche RFI de la Région Pays de Loire, le réseau Acad’EMR monté par le PRES LUNAM, l’IEED France Energies Marine, les pôles Mer PACA et Bretagne, les implications de l’IRT Jules Verne et du pôle EMC2.

Etat de l'art

Voici, en résumé de ce qui semble récurrent sur le sujet, les principaux défis à relever pour les différentes sources d’énergie possibles. :

  • Pour l’énergie des courants :  
    • La conception des structures de maintien, d’installation et de maintenance des hydroliennes
    • L’appréciation et l’augmentation de leur durée de vie (fouling, abrasion,…)
    • La caractérisation de la ressource
    • La dynamique sédimentaire
  • Pour l’énergie des vagues (oscillateurs mécaniques) :
    • Robustesse des éléments
    • Economie des systèmes au regard de la capacité de production
    • Simulation
    • Contrôle actif des éléments
  • Energie thermique des mers :  les problèmes environnementaux à résoudre sont un préalable aux possibilités de maturité industrielle.
  • Eolien posé en mer : (industriellement mature, mais des développements sont à poursuivre)
    • Faire face à des rotors de plus en plus importants (diamètre 125m)
    • Problème des fondations : installation, dimensionnement, surveillance … pour des installations plus importantes, plus éloignées, en site plus profond …
    • Caractérisation de la ressource et de l’environnement
    • R&D sur les turbines
    • Simulation dans son environnement (interaction avec la houle, effets de sillage,…)
    • Dynamique sédimentaire
  • Eolien flottant : pas la même maturité, pas de consensus
    • Simulation aérodynamique, hydrodynamique
    • Dimensionnement et adaptation du contrôle des turbines
    • Ancrage et câble

Trois défis génériques, auxquels IFSTTAR peut contribuer, peuvent être ajoutés :

  • Il s’agit tout d’abord de la connaissance de durabilité des matériaux en milieu marin : connaissance des indicateurs de durabilité, choix des matériaux. Cela concerne aussi bien les matériaux « traditionnels » (acier, béton) ou bien de nouvelles solutions (structures composites, armatures composites, BFUP,…).
  • Il s’agit aussi des techniques de surveillance, et surtout de télésurveillance. Le SHM est particulièrement pertinent quand il s’agit de s’assurer du bon état d’un parc de moyens de production d’énergie éloigné en mer, et donc peu accessible. Ce défi doit être relevé en mobilisant nos complémentarités sur la connaissance des matériaux, du fonctionnement des structures, des outils d’instrumentation, et des techniques de CND, d’exploitation et de traitement des données.
  • L’acceptabilité environnementale et sociale peut aussi faire l’objet de propositions (acoustique, SHS)

Enfin, la problématique de raccordement au réseau électrique, dans des conditions de durabilité et de fiabilité satisfaisante est rencontrée de façon commune à ces différents systèmes. L’IFSTTAR pourrait étudier la possibilité d’utiliser ses compétences en matière de câbles de génie civil pour étudier la durabilité des câbles électriques, notamment en ce qui concerne les effets de corrosion ou de blessure mécanique. Cela ne va pas de soi et doit faire l’objet d’une avancée progressive, s’agissant de matériaux et de conditions d’emploi que nous ne connaissons pas de façon fine. Pour cette même problématique, l’IFSTTAR peut aussi contribuer à l’amélioration des techniques de reconnaissance géophysique adaptées aux fonds marins. 

Cet ensemble traduit des préoccupations actuelles des constructeurs et des exploitants des systèmes à mettre en place.

Un  autre type de préoccupation va probablement apparaître dans quelques années, mais pas de façon prioritaire pour l’instant. A titre d’exemple, l’éolien posé en mer est actuellement envisagé avec une durée d’utilisation de 20 ans. Cela est relativement court. Si la préoccupation actuelle des contributeurs est de développer la mise en place de ces systèmes dans un cadre rentable pour les industriels et les exploitants, il est fort probable que dans une vingtaine d’années, on s’attache à savoir si l’on peut, ou pas, prolonger la durée d’utilisation de ces équipements. Cela s’est déjà vu dans d’autres secteurs de production d’énergie … Les problématiques concerneront alors l’appréciation de l’état des équipements, la remise à niveau et la réparation. Il faudra aussi se préoccuper des techniques de démantèlement.

Nous aurons donc à moyen terme d’autres contributions à apporter; celles-ci n’étant pas, pour l’instant, considérées comme des priorités.

Nous voyons donc que nos compétences et nos moyens, mis au service du Génie Civil principalement pour les infrastructures de transport, peuvent être proposés dans le domaine des EMR pour contribuer à progresser vers la maturité technologique des différentes filières.

Produits principaux

  • Organisation de l’offre au sein de l’IFSTTAR – création d’un groupe de pilotage, de sous-groupes thématiques
  • Insertion de l’IFSTTAR de façon cohérente dans les structures externes (réponse concertée aux sollicitations, information mutuelle régulière)
  • Articulation avec les structures fédératives (notamment ECNDPdL et LirGec)
  • Initiation et structuration de projets de recherche. Développement de l’offre auprès de l’IEED, l’ADEME, les Régions, le pôle EMC2, l’IRT Jules Verne, …
  • Journées d’échange technique
  • Renforcement des partenariats : échanges avec les industriels, effet d’entrainement avec le CEREMA et d’autres partenaires (CSTB,…) 

Partenariats

Les premiers temps seront consacrés à la structuration interne IFSTTAR, pour associer ensuite progressivement des partenaires externes.

Le Géri inscrira son action dans les structures externes existantes (voir ci-dessus).