Energie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables

Auteur(s) :

Multon, Bernard (1960-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Analyse pluridisciplinaire des énergies renouvelables marines abordant les houlorégulateurs, la conversion de l'énergie thermique des mers, les chaînes de conversion statiques et les câbles sous-matins de collecte.

Éditeur(s)
- Hermès science publications
Date
- 2012
Notes
- Fait suite à : Énergies marines renouvelables : aspects généraux, éolien, marémoteur et hydrolien
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol(363p.) ; 24 x 16 cm
Collections
- Traité EGEM
Sujet(s)
- Énergies renouvelables
- Énergie des mers
ISBN
- 978-2-7462-3803-9
Indice
- 621.20 Énergies renouvelables
Quatrième de couverture
- Traité EGEM
  Electronique - Génie Electrique - Microsystèmes
  Génie électrique
  Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.
  Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :
  
  Electronique et micro-électronique
  
  Optoélectronique
  
  Génie électrique
  
  Microsystèmes
  
  Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
  Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
Tables des matières
- - Energie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables
  - Bernard Multon
  - Hermes Science
  - Lavoisier
  - Préface15
  - Michel Paillard
  - Avant-propos17
  - Bernard Multon
  - Chapitre 1. Houlogénérateurs21
  - Judicaël Aubry, Hamid Ben Ahmed, Bernard Multon, Aurélien Babarit et Alain Clément
  - 1.1. Présentation de la ressource houlomotrice22
  - 1.1.1. Prise en compte du caractère spectral de la houle24
  - 1.1.2. Cartographie d'occurrence des états de mer26
  - 1.1.3. Répartition géographique27
  - 1.2. Classification des houlogénérateurs28
  - 1.2.1. Les systèmes à rampe de déferlement : type A32
  - 1.2.1.1. Principe de base32
  - 1.2.1.2. Exemples33
  - 1.2.2. Les systèmes à colonne d'eau oscillante : type B35
  - 1.2.2.1. Principe de base35
  - 1.2.2.2. Exemples36
  - 1.2.3. Les systèmes à corps oscillants : type C41
  - 1.2.3.1. Principe de base41
  - 1.2.3.2. Exemples avec chaîne de conversion mécano-électrique indirecte43
  - 1.2.4. Performance hydrodynamique des houlogénérateurs : la notion de largeur de capture46
  - 1.3. Houlogénérateurs directs à conversion électromécanique directe (type C5)49
  - 1.3.1. Travaux des universités de Durham et d'Edimbourg (Grande-Bretagne)51
  - 1.3.2. Travaux à l'université d'Uppsala (Suède)52
  - 1.3.3. Travaux à l'université technologique de Delft (Pays-Bas)56
  - 1.3.4. Le houlogénérateur Searev (CNRS, Ecole centrale de Nantes, Ecole normale supérieure de Cachan)58
  - 1.4. Fluctuations de puissance produite par des houlogénérateurs60
  - 1.5. Bibliographie65
  - Chapitre 2. Energie thermique des mers : une perspective historique71
  - Gérard Nihous et Michel Gauthier
  - 2.1. La ressource thermique des océans71
  - 2.1.1. L'origine de la ressource thermique71
  - 2.1.2. Distribution de variabilité de la ressource thermique76
  - 2.2. Grands principes de récupération de l'énergie thermique des mers77
  - 2.2.1. Un réfrigérateur inversé77
  - 2.2.2. Des écarts de température marginaux80
  - 2.3. Georges Claude, un pionnier de génie83
  - 2.3.1. Les débuts d'une aventure84
  - 2.3.2. La centrale à terre de Cuba84
  - 2.3.3. La fin d'un rêve au Brésil87
  - 2.4. Une renaissance à la fin du XX^e siècle ?89
  - 2.4.1. Le projet Mini-OTEC89
  - 2.4.2. Le projet OTEC-191
  - 2.4.3. Pilote ETM à terre de Nauru93
  - 2.4.4. Test de conduite d'eau froide suspendue (NOAA)95
  - 2.4.5. Test d'installation d'un segment de conduite d'eau froide sur le fonds98
  - 2.4.6. Test de production de puissance nette (Net Power Producing Experiment)98
  - 2.4.7. Les péripéties d'un projet indo-japonais106
