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          • La pluridisciplinarité au service des Energies Marines Renouvelables

          • Le groupe de recherche en Mécanique et Energétique en Environnement Naval de l’IRENAV (Institut de Recherche de l’Ecole Navale) est constitué d’une vingtaine d’enseignants-chercheurs et de doctorants spécialistes de la mécanique des fluides, du génie mécanique et du génie électrique. Des spécialistes de l’environnement marin qui se mettent au service des Energies Marines Renouvelables.
          • Jean-Frédéric Charpentier est le responsable du deuxième axe de recherche du groupe, « Conversion Électromécanique et Énergies Renouvelables Marines » sur lequel contribuent une dizaine d’enseignants chercheurs et doctorants.

            La motivation de Jean-Frédéric Charpentier est que l’énergie soit « extraite, transformée, et transportée, grâce aux technologies les mieux adaptées, les moins polluantes et les moins chères.» « Je travaille dans deux perspectives : diminuer les consommations d’énergie, en agissant par exemple sur le rendement des systèmes et produire de l’énergie avec le moins d’impact environnemental ».

            Pour lui, le rôle d’un chercheur dans son domaine est de « contribuer à rendre attractif et rentable les nouvelles énergies et en particulier les énergies marines ».

             

            Jean-Frédéric Charpentier devant  la maquette de l’Hydrolienne "RIM Driven ».

            Les essais en bassin de cette maquette ont été réalisés en 2011.

            La génératrice est disposée dans la carène entourant l'hélice, comme dans la technologie commercialisée par Open Hydro.

            Jean-Frédéric Charpentier est Enseignant Chercheur Senior habilité à diriger les recherches.
            Il est depuis 2002 Maître de conférences à l’Ecole Navale/ IRENav (EA3634).

            Ses domaines d’expertise :
            - Energies marines renouvelables.
            - Modélisation et conception et commande des chaines de conversion d’énergie électrique.
            - Modélisation et conception de machines électriques
            - Conversion d’énergie en environnement maritime.
            - Propulsion navale électrique.



            Visibilité et reconnaissance nationale et internationale dans les EMR

            « Le statut actuel de l’Ecole Navale, qui est en cours de refonte, limite pour l’instant la participation du groupe à certains projets » explique Jean-Frédéric Charpentier. Cependant, l’axe qu’il coordonne  peut afficher des résultats plus que satisfaisants : 3 thèses soutenues, 5 thèses en cours, plus d’une dizaine d’articles d’audience internationale publiés, des partenaires académiques reconnus.  Des travaux sont par exemple, menés avec l’Université de Bretagne Occidentale, l’université de Nantes et l’ENS Cachan antenne de Bretagne, au niveau régional et avec le Québec, la Chine, l’Irlande au niveau international.

            Les activités du laboratoire sont totalement intégrées dans les réseaux régionaux de l’enseignement supérieur et de la recherche : l'Université Européenne de Bretagne, l’Europole Mer, et les projets du Pôle Mer Bretagne.


            Les 5 thésards en EMR

             

             

            La thèse de Zhou Zhibin est financée sur 3 ans par Brest métropole océane. Il l’a démarrée il y a presque un an.

            Zhou Zhibin  a obtenu en 2010 un master en Génie Electrique à l’Ecole Polytechnique de Nantes.
            Avant de venir à l’IRENav, Il a effectué ces premiers travaux dans l’équipe du Pr Tang à l’Université Maritime de Shanghaï.
            Le thème de sa thèse concerne la  modélisation globale de la chaine d’énergie des hydroliennes incluant des moyens de stockage.

            Les premiers travaux de  Zhou Zhibin  donneront lieu à une communication à la conférence IEEE ISIE - International Symposium on Industrial Electronics - qui se tiendra à Hangzhou en Chine. L’IREnav, le LBMS et Shanghaï Maritime University, y organiseront une session spéciale sur les EMR.

