Les différentes technologies

Actuellement, le développement des hydroliennes est fait par plusieurs petites entreprises, souvent  aidées financièrement par les gouvernements. Les technologies considérées comme les plus prometteuses sont présentées ci-dessous :

DeltaStream turbine

Développée par Tidal Energy Ltd., la machine est constituée de trois turbines indépendantes montées sur un socle triangulaire fixé au fond. Les trois machines sont à axe horizontal et sont capables de s'orienter par rapport au courant. Le socle commun renforce la stabilité de l'ensemble, en abaissant le centre de gravité de la structure vers le fond, et réduit les coûts d'installation et de fixation de l'hydrolienne.


Source: http://www.tidalenergyltd.com/cms/wp-content/uploads/2013/04/DeltaStream-%C2%A9-Tidal-Energy-Ltd1.png

Evopod turbine

Cette turbine à cinq pales et à axe horizontal développée par OceanFlow Energy Ltd, a la particularité de flotter, sa fixation s'effectuant par ancrage au niveau du fond marin. La machine se trouvant proche de la surface, l'intensité du courant est donc plus importante qu'au niveau du fond. La puissance énergétique interceptée s'en trouve ainsi considérablement augmentée, en cela réside le principal avantage de cette machine.
Un premier test de ce prototype (modèle 1/10) aux alentours de l'Irlande du nord s'est avéré concluant (alimentation permanente d'un alternateur de 1kW pendant 120 jours).


Source: http://www.oceanflowenergy.com/media/project_big/23.jpg

Free Flow turbine

Cette turbine à trois pâles à axe horizontal est développée par Verdant Power. Elle est constituée d'un rotor de 5 mètres de diamètre et d'un mécanisme d'orientation qui lui permet de fonctionner dans le mouvement montant puis descendant de la marée. Ce prototype a déjà été installé sur l'Est River à New-York et a produit 70MWh en 9000 heures/turbine.


Source: http://www.adamaston.com/wp-content/uploads/2006/03/temp-verdant-turbine.jpg

Lunar Energy Tidal Turbine

Conçue par Lunar Energy Ltd, cette hydrolienne à axe horizontal est constituée d'un venturi qui guide et accélère l'écoulement impactant le rotor. Ce mécanisme permet ainsi d'extraire plus d'énergie en utilisant des pales plus petites, réduisant dès lors les coûts de production de la machine. Le venturi permet aussi de maximiser le rendement de la turbine, en redirigeant l'écoulement perpendiculairement au rotor.


Source: http://www.reuk.co.uk/OtherImages/lunar-energy-tidal-turbine.jpg

AN150

Dans le cas où le lieu d'implantation des hydroliennes se situe dans des eaux peu profondes contenant des débris de taille significative, Atlantis Resources Corporation a développé le prototype illustré ci-dessous. Il utilise des pales et la vitesse du courant pour entraîner une chaîne perpendiculaire à l'écoulement.


Source: http://atlantisresourcesltd.com/images/an-series/Installation%20112.jpg

Open-Centre Turbine

Le concepteur Irlandais OpenHydro a mis au point une turbine à axe horizontal. Afin de limiter l'impact de cette machine sur le transport sédimentaire ainsi que sur la vie sous-marine, les machines sont constituées de pâles arrondies ainsi que d'un trou central. Le poids conjugué de l'hydrolienne et de son socle triangulaire, permet à ces dernières d'être posées simplement au fond de l'océan. Les différents moyens de fixations sont alors superflus, de plus l'entretien des turbines s'en trouve facilité.


Source: http://cubeme.com/blog/wp-content/uploads/2011/10/Open_Centre_Turbine_Tidal_Turbine_OpenHydro_CM2.jpg

Pulse Tidal Hydrofoil

Le principal avantage de cette machine conçue par Pulse Generation Ltd réside en son axe de rotation vertical. Ainsi, la longueur des pâles n'est plus limitée par la profondeur des eaux de la zone d'implantation. De plus, l'énergie produite étant proportionnelle au volume d'eau déplacé par les pâles, la performance de ce type de machine peut être jusqu'à quatre fois plus importante que celle d'une hydrolienne à rotor. 


Source: http://pulsetidal.co.uk/assets/images/more_power_snip.jpg

SeaGen

Cette machine développée par Marine Current Turbines Ltd se caractérise par la présence de deux turbines à axe horizontal montées sur une poutre transversale pouvant être sortie de l'eau afin d'en faciliter la maintenance. La modification des angles d'inclinaison de ces dernières, leur permet de fonctionner en marée montante et descendante. Cependant leurs impacts, visuel sur l'environnement ainsi que sur la circulation maritime sont non négligeables.


Source: http://theirearth.com/uploads/news/1677766376_seagen_turbine_under_water.jpg

 

 

Hydrolienne D10 Sabella

Parmi toutes ces technologies il a fallu choisir un modèle pour ce projet. Contrairement à leurs voisines les éoliennes, le choix n'est pas si simple. En effet, il n'est pas possible à l'heure actuelle de trouver des courbes de fonctionnement permettant de choisir la machine au rendement optimal pour une zone étudiée.

La sélection s'est donc basée sur deux critères :

  • hydroliennes bidirectionnelles qui permettrait d'exploiter le jusant (courant de marée descendante) et le flot (courant de marée montante)
  • accès aux caractéristiques de l'hydrolienne de la part de l'entreprise détentrice

Étant en contact avec un ingénieur chez Sabella, le choix s'est porté sur le modèle D10 Sabella (figure ci-dessous). Cette hydrolienne de 10 mètres de diamètre permet un fonctionnement bidirectionnel.

 

(Source : http://bretagnepolenaval.org/?titre=&mode=espace_info-news&id=1423)

 

Le concept d'hydrolienne sous-marine SABELLA se différencie des technologies qui émergent à travers le monde par sa simplicité d'implantation et sa robustesse. Ceci n'est pas négligeable en considérant l'hostilité du milieu dans lequel elle sera implantée, et permet de limiter à la fois les coûts de mise en place mais aussi de maintenance.

Ce modèle se caractérise par une configuration de turbines posées sur le fond marin, sans emprise en surface. Ces turbines sont stabilisées par gravité et/ou ancrées en fonction de la nature du fond.

Elles sont pré-orientées face aux courants de marée, et le profil de leurs pales symétriques permet de capter le flot et le jusant. Le rotor activé à faible vitesse (10 à 15 tr/min) par le flux de la marée, entraîne une génératrice dont la production électrique est exportée à la côte par un câble sous-marin ancré et ensouillé à son atterrage.

A l'instar d'une éolienne, un module de conversion transformation régule la production électrique issue de la génératrice "à vitesse variable" pour livrer un signal électrique conforme aux spécifications du réseau local.

Pour la turbine D10, Sabella renseigne quelques valeurs de puissance en fonction des vitesses de l'eau :

Puissances théoriques de la turbine D10
   Vitesses     Puissances
   2.5 m/s 0.3 MW
   3 m/s 0.5 MW
   3.5 m/s 0.75 MW
   4 m/s 1.1 MW