Parmi les diverses technologies concernant les hydroliennes, le groupe du professeur Guy Dumas du département de génie mécanique de l’Université de Laval au Québec a développé la technologie de l’hydrolienne à ailes oscillantes.

« L’idée vient de la propulsion de la baleine. Pour se propulser, une baleine balance sa queue de bas en haut. C’est un peu de cette façon que les ailes de l’hydrolienne fonctionneront », explique l’ingénieur Gino Jobin, représentant technique chez Jamec.

Le prototype est aussi moins néfaste pour la faune aquatique. En effet, divers concepts d’hydroliennes sont en développement à travers le monde et la plupart utilisent des pales rotatives à axe horizontal (comme la vaste majorité des éoliennes actuelles) ou à axe vertical (comme les éoliennes Darrieus). Le projet de recherche HAO (Hydrolienne à Ailes Oscillantes) en cours à l’Université Laval se distingue de ces concepts par l’utilisation d’ailes effectuant un mouvement oscillatoire dans l’écoulement. Ces ailes en oscillation remplacent ici les pales rotatives habituellement utilisées.

En partenariat avec l’Université Laval, l’entreprise JAMEC mène depuis 2014 un projet comportant la conception, la fabrication et des essais sur un démonstrateur d’hydrolienne qui aboutira au déploiement de celui-ci en milieu naturel dans la région du lac Saint-Jean, dans la rivière Mistassibi pour être plus précis.

Parmi les sources de production d’énergie propre, l’énergie hydrolienne génère actuellement beaucoup d’activités de R&D et s’impose de plus en plus comme une alternative incontournable dans un proche futur. Similairement aux éoliennes dans l’air, les hydroliennes sont des turbines qui permettent la production d’électricité à partir d’écoulements d’eau de rivière ou de marée, et cela, sans recourir à des barrages. Leur impact environnemental est minimal et tout indique que leur acceptation sociale sera maximale.

La plupart des technologies d’hydrolienne en développement sont basées sur des solutions liées au secteur éolien. Celles-ci reposent donc pour la plupart sur l’utilisation de pales rotatives. Bien qu’attrayante par son conservatisme, cette approche souffre toutefois d’une grande faiblesse lorsque l’on envisage la mise à grande échelle de ces turbines dans des sites d’exploitation en eaux peu profondes, comme c’est typiquement le cas en rivières et pour la plupart des sites en marémoteur. Notre projet adresse donc cette problématique en proposant une technologie d’hydrolienne, la HAO, qui est idéalement adaptée à la réalité des sites d’exploitation (eaux peu profondes) et naturellement extensible vers les grandes puissances. »

En effet, contrairement aux technologies d’hydrolienne utilisant des pales rotatives, l’hydrolienne à ailes oscillantes se distingue par son plan d’extraction d’énergie de section rectangulaire plutôt que circulaire. Le concept HAO permet ainsi d’harnacher de façon rentable des sites à forts courants mais de profondeur limitée. Cette situation s’appliquant à une grande majorité des sites d’intérêt en rivière, le développement de l’hydrolienne à ailes oscillantes permettra de rendre viable l’exploitation de cette ressource dans une grande variété de sites où les technologies concurrentes seraient limitées aux faibles puissances.

«Nous revenons de Québec où les tests en laboratoire sont concluants. Le prototype est donc prêt pour la prochaine phase. Nous sommes vraiment satisfaits de l’évolution de ce projet», mentionne le président de JAMEC, Alain Bilodeau.

Même si la réponse de ce prototype est encourageante, Alain Bilodeau garde les deux pieds sur terre. « Ç’a pris du temps avant de développer les premières éoliennes, ça va être pareil pour les hydroliennes. Nous sommes les précurseurs dans ce type de modèle, il ne faut pas sauter d’étapes. Ça ne sera pas avant deux à cinq ans qu’on verra si l’appareil répond aux exigences et pourra être commercialisé », a-t-il mis en garde. (mis en ligne le 24/02/2014 par lapresse.ca). JAMEC a visiblement abandonné le projet depuis. Ce qui n’a cependant pas rendu cette technologie caduque, même si elle n’a visiblement pas supplantée les autres types d’hydroliennes.

Les forces hydrodynamiques opérant sur les ailes en oscillation sont également cycliques et permettent d’aller chercher des performances moyennes supérieures à celles atteignables par une hydrolienne à pales rotatives de taille similaire. Des modélisations numériques prévoient qu’une plus grande part de l’énergie disponible dans un courant d’eau peut être extraite avec une hydrolienne à ailes oscillantes, comparativement à une hydrolienne à pales rotatives.

Pour un même site d’harnachement, la turbine HAO peut produire jusqu’à 3 fois plus de puissance qu’une technologie concurrente à rotor.