             


             

            La thèse de Nicolas Maslov est financée par la Région Bretagne. Elle prendra fin dans deux ans

            et demi.
            Il a auparavant suivi la formation d’une école d’ingénieur, un master Environnement, puis un autre master des Arts et Métiers.

            Sa thèse a pour thème la Modélisation multicritères des potentialités des énergies marines.

            L’objectif est de produire un outil d’aide à la décision pour évaluer les ressources énergétiques des sites  et les technologies de systèmes les plus adaptées à l’extraction d’énergie marine en fonction de critères océanographiques,  technologiques, géographiques ou sociétaux.

            Ainsi la nature des sols, de la ressource et les technologies  sont prises en compte ainsi que la gestion de l’espace maritime, « un site peut avoir un fort potentiel en terme de ressource, mais si c’est une zone de pêche il sera peut être plus difficile d’installer des machines…il faut tenir compte de l’ensemble de ces contraintes».



            La thèse de Sofiane Djebarri est financée par un contrat avec la Marine Nationale.
            De ce fait Sofiane Djebarri est à la fois enseignant à l’Ecole Navale et chercheur à l’IRENav.  Avant d’arriver à l’IRENav. Il a suivi des études d’ingénieur  à l’Ecole Polytechnique d’Alger et à l’Université Paris-Sud.

            Le sujet de sa thèse concerne  l’étude de nouveaux concepts de  génératrice spécifiques pour les hydroliennes.
            Ce travail est effectué collaboration avec la société ECA EN qui est un des spécialiste les  plus reconnus des systèmes électriques en milieu maritime.

             

             

             

             

             

             

            La thèse de Pierre-Luc Delafin est également financée par la Marine. 
            Avant de travailler à l’IREnav il a suivi une formation d’ingénieur à l’ENS3E à l’INP de Grenoble.

            Sa thèse  fait suite aux travaux de doctorats menés par Benoît Paillard de 2007 à 2011 sur un système d’hydrolienne innovant à axe vertical (projet SHIVA).

            Il étudie les phénomènes d’écoulements complexes qui résultent des mouvements particuliers des pales de cette hydrolienne. Cette étude a pour but la prédiction et l’amélioration des performances de ce système.

             

             

             

             

             

            Apres des études d’ingénieur, Jean-Baptiste Marchand a démarré sa thèse en mai 2011 dans le cadre d’un contrat CIFRE avec ALSTOM Hydro France.

            Alstom Hydro est impliqué dans des projets hydroliens de grande ampleur (projets ORCA et BELUGA).

            Ses travaux, menés en collaboration étroite avec ALSTOM Hydro, ont pour but de caractériser de manière expérimentale et numérique  un profil de pâle d’hydrolienne. Jean-Baptiste explique que les pales d’hydroliennes industrielles doivent être conçues  de manière la plus robuste possible pour une performance maximale dans le sens montant et descendant de la marée.

             

             

             

             

             

             

             

            Une originalité : l’optimisation globale multi-physique

            L’équipe de recherche travaille plus particulièrement sur les hydroliennes. Les projets Rim-Driven et Shiva ont été développés, du concept jusqu’au stade de la maquette.
            « Nous élaborons des modèles qui permettent de concevoir et  de prévoir le comportement d’ hydroliennes conventionnelles ou non conventionnelles dans différents types d’environnements »

            Le projet SHIVA (Système Hydrolien Intelligent à Variation d’Angle) concerne la réalisation d’un système original de récupération d’énergie cinétique des courants m
            arins à axe transverse et pales commandées.

            Le système SHIVA est une plateforme académique permettant de tester dans un environnement de laboratoire (bassin à circulation du centre Ifremer de Boulogne/Mer par exemple) différentes cinématiques pour des propulseurs et hydroliennes à axes transverses.
            SHIVA diffère d’une hydrolienne à axe transverse classique du type Darrieus sur deux caractéristiques :

            • La première réside dans le fait qu’elle est à calage variable : elle offre donc la particularité de faire varier l’angle de calage des pales en fonction de la position angulaire de l’arbre principal. Cette innovation a pour effet d’augmenter le rendement de la machine qui est en partie fonction de la capacité des pales à maximiser les efforts utiles (générateur de couple) tout en diminuant la traînée.
            • La seconde innovation consiste en la possibilité de modifier la « solidité » (rapport entre la surface des pales et la surface balayée par les pales) de la machine intervenant également sur son rendement. Les mesures réalisées sur ce prototype permettront de valider les développements numériques réalisés dans le cadre de la thèse de Benoît Paillard pour la modélisation de ce type de système.