  - 2.5. Réflexions107
  - 2.6. Bibliographie109
  - Chapitre 3. Energie thermique des mers : solutions étudiées113
  - Virginie Lelarge, Thierry Bouchet, Brice Hermant, Aurélien Bouhier, Julian Berrou et Cédric Auvray
  - 3.1. L'approche industrielle de l'énergie thermique des mers113
  - 3.2. Le système de conversion d'énergie au coeur de l'ETM114
  - 3.2.1. Les cycles thermodynamiques114
  - 3.2.1.1. Cycle ouvert114
  - 3.2.1.2. Cycle fermé115
  - 3.2.1.3. Cycle hybride115
  - 3.2.1.4. Points positifs et négatifs des cycles115
  - 3.2.1.5. Les cycles ouverts116
  - 3.2.1.6. Les cycles fermés119
  - 3.2.1.7. Cycle hybride123
  - 3.2.2. Les composants majeurs du « système énergie »124
  - 3.2.2.1. Les échangeurs124
  - 3.2.3. Les fluides132
  - 3.2.3.1. Familles de fluides133
  - 3.2.3.2. Inflammabilité et toxicité - Réglementation SEVESO associée135
  - 3.2.3.3. Réglementation ICPE138
  - 3.2.3.4. Critères environnementaux142
  - 3.2.3.5. Compatibilité avec lubrifiants et matériaux144
  - 3.2.3.6. Cas de l'ammoniac144
  - 3.3. L'intégration des centrales ETM145
  - 3.3.1. Centrales onshore et offshore145
  - 3.3.1.1. Composition d'une centrale ETM145
  - 3.3.1.2. Risques techniques des ETM146
  - 3.3.1.3. Acteurs du secteur de l'ETM146
  - 3.3.1.4. Etat de l'art à DCNS147
  - 3.3.1.5. Etat de l'art chez les autres acteurs147
  - 3.3.1.6. Comparaison centrales offshore et onshore150
  - 3.3.2. Les différentes solutions de plate-forme151
  - 3.3.2.1. Choix du flotteur151
  - 3.3.2.2. Sélection de la plate-forme157
  - 3.3.2.3. Un challenge technique : pomper l'eau de mer froide157
  - 3.3.2.4. Ancrage (avec le concours de Principia)160
  - 3.4. La centrale ETM au coeur du milieu marin163
  - 3.4.1. Les données environnementales qui influent sur le fonctionnement de l'ETM163
  - 3.4.1.1. Données d'entrée pour la conception de la plate-forme164
  - 3.4.1.2. Données d'entrée pour le fonctionnement du « système énergie »165
  - 3.4.2. L'ETM, une énergie respectueuse de l'environnement, mais des points de vigilance à maîtriser166
  - 3.4.2.1. Impacts potentiels en phase chantier167
  - 3.4.2.2. Impacts potentiels en phase d'exploitation167
  - 3.4.2.3. Impacts en cas d'accidents170
  - 3.4.2.4. Impacts du démantèlement170
  - 3.4.3. Un cadre réglementaire qui doit être fixé170
  - 3.4.3.1. Réglementation sur les installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE)171
  - 3.4.3.2. Réglementation sur l'eau171
  - 3.4.3.3. Réglementation sur la protection de la nature171
  - 3.4.3.4. Demande d'occupation du Domaine public maritime (DPM)172
  - 3.4.4. Conclusion172
  - 3.5. Conclusion172
  - 3.6. Bibliographie173
  - Chapitre 4. Les chaînes de conversion électriques175
  - Jacques Courault
  - 4.1. Introduction historique175
  - 4.2. Généralités176
  - 4.2.1. Analyse des solutions de conversion180
  - 4.2.2. Le besoin des réseaux181
  - 4.2.2.1. La disponibilité de l'énergie ou, à défaut, sa prédictibilité181
  - 4.2.2.2. La stabilité de l'énergie fournie182
  - 4.2.2.3. Le contrôle des gradients de puissance182
  - 4.2.2.4. La stabilité en tension183
  - 4.2.2.5. Qualité de la tension184
  - 4.2.2.6. Les charges alimentées185
  - 4.2.2.7. Les protections185
  - 4.2.3. Machines et conversions associées186
  - 4.2.3.1. Les machines188
  - 4.2.3.2. Alimentations des machines193
  - 4.2.3.3. Dimensionnement machine/convertisseur des hydroliennes198
  - 4.3. Onduleurs de tension en modulation de largeur d'impulsion202
  - 4.3.1. Liaison continue208
  - 4.3.1.1. Notion de MLI208
  - 4.3.1.2. Synthèse MLI214
  - 4.3.2. Les courants dans l'alimentation continue214
  - 4.3.2.1. Courant id, valeur moyenne Id et composantes basse fréquence215
  - 4.3.2.2. Courant id, composantes haute fréquence218
  - 4.3.2.3. Valeur efficace du courant d'ondulation sur id221
