Thèse de Pierre-Antoine Joulin*
La Programmation pluriannuelle de l’énergie encourage l’essor de l’énergie éolienne. Pour prévoir cette production énergétique et tenter de l’optimiser, quelle que soit l’implantation (mer, montagne), une meilleure compréhension de l’écoulement du vent au sein des parcs éoliens sera nécessaire. C’est notamment vrai pour les éoliennes offshore qui, de par leur taille, vont interagir plus fortement avec l’atmosphère et avec la météorologie locale. Caractériser ces interactions, à la fois pluridisciplinaires (aérodynamiques et météorologiques) et multi-échelles (de la pale à l’atmosphère) constitue, par conséquent, un enjeu industriel et environnemental.
Un outil numérique dédié à cette problématique a été développé dans le cadre de cette thèse, en partenariat avec Météo France. Il permet de simuler le comportement des éoliennes au sein d’une couche limite atmosphérique réaliste. Le logiciel propose un couplage entre des modèles aérodynamiques d’éoliennes et Meso-NH, le modèle météorologique à maille fine développé par le Centre national de recherches météorologiques et le Laboratoire d’aérologie. Les travaux réalisés se sont également attachés à valider les résultats des calculs par confrontation à des cas expérimentaux(1).
La capacité à reproduire des états atmosphériques complexes a été récemment démontrée(2) au travers du cas de la formation nuageuse du parc offshore danois de Horns Rev 1, laquelle n’avait jusqu’alors jamais été reproduite avec autant de détails (figure).
B. Simulation numérique (2)
La modélisation hautement réaliste de ce nouvel outil numérique, bientôt open source, élargit le champ des possibles pour la simulation des parcs éoliens. Il est d’ores et déjà utilisé par IFPEN pour calibrer les modèles d’optimisation d’agencement des éoliennes ainsi que pour étudier les interactions entre les parcs et la météorologie locale.
*Thèse intitulée « Modélisation à fine échelle des interactions entre parcs éoliens et météorologie locale »
(1) P.-A. Joulin, M.-L. Mayol, F. Blondel, V. Masson, Q. Rodier, C. Lac. (2019, July). Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1256, No. 1, p. 012019). IOP Publishing.
DOI : 10.1088/1742-6596/1256/1/012019
(2) P.-A. Joulin, M.-L. Mayol, V. Masson, F. Blondel, Q. Rodie, M. Cathelain, C. Lac. (2020). Frontiers in Earth Science, 7, 350.
DOI : 10.3389/feart.2019.00350
Contact scientifique : pierre-antoine.joulin@ifpen.fr