Imaginez un monde dans lequel la moitié de notre électricité est produite de manière renouvelable par des parcs éoliens offshore. Imaginez maintenant un puissant ouragan frappant la côte où se trouve cette ferme. Si les développeurs, les ingénieurs et les décideurs politiques ne se sont pas préparés à cet événement, la côte pourrait faire face à des conséquences majeures telles que des coupures de courant et des baisses de tension. C'est un scénario que Sanjay R. Arwade, professeur de génie civil et environnemental à l'UMass Amherst, s'efforce de se protéger alors que l'éolien offshore devient de plus en plus important sur le marché américain.

« L'éolien offshore est une énorme opportunité pour les États-Unis, en particulier sur la côte est... mais le long de la côte est des États-Unis, il y a des risques d'ouragan, un problème que nous savons modéliser et atténuer. Il va juste prendre le travail de recherche pour s'assurer que nous faisons le développement correctement, " dit Arwade.

UMass Amherst dispose des outils et des experts nécessaires pour aborder les problèmes de recherche posés par l'éolien offshore. Le campus abrite le Wind Energy Center (WEC), où une grande partie de ces évaluations des risques sont étudiées, et les chercheurs d'UMass ont largement contribué à un rapport d'évaluation et de recommandation sur l'éolien offshore récemment publié par le Massachusetts Research Partnership in Offshore Wind. Le rapport suggère que le Massachusetts pourrait être un leader dans le développement de l'éolien offshore aux États-Unis. Arwade, membre du WEC et co-auteur du rapport, a dirigé une équipe d'étudiants diplômés et de chercheurs postdoctoraux pour déterminer les risques posés par les ouragans au moyen de simulations et d'expériences.

"Une grande partie de ce que nous faisons consiste à rassembler des éléments de recherche qui sont bien compris en eux-mêmes mais qui n'ont pas été liés de manière significative, " Arwade a dit, "Les gens savent faire l'analyse des structures offshore, de l'industrie pétrolière et gazière aux États-Unis à l'industrie éolienne offshore en Europe. Les gens savent dans une large mesure modéliser les ouragans, mais ce qui n'a pas été fait, c'est de mettre ces deux choses ensemble."

Grâce à des collaborations avec d'autres universités, Arwade dit que son équipe et ses collaborateurs ont découvert que les ouragans ont des caractéristiques dans leurs champs de vent qui pourraient être importantes pour la conception des éoliennes offshore. Ils ont également examiné comment les grandes vagues déferlantes interagissent avec les structures. D'autres recherches sur lesquelles travaille l'équipe d'Arwade incluent l'examen des turbines à fond fixe et flottant et les opportunités qui en découlent, créer des cartes indiquant où se produisent les vagues déferlantes et utiliser des scénarios pour examiner les probabilités d'ouragans en relation avec le changement climatique à l'avenir.

À son tour, Les recherches du WEC sur l'évaluation des risques d'ouragan profiteront à l'industrie éolienne offshore en fournissant aux développeurs les informations dont ils ont besoin pour concevoir et mettre en œuvre des fermes offshore en gardant à l'esprit la sécurité et la fiabilité énergétiques.

"En fournissant de meilleurs modèles pour le risque d'ouragan, je pense que nous pouvons aider à assurer la sécurité énergétique, essentiellement pour aider les régulateurs à s'assurer que dans 20 ans, lorsque nous aurons une présence plus forte dans les énergies renouvelables, que lorsque vous actionnez l'interrupteur, les lumières s'allument", dit Arwade.

Un autre impact majeur sur la sécurité de la conception offshore est la modification des normes pour garantir des structures éoliennes offshore sûres et efficaces.

"La plus grande chose qui va arriver est la révision des codes de conception, " Arwade a déclaré à propos des recherches menées par son équipe, "Alors quand un groupe d'ingénieurs va concevoir une structure, ce qu'ils font, c'est qu'ils font référence à des codes de conception ou à des spécifications de conception et ces codes de conception indiquent efficacement à l'ingénieur la résistance nécessaire à la construction d'une structure à un endroit donné. Il indique à l'ingénieur quelles sont les charges et des choses comme ça. Il y a déjà eu des progrès dans cette direction vers l'élaboration de normes de conception basées sur les ouragans, mais je pense que c'est là que l'impact va se faire sentir."

L'éolien offshore est en train de devenir une industrie mondiale qui doit faire l'objet de recherches supplémentaires pour progresser aux États-Unis. Le rapport susmentionné a estimé que "l'électricité en tant que fraction de la consommation énergétique mondiale passera de 18% maintenant à 40% en 2050", et que « 86 % de cette électricité sera produite à partir de ressources renouvelables, dont la quasi-totalité proviendra de l'éolien (terrestre et offshore), solaire photovoltaïque, et l'hydroélectricité."

Le travail d'Arwade et d'autres experts d'UMass Amherst est important pour l'avenir de l'éolien offshore dans le Massachusetts. Le campus est prêt à prendre la tête de la recherche, avec de nombreuses recommandations incluses dans le rapport.

"Nous ne pouvons pas nous permettre que cette industrie soit affectée par des défaillances inattendues, " dit Arwade.