ETUDE DE COMPATIBILITE DE LA ZONE DE RECOUVREMENT DES MODELES NUMERIQUES APPLICATION AUX ETUDES D IMPACT DES PROJETS D ENERGIES MARINES

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1 ETUDE DE COMPATIBILITE DE LA ZONE DE RECOUVREMENT DES MODELES NUMERIQUES APPLICATION AUX ETUDES D IMPACT DES PROJETS D ENERGIES MARINES Julien Schaguene, Olivier Bertrand, Eric David Sogreah Consultants

2 Les énergies marines Quelques chiffres pour l Europe : 3 GW en production en 2010 Prévisions de 40GW en 2020 Interconnexion des champs pour créer un réseau européen en cours de développement Royaume-Uni En service : 565 MW En projet : MW Mais aussi Energie marémotrice, Energie de la houle, Energie des courants, Energie thermique des mers, etc.

3 Les structures à étudier Différents types de fondation en fonction : - de la profondeur - du type de sol - de l impact visuel - de la navigation

4 Les études de l environnement marin Etude des conditions environnementales Etudes hydrauliques (houles et courants) Etudes hydro-sédimentaires Etude d impact Dossier loi sur l eau

5 Etudes de la courantologie 2 Echelles spatiales : A l échelle du site : étude des champs de courant par Modélisation Opérationnelle de Grande Echelle A l échelle d une fondation : étude du risque d affouillement par modélisation adaptée Un code unique peut difficilement appréhender ces différentes échelles

6 Différence de vitesse (m/s) Cartes des impacts à grande échelle BM + 2h50 Flot (PM 4 h) Différence de vitesse (m/s) Jusant (PM + 4h) Courant moyenné sur la verticale Courant maximum de flot Même par fort coefficient de marée, aucun impact (> 0,02 m/s) n est observé à plus de 3 kilomètres d une limite formée par la périphérie de la ferme éolienne.

7 Au niveau local Domaine d étude: Volume de 140x60x40m Surface libre fixée à 30m Pile cylindrique 6m de diamètre à 40m de la face d entrée Conditions limites: Vitesse 0.7 m/s (turbulente ou non) et niveau d eau en amont Pression hydrostatique en aval Cotés murs glissants Maillage et solveur: Maillage structuré (OpenFOAM) Maillage non structuré (Telemac) Méthode Volume de Fluide (OpenFOAM) Nombre de Reynolds ajusté par la viscosité moléculaire du fluide Problématique de l écoulement au champs proche d un mat Comparaison OpenFOAM / Telemac 3D puisque cette échelle peut théoriquement être étudiée par les 2 logiciels

8 Champ proche: Telemac 3D Telemac 3D Théorie (R.D Blevins) A très haut Reynolds, la théorie voudrait que l allée turbulente présente des tourbillons de Von Karman et des structures tridimensionnelles caractéristiques. On constate qu avec Telemac 3D, ce phénomène semble très atténué.

9 Champ proche: OpenFOAM RANS OpenFOAM (modèle RANS k-ε) Théorie (R.D Blevins) Avec OpenFOAM et un modèle de turbulence de type RANS k-ε, le détachement de tourbillons à l aval débute plus proche de la pile. Néanmoins, ces turbulences semblent toujours très faibles au regard du nombre de Reynolds.

10 Champ proche: OpenFOAM LES OpenFOAM (modèle LES) Théorie (R.D Blevins) Avec OpenFOAM et un modèle de turbulence de type LES, le détachement de tourbillons débute à l aval immédiat de la pile. De plus, la déformation des structures, caractéristique des hauts Reynolds, semble mieux représenté que dans les cas précédents. Enfin, la forme conique de l allée de Von Karman est bien visible.

11 Conclusion - Le choix de l outil et son paramétrage ont une influence non négligeable sur les résultats. - Un modèle de type k- est relativement facile à mettre en œuvre et peu coûteux informatiquement. - Le modèle LES capture les mécanismes de production de la turbulence mais nécessite une résolution très fine à la proximité des parois. - Les modélisations maritimes et côtières sont peu familiarisées avec ce type d approche alors que de nombreux impacts locaux sont cruciaux. - La grande complexité des mécanismes turbulents et les incertitudes liées à l environnement marin conduisent à considérer une marge d erreur importante.

12 Conclusion Nous mettons en place une méthodologie adaptée Modélisation Opérationnelle Grande Echelle Conditions locales Modélisation CFD - LES courantologique Retour d échelles houle + expertise sédimentologique Support Modèles physiques SOGREAH+LEGI+3S Impact hydrosédimentaire Maitrise des risques Modélisation CFD LES Hydrosédimentaire