  - 4.3.2.4. Simulation avec une charge résistive équilibrée en sortie du convertisseur222
  - 4.3.2.5. Simulation avec une charge inductive équilibrée en sortie du convertisseur223
  - 4.3.2.6. Simulation avec une charge déséquilibrée en sortie du convertisseur224
  - 4.3.3. Dimensionnement de la liaison continue224
  - 4.3.4. Technologie des bus à courant continu228
  - 4.3.5. Dimensionnement des condensateurs229
  - 4.4. Le stockage232
  - 4.5. Contrôle de la tension Ed235
  - 4.5.1. La stabilité235
  - 4.6. Filtrage des tensions de sortie239
  - 4.6.1. Les filtres possibles240
  - 4.6.1.1. Généralités sur le filtrage241
  - 4.6.1.2. Filtre du deuxième ordre243
  - 4.6.1.3. Filtre du quatrième ordre246
  - 4.7. Transmission250
  - 4.7.1. Rappel sur les câbles251
  - 4.7.1.1. Modélisation sommaire251
  - 4.7.1.2. Transfert de puissance253
  - 4.7.2. Les schémas de transmission possibles259
  - 4.7.2.1. Pour une dizaine d'hydroliennes, première solution259
  - 4.7.2.2. Pour un plus grand nombre d'hydroliennes260
  - 4.7.2.3. Regroupement en continu261
  - 4.7.2.4. Installation de fortes puissances et longues distances263
  - 4.7.3. La communication265
  - 4.7.4. Compensation265
  - 4.7.4.1. Détermination des inductances267
  - 4.8. Technologie267
  - 4.8.1. Circuits de refroidissement267
  - 4.8.1.1. Refroidissement indirect par eau (a)268
  - 4.8.1.2. Refroidissement direct par eau (b)268
  - 4.8.2. Refroidissement des semi-conducteurs270
  - 4.8.3. Echangeur276
  - 4.8.4. Le schéma de puissance278
  - 4.8.5. Eléments de contrôle279
  - 4.8.5.1. Généralités279
  - 4.8.5.2. Les capteurs281
  - 4.9. Maintenance282
  - 4.10. Conclusion283
  - 4.11. Bibliographie284
  - Chapitre 5. Câbles de collecte et de transport de l'énergie issue de la production marine287
  - Pierre Argaut, Yves Maugain et Olivier Moreau
  - 5.1. Introduction287
  - 5.2. Généralités288
  - 5.3. Fonctionnalités des systèmes de câbles haute tension290
  - 5.3.1. Système de câble pour transport sous tension alternative291
  - 5.3.1.1. Câble unipolaire pour fonctionnement en alternatif291
  - 5.3.1.2. Câble unipolaire pour fonctionnement en alternatif en immersion305
  - 5.3.1.3. Câble tripolaire pour fonctionnement en alternatif en immersion308
  - 5.3.2. Système de câble unipolaire pour fonctionnement en continu309
  - 5.3.3. Accessoires de raccordement309
  - 5.3.3.1. Extrémités310
  - 5.3.3.2. Jonctions318
  - 5.4. Fabrication des câbles sous-marins324
  - 5.4.1. Introduction324
  - 5.4.2. Conducteur327
  - 5.4.3. Isolation329
  - 5.4.4. Mise sous écran métallique331
  - 5.4.5. Gainage331
  - 5.4.6. Assemblage332
  - 5.4.7. Mise sous armure334
  - 5.4.8. Essais de routine335
  - 5.5. Principes et outils de conception des câbles sous-marins335
  - 5.5.1. Dimensionnement électrique335
  - 5.5.2. Capacité de transport335
  - 5.5.3. Propriétés physiques des matériaux employés339
  - 5.5.4. Armure341
  - 5.5.4.1. Armure d'un câble unipolaire pour faible profondeur341
  - 5.5.4.2. Armure d'un câble unipolaire armé pour grande profondeur341
  - 5.5.4.3. Armure d'un câble unipolaire posé sur fond marin accidenté342
  - 5.6. Essais des câbles sous-marins342
  - 5.6.1. Essais de développement343
  - 5.6.2. Essais de préqualification343
  - 5.6.3. Essais de type344
  - 5.6.4. Essais de routine344
  - 5.6.5. Essais sur échantillons345
  - 5.6.6. Essais après installation345
  - 5.7. Spécificités des câbles courant continu345
  - 5.8. Spécificités des câbles dynamiques346
  - 5.9. Caractéristiques électriques des câbles sous-marins346
  - 5.9.1. Formules traditionnelles347
  - 5.9.2. Travaux en cours au sein du CIGRE347
  - 5.10. Nouveautés présentées lors de JICABLE 2011348
  - 5.11. Bibliographie349
  - Index351
Origine de la notice:
- Electre