[Photo : Hydrogénérateur Flygt EL 7555 face à la structure en béton de 200 tonnes.]
De l’idée à la maquette
L’idée et l’étude du dispositif convertisseur de l’énergie libérée par les vagues reviennent à l’ingénieur en génie civil danois . Il a commencé par construire une maquette de 4 kW dans le cadre d’un projet à l’Université de Technologie de Copenhague.
Un agitateur Flygt 4350 complètement remanié fait office de générateur. La maquette a tout d’abord été essayée dans un chenal, puis dans le Sund, détroit situé entre l’île danoise de Sjælland et le littoral suédois à l’Est de Copenhague. L’essai actuellement en cours au Danemark s’effectue en vraie grandeur, en collaboration avec l’entreprise « Danish Wave Power ».
Le site retenu est le port de pêche de Hanstholm situé sur la côte ouest du Jutland. Des deux unités de 45 kW prévues, la première a été mise en mer en septembre 1989 et les travaux de la seconde ont commencé au printemps. Ce dispositif a été fabriqué au port d’Hanstholm où la société « Danish Wave Power » dispose d’une petite usine employant dix personnes. La structure en béton a été coulée sur la cale de construction d’un petit chantier naval, puis mise à l’eau en roulant sur des rails de la même manière que pour le lancement d’un navire. Cette construction pesant 200 tonnes a nécessité 90 m³ de béton.
Un modèle grandeur nature
Une chambre rectangulaire se trouve à l’intérieur de la structure cylindrique. L’entrée du cylindre renfermant le piston se situe au milieu de cette chambre.
L’hydrogénérateur submersible Flygt EL 7555 de 45 kW est monté dans un logement au-dessus de la chambre, d’un côté du cylindre. De l’autre côté de ce dernier, une évacuation est aménagée pour l’eau refoulée par la descente du piston.
(Naturellement, la descente du piston provoque une poussée sur l’eau contenue dans le cylindre, toutefois si ce flux était également utilisé à des fins de production d’énergie, la résistance engendrée serait trop importante et réduirait le rendement du convertisseur). De chaque côté de la chambre centrale se trouvent des ballasts. Ces derniers, laissés vides au moment du lancement, permettent à la structure d’un diamètre de 9 m de flotter, le poids virtuel étant alors de 90 tonnes seulement.
L’appel du large
Une fois en mer, la structure est fixée à une barge spécialement adaptée. Deux grandes poutres d’acier, dépassant de plusieurs mètres en arrière, ont été fixées au pont de la barge.
Quatre câbles d’acier ont été déroulés le long des poutres, au moyen de poulies, et fixés à des anneaux scellés à la partie supérieure de la structure en béton. Celle-ci est alors remorquée par la barge à 3 km plein nord du port de Hanstholm.
Avant d’immerger la structure, des plongeurs équipés de nettoyeurs haute pression vont enlever le sable et débarrasser le fond sous-marin calcaire, et pratiquement plat, des divers matériaux.
se trouvant sur le site d’immersion.
Cette opération terminée, la structure est alors immergée par 30 mètres de fond. Ceci est réalisé en combinant l’introduction de sable dans les ballasts tout en déroulant simultanément les câbles d’acier à l’aide d’un treuil hydraulique. Environ 200 tonnes de sable sont nécessaires à cette opération. Ainsi la structure, complètement immergée, pèse approximativement 400 tonnes.
Le flotteur-moteur
Le flotteur, composé d’un cylindre d’acier de 6 m de diamètre et de 1,5 m de hauteur, est rempli de mousse de polyuréthanne maintenue à la partie supérieure et à la partie inférieure par une couche de 8 cm de béton armé. Sous le flotteur se situe une ouverture en trompette guidant le filin en fibre synthétique de 25 m fixé au piston. La masse totale du flotteur est de 20 tonnes. Lorsque la structure est mise en place, les plongeurs interviennent pour relier le filin au piston.
Le tube vertical de la structure est chemisé avec de l’acier revêtu d'une couche protectrice époxy pour constituer le cylindre. L’eau de mer lubrifie le piston. D’autre part, le cylindre est muni à chaque extrémité de butoirs en caoutchouc pour amortir l’action mécanique du piston lors de chaque passage de la crête au creux de la vague.
[Photo : Lorsqu’une vague soulève le flotteur, l’eau aspirée par le piston traverse la turbine de l’hydrogénérateur produisant l’énergie électrique.]
[Photo : Entre deux vagues, le piston revient en position basse, l’eau s’évacue alors au travers d’un clapet à levée verticale.]
Coup double
La construction de la première unité s’est montrée riche d’enseignement. Bent Sørensen, chef du chantier, a remarqué, par exemple, que l’utilisation de trop nombreux fers à béton et autres dispositifs de consolidation ne s’avérait pas réellement indispensable. Leur emploi, réduit de moitié, a facilité la fabrication de la seconde unité tout en diminuant son coût. En effet, le prix de revient par unité est passé de 4,4 millions de FF à 3,52 millions de FF environ. De plus, le câble électrique de 3 km de longueur, déjà posé, pour acheminer l’électricité produite par la première unité vers la côte est suffisamment dimensionné pour supporter celle délivrée par la seconde unité. Le câble arrive sur le littoral à environ 1 km au nord du port d’Hanstholm, lieu où il est raccordé au réseau de la compagnie nationale danoise de distribution d’électricité.
Un site propice
Ce site possède de nombreux avantages pour la mise en œuvre de ce projet. Les fonds marins profonds sont proches de la côte. Très peu de brise-lames sont installés dans cette région. Droit vers l’ouest du port, il n’existe rien d’autre qu’une mer s’ouvrant sur 300 miles, et les vents prédominants sont d’ouest, nord-ouest. Conséquences : les vagues côtières sont les plus importantes du Danemark. De plus, une bonne connaissance du type de vagues, aux environs de Hanstholm, constitue un atout supplémentaire. En effet, en 1978 une bouée contenant des instruments électroniques a été placée hors du port pour enregistrer hauteurs et fréquences des vagues.
À l’origine, ces données ont été collectées pour les besoins de la navigation. En effet, la hauteur des vagues est l’élément qui détermine si un navire peut ou non entrer au port. Naturellement, l’accès à ces données a présenté un énorme avantage pour la mise en œuvre de ce projet. Leur dépouillement montre que la valeur moyenne annuelle de hauteur des vagues se situe entre 1 m et 1,5 m à Hanstholm. Pendant les tempêtes, des vagues de dix mètres sont monnaie courante ; des pointes de 12 mètres ont été enregistrées à plusieurs reprises. La valeur moyenne de hauteur des vagues à Hanstholm est suffisante pour obtenir des conditions de fonctionnement normal du convertisseur, qui a été conçu pour résister aux vagues exceptionnelles engendrées par les tempêtes. Le premier intègre sa propre bouée de « renseignement » pour fournir des données précises sur le type des vagues qui l’actionnent.
Perspectives énergétiques
B. Højdlund Rasmussen, de « Consulting Engineers and Planner A/S » (l’une des sociétés du consortium formant « Danish Wave Power »), considère que 3 000 à 4 000 convertisseurs de Nielsen seraient en mesure de couvrir de 10 à 30 % des besoins en énergie électrique du Danemark.
(Extrait du n° 30 de la revue Impeller du groupe ITT Flygt).
