Le dispositif SURF-WEC, acronyme de Small Underwater Research Flap Wave Energy Converter, est passé pour la première fois du laboratoire à l’océan au large du Makai Research Pier, sur l’île d’Oahu, dans l’État d’Hawaï. Le projet, mené par le National Laboratory of the Rockies en collaboration avec l’University of Hawaii at Manoa, vise à tester un petit dispositif de conversion du mouvement des vagues en électricité, tout en mettant ouvertement à disposition sa conception, ses données et les enseignements tirés de l’expérience.
Cette étape intervient dans un domaine où les essais en eaux libres restent limités par rapport à l’ampleur des recherches théoriques et de la modélisation menées au cours des dernières décennies. Selon les chercheurs, le manque de déploiements réels, ainsi que l’absence de mise à disposition des données de certaines expériences, entrave la compréhension des performances des dispositifs d’énergie marine et complique le passage des modèles à des technologies susceptibles d’être développées commercialement.
Comment fonctionne le dispositif ?
Le SURF-WEC se compose d’un clapet flottant installé près du rivage, dont la taille est approximativement celle d’un grand écran. Le clapet se déplace d’avant en arrière au passage des vagues, comme une porte pivotant autour de ses charnières, actionnant ainsi un système hydraulique fermé qui pompe un fluide et en augmente progressivement la pression. Lorsqu’une pression déterminée est atteinte, celle-ci sert à faire tourner un moteur relié à un générateur électrique.
La principale caractéristique de recherche du dispositif est la possibilité d’ajuster à distance sa réponse aux vagues. L’équipe peut basculer entre un mode passif, qui ne modifie pas sa réponse en fonction des conditions, et un mode actif, qui s’adapte en temps réel à l’évolution des vagues. Les modèles indiquent que le fonctionnement actif pourrait capter davantage d’énergie, mais qu’il ajoute des pertes dues au fonctionnement des capteurs, des systèmes de contrôle et des mécanismes d’ajustement eux-mêmes.
De la modélisation à l’essai en mer
Le projet a nécessité deux années de modélisation, de construction, d’essais et de validation dans les laboratoires du National Laboratory of the Rockies. Les chercheurs ont utilisé des outils tels que WEC-Sim pour simuler le mouvement du clapet et des vagues. Ils ont également testé le système de conversion de l’énergie hydraulique au moyen d’un actionneur électrique simulant le mouvement des vagues dans un environnement contrôlé.
Le laboratoire a également développé la plateforme MODAQ 2.0 pour surveiller les performances du dispositif, le contrôler et recueillir les données. Après avoir testé les composants en laboratoire, le système a été isolé et renforcé afin de le protéger des conditions du milieu marin, puis expédié à Hawaï pour y être assemblé, déployé et relié au rivage de l’île.
Avant le déploiement, l’équipe a été confrontée à une forte tempête Kona qui se dirigeait vers Oahu, avec des vents et des vagues dépassant ce que les données historiques avaient prévu. Les chercheurs ont donc fixé uniquement le cadre et attendu le passage de la tempête, puis ont relancé les simulations en utilisant des données en temps réel provenant de bouées proches. Deux jours plus tard, ils ont achevé l’installation du dispositif et sa fixation au fond marin, en faisant passer les câbles jusqu’à la plateforme MODAQ 2.0 située sur le rivage.
Pourquoi cette actualité est-elle importante ?
L’équipe a confirmé que l’électricité parvenait au système après son installation, ce qui prouve la réussite du passage initial de la conception en laboratoire au fonctionnement en mer, mais ne constitue pas encore une preuve de viabilité commerciale ni de production continue à grande échelle. Le SURF-WEC a avant tout été conçu comme une plateforme de recherche présentant peu d’obstacles, destinée à produire des données sur lesquelles les chercheurs et l’industrie pourront s’appuyer.
Plus de cinq mois après son déploiement, l’équipe prévoit de maintenir le dispositif dans l’eau pendant une période pouvant aller jusqu’à un an, avec une transmission en direct des données et la publication d’un rapport final accessible au public. Les résultats contribueront à comparer les fonctionnements actif et passif, à évaluer les pertes liées au contrôle et à comprendre les performances du système énergétique dans les conditions réelles de la mer. La durée pendant laquelle le dispositif restera dans l’eau et la quantité d’électricité qu’il pourra produire à long terme restent des questions ouvertes auxquelles les essais continus permettront de répondre.
Le projet est financé par le Bureau de l’énergie hydroélectrique et de l’énergie hydrolienne du département de l’Énergie des États-Unis. La collaboration entre le laboratoire et l’université a permis de réunir des compétences en modélisation des vagues, en contrôle, en ingénierie hydraulique et en installation en mer.