Détermination des zones d'implantation d'éoliennes offshore flottantes en zone côtière Méditerranéenne à partir d'un modèle atmosphérique

Selection of places to install floating offshore wind turbines in Mediterranean coastal zone with a meteorological modelling

• Auteur / Autrice : Sabrina Célie
• Direction : François Resch, Gilles Tedeschi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Météorologie, océanographie physique de l'environnement
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université du Sud Toulon-Var. UFR de Sciences et Techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Courbes des fréquences

Weibull, Loi de

Simulation par ordinateur

Vent de mer

Méditerranée, Côte de la

Climatologie -- Recherche

Énergie éolienne en mer

Résumé

La part des énergies renouvelables dans la production électrique française devrait augmenter de façon importante dans les années à venir, encouragée en cela par la politique de l'Union Européenne en matière de sauvegarde de l'environnement. La forme d'énergie renouvelable la plus facilement exploitable, en terme de rentabilité et de solutions technologiques, est celle fournie par les éolicnncs. Les zones maritimes ont l'avantage d'offrir un meilleur potentiel éolien, pour un coût plus élevé toutefois, mais sont limitées assez rapidement par la bathymétrie dans le cas d'éoliennes sur pieux. Les éolicnnes offshore flottantes permettront d'augmenter les distances à la côte en repoussant la limite de profondeur, avec l'avantage d'offrir une meilleure exposition au vent, de permettre l'exploitation de champs plus importants et de diminuer l'impact visuel. Une étude climatologique est menée sur !es vingt dernières années (à partir des données ECMWF et de la station météorologique de Marignane), afin de connaître l'occurrence des différentes situations météorologiques types de la côte méditerranéenne (mistral, vent d'est, vent d'ouest, brise de terre et brise de mer. Vent nul). Le code de calcul météorologique à méso-échelle RAMS 4. 3 est utilisé pour obtenir une meilleure compréhension de la climatologie de la région méditerranéenne et la structure spatio-temporelle détaillée des champs de vents dans la troposphère. L'accent est mis sur les niveaux d'altitude 10m (pour l'interaction avec le champ de vagues). La modélisation du champ de vent dans le domaine étudié comporte de nombreuses difficultés liées à la présence de zone côtière et d'une topographie très accidentée. Une adaptation du modèle au site est effectuée en entrant de façon précise la topographie et la végétation. Afin de valider les modélisations, les résultats sont comparés avec les données expérimentales mesurées pendant les campagnes de FETCH (1998), Map(1999) et ESCOMPTE (2001). La modélisation atmosphérique est utilisée pour évaluer le potentiel éolien de la région Provence-Alpes-Côte-d'Azur. Préalablement une estimation des ressources éoliennes de la région à partir des paramètres de Weibull est établie. Puis l'association de l'analyse statistique et de la modélisation complète ces résultats en déterminant les champs de potentiel éolien moyen annuel et mensuel ainsi que la densité de puissance de la zone. A partir de ceci, les lieux les plus rentables pour l'exploitation d'ëoliennes offshore flottantes ont été sélectionnés.

The part of the renewable energies in the French electric production should increase in a important \vay in the years to corne, encouraged in it by the policy of the European Union in protection of the environment. The most easily exploitable kind of renewable energy most easily exploitable in term of profitability and technological solutions is supplied by windmills. The maritime zones have the advantage to offer a better wind potential even for a higher cost but are rather quickly limited by the bathymetry. The floating offshore windmills will allow to increase the distances from the coast by pushing away the deep limit, with the advantage to offer a better exposure to the wind, to allow the exploitation of more powerful! wind fields and to decrease the visual impact. A climatological study is led over the last twenty years (from the data ECMWF and from the meteorological station of Marignane), to know the occurrence of the various typical meteorological situations of the Mediterranean coast (mistral, East wind. West wind, breeze of earth and sea breeze, no wind). The meteorological modelling w:ith mesoscale model RAMS 43 is used to obtain a better understanding of the climatology of the Mediterranean region and the detailed spatiotemporal structure of the wind fields in the troposphere. The attention is focus on the 10 m levels (for the interaction with the waves field) and 100 m levels (height foreseen by the axis of windmills). The modelling of the wind field in the zone of study presents various problems due to the presence of coastal zone and a very damaged topography. An adaptation of the model to the site is made by entering in the model a precise topography and vegetation. To validate the simulations, the results are compared with the experimental data measured during the campaigns of FETCH (1998), Map (1999) and DISCOUNT (2001). Then, the atmospheric modelling is used to estimate the wind potential of the region Provence-Alpes-Cote-d'Azur. Beforehand an estimation of the wind resources of the region from the parameters of Weibull is established. Then the association of the statistical analysis and the modelling completes these results by determining the fields of annual and monthly average wind potential as well as the power density of the zone. From this, the most profitable places for the exploitation of floating offshore windmills were selected.