Analyse des contraintes technologiques de l’exploitation d’énergie marine et des solutions électromécaniques

Les mouvements d’eau relatifs aux marées provoquent des courants importants dans des sites localisés en certains endroits de l’océan (en général dans des détroits ou près des pointes). Ces marées sont essentiellement liées aux positions relatives des astres et sont donc au premier ordre, prévisibles [10, 11], contrairement aux autres sources de conversion d’énergies renouvelables, qui sont sensibles aux aléas météorologiques. C’est la raison pour laquelle cette forme d’énergie suscite depuis quelques années un intérêt particulier des industriels. L’énergie hydrolienne qui découle de la transformation de l’énergie cinétique de ces courants marins, en énergie électrique, par l’intermédiaire des hydroliennes, est à l’heure actuelle, l’une des perspectives pour la production d’électricité renouvelable marine. Elle devrait trouver une place significative dans le bouquet des énergies renouvelables au cours des années à venir.  Au cours de ce chapitre tout d’abord, une analyse du contexte applicatif des énergies marines renouvelables (EMR) en général et de celui de l’énergie hydrolienne en particulier nous permet de dégager un contexte technologique à notre étude. Nous présentons ainsi une analyse des contraintes de mise en œuvre et d’accès aux systèmes hydroliens qui sont localisés sous la mer, dans des zones difficiles et une étude des défauts les plus courants rencontrés sur les chaines de conversion des éoliennes, qui sont les systèmes les plus proches des hydroliennes. Ceci nous conduit à envisager des systèmes électromécaniques qui, de par leurs structures, sont particulièrement fiables et sont capables de continuer à fonctionner après l’apparition d’un défaut électrique. C’est pourquoi nous focaliserons notre étude sur le cas de chaines de conversion basées sur des génératrices polyphasées ou multi-étoile à aimants permanents et à bobinages concentrés associées à des turbines à pas fixe. Nous nous intéresserons à la conception de ces systèmes et à leur commande en modes sain et dégradés. Lors d’une deuxième partie de ce premier chapitre, nous analyserons donc les possibilités de fonctionnement en mode dégradés de ce type de chaines électromécaniques en fonction de la structure de l’ensemble convertisseur/machine électrique et des stratégies de commande qui leur sont associés. Ceci nous permettra de dégager une perspective d’étude sur les stratégies de commande en mode dégradés à vitesse variable de ce type de système qui sera développé au chapitre suivant

Potentiel énergétique des énergies marines

Etant donné que la demande en énergie va augmenter au cours des prochaines années du fait de la croissance démographique que va connaître le monde (la population mondiale sera d’environ à 9.5 milliards d’habitants en 2050), la demande d’énergie primaire augmentera dans le même sens. La demande en énergie électrique devrait croître encore plus rapidement du fait de l’augmentation de nouvelles technologies (voitures électriques par exemple). Ainsi la production mondiale devrait être portée en 2050 aux alentours de 55000 TWh, soit 170 % de celle de 2010 [10]. Afin de satisfaire ces besoins en électricité, diversifier les sources d’énergies et s’intéresser à de nouvelles formes d’énergie est nécessaire. Ces priorités étant sous la responsabilité des opérateurs d’envergure internationale, ceux-cis auront un défi majeur à relever dans la mesure où les prévisions en termes de demande de production en énergie électrique envisagée d’ici 2030 (Table 1) basée sur la croissance démographique, indiquent une hausse considérable de cette demande. Face à cette problématique, et aux contraintes liées à l’environnement, les industriels et les grands investisseurs multinationaux ont comme unique alternative, l’exploitation de sources d’énergies propres. Du fait du potentiel très important des énergies marines, de nombreuses études au cours de ces dernières années ont été faites sur ces sources d’énergie [12, 13] qui pourraient contribuer de manière significative à la diversification de la production électrique dans de nombreux endroits de la planète.