Autour du monde, Les producteurs d'énergie recherchent les moyens les plus fiables et les plus efficaces pour produire de l'énergie renouvelable grâce à des pratiques durables. Les turbines utilisant les courants d'eau pour alimenter les communautés sont l'une de ces méthodes.

Le problème :décider où et comment placer les turbines pour produire de l'électricité tout en limitant leur effet sur le milieu environnant.

C'est là qu'intervient le modèle informatique de Lauren Ross.

Ross est professeur adjoint au College of Engineering de l'Université du Maine. Elle a précédemment travaillé avec d'autres chercheurs et ingénieurs à l'Université de Bordeaux, étude des hydroliennes dans un système estuarien de la côte sud-ouest de la France.

Cette recherche postdoctorale s'est étendue à son projet actuel, « Comprendre l'impact des hydroliennes sur la vitesse du courant et le transport des sédiments dans un estuaire macrotidal :une étude sur modèle numérique. »

Le projet consiste à saisir des données numériques dans un modèle informatique en 3D. Le modèle peut simuler les effets de l'installation de turbines génératrices d'électricité dans les cours d'eau qui subissent des marées.

Que sont les hydroliennes ?

Les turbines marémotrices sont des pales rotatives propulsées par des courants d'eau qui créent de l'énergie. Ils sont utilisés dans les estuaires, ou des endroits où les rivières rencontrent la marée. Il s'agit d'un emplacement idéal pour les équipements de production d'énergie en raison des marées quotidiennes fiables et de la capacité d'estimer la quantité d'électricité à générer à un moment donné.

Les hydroliennes sont logées dans des structures fixes et placées dans l'eau. Il faut plusieurs turbines, considéré comme une « ferme à turbines », " pour produire suffisamment d'électricité pour alimenter une partie substantielle d'une communauté.

Pourquoi est-ce important?

Bien que les turbines marémotrices ne soient pas aussi grandes que leurs cousines éoliennes, ils peuvent avoir un impact sur les aspects physiques et sociaux des communautés estuariennes.

Avant de placer une "ferme" d'hydroliennes dans un cours d'eau, Le modèle de Ross peut simuler l'impact et les avantages de l'emplacement géographique de la ferme et la manière la plus efficace d'organiser les turbines. Cela permet aux producteurs d'énergie d'économiser le temps et le coût financier des essais et des erreurs sur le terrain.

« Les entreprises veulent comprendre l'impact des turbines sur l'environnement, " a déclaré Ross. " J'ai réalisé qu'il n'y avait pas eu beaucoup d'études sur l'optimisation de la configuration et sur la manière dont cette configuration optimale affecterait les conditions environnementales. "

Optimiser le placement de l'hydrolienne

Avant de choisir un emplacement de test, les turbiniers doivent prendre en considération la nécessité d'éviter les voies de circulation des bateaux très fréquentées, zones contenant des débris flottants, la proximité de la ferme à un réseau électrique, et la largeur de l'emplacement géographique pour déterminer si une ferme conviendrait.

Une fois l'emplacement choisi, Le modèle informatique de Ross simule les conditions de l'estuaire et aide à déterminer où localiser et organiser un champ de turbines entier. L'objectif est que toutes les turbines d'un champ reçoivent un débit d'eau efficace.

Le modèle montre des emplacements dans un estuaire qui ont le débit d'eau idéal pour créer la vitesse nécessaire pour produire de l'électricité. En utilisant le coefficient de traînée d'une turbine, le modèle mesure l'énergie que la turbine extrait du champ d'écoulement tout au long du cycle de marée.

"Je pourrais aider les décideurs à déterminer la configuration optimale des turbines avec ce modèle, " dit Ross. " Plus précisément, Je pourrais dire « Si vous pouvez mettre en œuvre les turbines de cette façon, vous générerez « x » quantité d'électricité. »

Simuler l'effet des hydroliennes sur la physique du système hydraulique

Il est important de connaître l'impact qu'un parc éolien aura sur le milieu environnant. La présence physique des turbines elles-mêmes pourrait ralentir l'écoulement de l'eau dans le canal et augmenter la quantité de dépôt et d'accumulation de sédiments. Le modèle de Ross simule cet impact.

Selon Ross, de nombreux estuaires avec de grandes amplitudes de marée sont très turbides, ce qui signifie qu'ils sont troubles avec une grande quantité de sédiments en suspension. Les parcs de turbines affecteront l'endroit où les sédiments seront finalement transportés. Son modèle peut prédire où les sédiments se déposeraient.

Par exemple, si l'accumulation amènerait une montagne sous-marine à obstruer un chenal de navigation, les agriculteurs devront décider s'ils doivent déplacer la ferme ou se préparer à la nécessité de draguer plus fréquemment dans ces zones.

Appliquer la recherche à son enseignement et à l'ingénierie côtière locale

Ross croit que sa recherche est unique et est enthousiaste à l'idée d'utiliser ses modèles pour engager ses étudiants.

"J'utilise des modèles comme celui-ci pour enseigner l'hydraulique et montrer aux étudiants de premier cycle ce qu'est l'ingénierie côtière, " a déclaré Ross. " C'est une application vraiment cool et ils sont enthousiasmés par elle. "

Elle peut développer des modèles informatiques similaires qui peuvent être appliqués aux estuaires du monde entier. Elle est impatiente de collaborer avec les exploitants d'hydroliennes dans le Maine et au-delà.

"Avec l'état actuel de notre climat, nous devons concentrer nos méthodes de production d'électricité loin des combustibles fossiles, ", a déclaré Ross. "Je pense que l'énergie marémotrice est l'une des façons les plus prometteuses de le faire à l'avenir."