Florida

Enjeux et objectifs :

Avec le développement imminent des parcs éoliens offshore flottants, de nouvelles questions émergent sur le sillage des éoliennes flottantes (EF). Le mouvement supplémentaire imposé par la plateforme flottante affecte l'interaction de la turbine avec le champ de vent incident et donc la génération de son sillage, phénomène déjà très complexe pour les machines posées. Les différents types de plates-formes présentent un amortissement spécifique de leur mouvement induit par les vagues et par l'interaction de l'éolienne avec le champ du vent turbulent incident. Il en résulte des mouvements périodiques, dont la signature est visible dans la dynamique globale des sillages et qui peuvent même déclencher une résorption plus rapide du déficit de vitesse du sillage. Dans les configurations de parcs, ces sillages rencontrent d'autres éoliennes flottantes et ont un impact sur leurs performances et leur comportement hydrodynamique. Il est donc important de comprendre la dynamique du sillage des éoliennes flottantes afin d'optimiser l'agencement du parc et de réduire les charges en fatigue et donc, les temps de maintenance (qui sont coûteux et chronophages en mer).

Méthodes et approches :

Les souffleries sont essentielles pour étudier le sillage des éoliennes. Dans le projet FLORIDA, nous allons plus loin en analysant les éoliennes flottantes, en simulant leurs mouvements dans un écoulement turbulent réaliste. L’objectif est de comprendre comment ces mouvements influencent le sillage, notamment son méandrement.

Grâce à des expériences en soufflerie et en bassin à houle, nous développerons de nouveaux modèles pour mieux représenter ces effets. Ces modèles intégreront des méthodes avancées et seront utilisés pour prédire l’impact du sillage sur les éoliennes situées en aval. Ils permettront aussi d’optimiser les simulations couplées et les tests expérimentaux en conditions réalistes.

Le projet réunit l’expertise de plusieurs partenaires en modélisation de sillage, hydrodynamique et turbulence, afin d’améliorer la compréhension et la conception des éoliennes flottantes. Cette approche contribuera au développement de parcs éoliens plus performants et mieux adaptés aux environnements marins.

Résultats après un an de projet:

Les études menées ont porté sur deux aspects principaux :

• Définition des configurations d’éoliennes flottantes et des conditions environnementales
  L’objectif était d’identifier les situations les plus susceptibles d’engendrer deux types de dynamiques de sillage : le méandrement (mouvements latéraux du sillage) et le sillage pulsant (variations de vitesse dans le sillage). Pour cela, plusieurs concepts de flotteurs, associés à des éoliennes de 5 à 15 MW, ont été modélisés à l’aide du logiciel OpenFAST. Les amplitudes et fréquences des mouvements ont ensuite été exprimées sous une forme normalisée, en fonction du diamètre du rotor et de la vitesse du vent à hauteur de moyeu. Cette approche a permis d’identifier les degrés de liberté qui influencent le plus la dynamique du sillage, notamment ceux générant des instabilités pouvant s’amplifier avec la distance.
• Développement d’algorithmes pour analyser le sillage en soufflerie
  Pour les essais à venir dans la soufflerie de l’université d’Oldenbourg, il est essentiel de bien localiser le sillage de l’éolienne à chaque instant. Des algorithmes spécifiques ont donc été préparés afin d’assurer une détection fiable du centre du sillage, un élément clé pour caractériser son méandrement avec précision.

Perspectives :

Les conditions environnementales à reproduire en soufflerie, ainsi que les caractéristiques des mouvements des éoliennes flottantes, seront définies en collaboration avec les partenaires du projet. Une première série de tests est prévue dans la soufflerie de l’université d’Oldenbourg avant la fin de l’année 2025.

En parallèle, des modèles simplifiés seront utilisés pour simuler l’impact des sillages sur le vent. Ces données serviront à réaliser les premières simulations du comportement des éoliennes flottantes à l’aide du logiciel OpenFAST, spécialisé dans la simulation multiphysique.

Ces premiers résultats aideront à préparer les essais à grande échelle, qui auront lieu dans le bassin de génie océanique du LHEEA d’ici fin 2026.