Les vagues de l'océan représentent une source abondante d'énergie renouvelable. Mais pour utiliser au mieux cette ressource naturelle, les convertisseurs d'énergie houlomotrice doivent être capables de gérer physiquement les vagues océaniques de différentes forces sans chavirer.

Des chercheurs de la Texas A&M University ont développé des outils analytiques qui peuvent aider à caractériser les mouvements des dispositifs à énergie houlomotrice flottants mais ancrés. Contrairement aux simulations compliquées qui sont coûteuses et chronophages, ils ont dit que leur technique est rapide, mais suffisamment précis pour estimer si les appareils à énergie houlomotrice se retourneront dans un environnement océanique en constante évolution.

« Les convertisseurs d'énergie houlomotrice doivent tirer parti des grands mouvements des vagues pour produire de l'électricité. Mais quand une grosse tempête arrive, tu ne veux pas de grosse vague, les mouvements du vent et du courant pour détruire ces appareils, " a déclaré le Dr Jeffrey Falzarano, professeur au Département de génie océanique. "Nous avons développé des outils analytiques beaucoup plus simples pour évaluer les performances de ces appareils dans un environnement océanique dynamique sans nécessiter de grandes quantités de simulations ou de tests de modèles physiques qui prennent beaucoup de temps à exécuter et sont d'un coût prohibitif."

Les outils mathématiques sont décrits en ligne dans la revue Navires et structures offshore en juillet.

Les appareils à énergie houlomotrice fonctionnent selon deux modes. En "mode normal, " ils convertissent l'énergie des raz-de-marée en électricité. Ainsi, ce mode détermine en grande partie si la conception du dispositif houlomoteur est économiquement efficace. Cependant, en mode "survie", ou lorsque les ondes incidentes provoquent de grands mouvements dans les dispositifs à énergie houlomotrice, la performance des appareils à énergie houlomotrice est largement déterminée par un système d'amarrage qui ancre les appareils à un emplacement au fond de la masse d'eau.

Les mouillages peuvent être de plusieurs types, y compris les quais et les bouées d'ancrage, et peut être arrangé dans différentes configurations. En outre, il existe des variations considérables dans la forme des dispositifs à énergie houlomotrice, faire la prédiction de si l'appareil va chavirer non triviale.

« Les navires se présentent sous diverses formes et tailles ; les pétroliers, par exemple, sont très différents des navires de pêche ou d'autres navires militaires. Ces différentes géométries affectent le mouvement du navire dans l'eau, " dit Falzarano. " De même, la forme des appareils à énergie houlomotrice peut être très diverse. »

Pour l'analyse, Hao Wang, l'étudiant diplômé de Falzarano, utilisé un dispositif cylindrique d'énergie des vagues. Cette forme générique a permis aux chercheurs de simplifier le problème de la prédiction et d'étendre leur analyse à d'autres convertisseurs d'énergie houlomotrice de forme similaire. Il a également envisagé trois configurations d'amarrage.

Hao a utilisé deux méthodes analytiques, les approches de Markov et Melnikov, pour prédire les risques de retournement sous excitation aléatoire. Plus précisement, en utilisant les informations de la géométrie du dispositif houlomoteur, la configuration du système d'amarrage et les propriétés du raz de marée, les méthodes produisent un graphique contenant une région semblable à une enveloppe. Intuitivement, si les vagues sont vraiment grosses, comme lors d'un orage, et le vaisseau flottant s'échappe de cette enveloppe, il y aura probablement du chiffre d'affaires.

Les chercheurs ont noté que même si les modèles analytiques étaient complètement différents, ils ont donné presque les mêmes résultats, valider leur mérite et leur exactitude. Ils ont également déclaré que leur approche mathématique peut être appliquée pour évaluer les performances d'autres dispositifs flottants, comme les éoliennes flottantes.

"La plate-forme d'une éolienne flottante est la même que celle des appareils houlomoteurs, et donc les turbines flottantes peuvent aussi piquer ou se retourner si les vagues sont très hautes, " a déclaré Falzarano. " Mon groupe a été leader dans le développement de méthodes pour prédire la stabilité des navires. Nous envisageons maintenant d'appliquer ces approches aux énergies renouvelables, dispositifs d'énergie flottants."