            Le système est en cours d’assemblage, il sera testé à l’automne 2012.

             

             

             

             

             

             

            Hydrolienne "RIM Driven"

            Ce concept d’hydrolienne est basé sur une intégration globale des parties électriques et  mécaniques du système. Ainsi la génératrice est totalement intégrée dans une carène supportant l’hélice qui supporte les parties actives du rotor (aimants).  Des travaux théoriques, numériques et expérimentaux  (construction et tests en bassins d’une maquette de faible puissance) ont été menés à l’IRENav sur ce type de système.

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

             

            Virtual Hydrole project un outil d’aide aux choix technologiques

            « Virtual Hydrole project » est un projet, mené en collaboration avec le LBMS de l’Université de Bretagne Occidentale (Pr Benbouzid) et avec la Shanghai Maritime University (Pr. Tang). L’objectif est de construire un environnement de simulation global permettant la prédiction du comportement des chaines d’énergie des hydroliennes « de la ressource marine, au réseau électrique ».  Cet outil ouvert agrégera différents modèles issus de domaines différents (océanographie, hydrodynamique, électrotechnique, mécanique…)

            Il donnera la possibilité aux décideurs de faire le meilleur choix technologique par rapport à un site donné et  à des contraintes qui peuvent par exemple être liée au budget aux capacités de maintenances, etc. « Notre souhait est d’aller chercher les compétences que nous n’avons pas et de les mettre en synergie au sein de ce projet. »

             

             

            Une formation pluridisciplinaire : le Mastère spécialisé Energies Marines Renouvelables

            Ce mastère spécialisé est co-accrédité avec l’Ensta Bretagne et Télécom Bretagne.

            Son objectif est d’apporter, à des ingénieurs ou à des titulaires d’un grade de master, une capacité à intégrer des équipes d’ingénierie de système de production d’énergie en mer et à conduire des projets de grands systèmes faisant appel à des compétences techniques et scientifiques multidisciplinaires.

            Plusieurs types d’activités professionnelles sont ouverts aux futurs diplômés. Ils peuvent, pour de grands opérateurs du domaine de l’énergie ou des bureaux d’études spécialisés, réaliser des études d’implantation sur site, que ce soit du point de vue des ressources disponibles, des infrastructures et servitudes à définir, des modalités opérationnelles, des impacts environnementaux et conséquences juridiques et réglementaires à prendre en compte. Ils peuvent aussi exercer, au sein de grands groupes industriels ou de PME, le métier de concepteur et/ou chef de projets en systèmes et plateformes de production d’énergie. Enfin, à terme, ils peuvent rejoindre des administrations, locales ou nationales, pour remplir le rôle de chargé de mission.

             

             

            L'Ecole Navale est partenaire de l'IEED France Energies Marines

             


            Pour joindre Jean-Frédéric Charpentier :

            Institut de Recherche de l’Ecole Navale (IRENAV)
            BRCM BREST ECOLE NAVALE ET GROUPE DES ECOLES DU POULMIC
            CC 600 - 29240 BREST Cedex 9 - FRANCE
            Tel : +33 (0) 2 98 23 38 69
            Fax : +33 (0) 2 98 23 38 57
            email : jean-frederic.charpentier@ecole-navale.fr

             

            Propos recueillis par Murièle Couchevellou, chargée de communication du Technopôle Brest-Iroise.

          • Publié le
          • 26/03/2012
          • La pluridisciplinarité au service des Energies Marines Renouvelables
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