La technologie hydrolienne, dans une autre déclinaison des ailes oscillantes, gagne désormais les eaux fluviales d’une façon industrielle. Ainsi la première ferme hydrolienne fluviale au monde verra le jour en France, dans l’Ain (http://www.20minutes.fr/lyon/2022239-20170301-ain-premiere-ferme-hydrolienne-fluviale-monde-verra-jour-france). Caroline Girardon rapporte pour 20minutes.fr que la Compagnie nationale du Rhône (CNR), deuxième producteur français d’électricité, envisage de mettre en service une « ferme hydrolienne ». 39 de ces hydroliennes seront déployées, immergées par groupes de trois et installées tous les 150 mètres. Une première au monde. Le projet, évalué à 12 millions d’euros, a été retenu par l’Ademe dans le cadre du programme des investissements d’avenir. Trente-neuf turbines doivent être mises en service à la fin de l’année 2018 sur la commune de Génissiat, dans l’Ain, non loin de la frontière suisse. Les engins, immergés dans le Rhône, produiront de l’électricité en grande quantité : 6 700 mégawatts. Soit l’équivalent de la consommation de 2 700 foyers français. 2 700 personnes, cela peut représenter une ville entière…

Prototype d’hydrolienne à axe de rotation vertical

« Ce projet de ferme d’hydroliennes fluviales constitue une première mondiale par sa dimension et sa complexité. Il permettra de valider la viabilité technico-économique de cette récente et innovante technologie de production d’énergie renouvelable. », révèle Ahmed Khaladi. Et d’ajouter : qui dirige le projet à la CNR. Une technologie bien plus avantageuse que l’éolien selon lui, même si le procédé sera plus coûteux. « L’éolien nécessite par définition d’avoir toujours de l’air. De plus, le système dérange souvent le voisinage qui se plaint des nuisances sonores et de l’esthétisme. Là, les turbines seront installées sur une barge, ancrée dans le lit du fleuve. Pas besoin de barrage. L’électricité sera générée grâce au courant de l’eau », explique Ahmed Khaladi.

L’objectif est bien évidemment de démontrer que le système fonctionne, et de faire baisser les coûts de production dans un second temps. Si le potentiel semble limité en France, en raison de l’occupation de nombreux cours d’eau, utilisés pour la production hydroélectrique, le marché s’annonce bien plus intéressant en dehors de l’Europe. « Nous avons fait des études. Nous sommes dotés d’un produit qui peut répondre aux besoins de nombreux pays en voie de développement, où faire venir de l’énergie coûte cher », précise Ahmed Khaladi. Le fabricant grenoblois d’hydroliennes HydroQuest (1), associé au projet, a déjà établi un accord avec l’Angola et noué des contacts en Birmanie et au Brésil. « Le jour où l’on prouvera que ce système est performant, tout le monde se mettra à y croire », prédit Ahmed Khalani.

Une première machine HydroQuest avait été immergée dans la Loire, à Orléans, à la fin de 2014 puis raccordée au réseau électrique pendant une dizaine de mois, afin de tester son comportement et mesurer ses performances en milieu naturel. La société annonçait alors : « Suite à la réussite de ce projet, HydroQuest a pour objectif d’implanter à travers le monde des parcs de plusieurs dizaines de machines permettant d’alimenter en électricité des dizaines de milliers de personnes ». D’autres sociétés travaillent sur cette thématique particulière des EnR, dont Bertin Technologies (groupe Constructions industrielles de la Méditerranée, CNIM), qui a développé sa propre machine nommée « Urabaila » (l’eau qui danse en basque) et l’a déployée dans l’Adour, près de Bayonne, en novembre 2015. Elle a la puissance nécessaire pour l’alimentation électrique d’une trentaine 30 logements en France (http://www.batiactu.com/edito/hydrolienne-apres-hydroquest-voila-urabaila-42755.php) contre 60 pour le modèle testé à Orléans par Hydroquest.

Hydroquest a devancé semble-t-il ses concurrents depuis. Ainsi en va-t-il de l’histoire des inventions. La société grenobloise a développé sa propre technologie : la turbine OceanQuest (1). Elle a démontré ses performances pour être exploitée dans les sites de marées les plus puissants du monde. En effet, HydroQuest et CMN (Constructions Mécaniques de Normandie), avec le soutien de l’Université de Caen, ont installé et raccordé en 2019 une hydrolienne d’1 MW sur le site d’essais EDF de Paimpol-Bréhat (Bretagne). Ce prototype a démontré la performance de la technologie en conditions réelles. Il a été sortie de l’eau en octobre 2021 pour être expertisé après 2 ans et demi d’immersion.

HydroQuest va ainsi confirmer sa place de leader mondial de l’hydrolien avec le projet FloWatt, une ferme pilote de 7 machines au Raz Blanchard mise en service en 2025. Inoffensive pour la vie marine, cette ferme pilote comprenant 7 machines (et qui alimentera une population de 20 000 personnes vivant à proximité de la baie d’Ecalgrain), sera la plus puissante au monde et permettra de structurer la filière industrielle de l’hydrolien marin.

  1. https://www.hydroquest.fr/ ; https://www.flowatt.fr/
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