Evaluation de l'efficacité d'un dispositif offshore de stockage d'énergie gravitaire à masses solides

Abstract

Afin de pouvoir utiliser les énergies renouvelables à plus grande échelle, il faut réussir à trouver une solution à l’intermittence de la production. Les solutions à notre disposition sont le pilotage des besoins, le foisonnement de la production et le stockage. Ce dernier est détaillé dans cet ouvrage. Il existe déjà différentes technologies mais aucune n’est optimale. Le sujet de cette étude s’inscrit dans cette problématique. Le but est de caractériser un système de stockage appelé OGRES (Ocean GRavity Strorage). Son rendement est calculé afin de pouvoir le comparer aux autres technologies actuellement sur le marché. Différentes sources de pertes sont identifiées : les frottements sur les câbles, le transport d’électricité du continent vers le dispositif, le générateur et les frottements sur les masses. Ces différentes pertes sont chiffrées et comparées entre elles. Sont également calculées les élongations et les dimensions des câbles. Le tout permettant de mettre en place la solution optimale pour la configuration du dispositif. Pour ce faire, des simulations sont réalisées in silico dans l’environnement Solidworks©. Les résultats montrent que la forme de la masse influence sur les forces de frottement s’y appliquant, cependant celles-ci sont négligeables en comparaison des pertes dues aux frottements sur les câbles. Le choix relève donc de modalités pratiques plus que de l’hydrodynamisme. En ce qui concerne les câbles, il y a une relation linéaire entre les caractéristiques géométriques du câble (la longueur et le diamètre) et les frottements. On observe aussi qu’au niveau de la quantité d’énergie stockée la meilleure possibilité à adopter est une configuration avec une longueur de câble très faible et une masse très importante. Pour la puissance, le résultat est différent. La meilleure option est de diminuer au maximum la vitesse de montée et descente afin de limiter les pertes et de compenser cette vitesse avec des masses importantes. Un dernier aspect qui est traité est l’accroissement du diamètre des câbles nécessaire pour reprendre les efforts dus aux frottements, on observe une plus grande influence dans le cas de masses plus petites mais également une grande influence dans le cas de vitesses plus importantes. En conclusion, la vitesse de montée et descente ainsi que la taille des masses ont une grande influence sur les frottements, en effet les forces de frottement évoluent comme le carré de la vitesse. Il faut trouver la meilleure combinaison possible pour un cahier des charges défini. Ce travail fournit les outils pour dimensionner le dispositif.