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Simuler des turbines hydroélectriques pour mieux intégrer les énergies intermittentes

- dossiers thématiques - énergie - ingénierie

Le Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI, Grenoble) et General Electric Hydro France créent une chaire industrielle pour développer un outil de simulation permettant de concevoir de nouvelles turbines hydroélectriques qui facilitent l'intégration des énergies intermittentes aux réseaux d'électricité.

Le développement des énergies solaire et éolienne implique leur intégration dans les réseaux de distribution d'électricité. Mais leur nature intermittente perturbe la stabilité du réseau et doit être compensée par d'autres sources d'énergie. L'énergie hydraulique est un ''bon candidat'', car elle peut moduler facilement sa production, mais aussi stocker de l'énergie, en remontant de l'eau à l'aide de pompes-turbines. Mais il faut pour cela que les turbines puissent tourner à des régimes de fonctionnement nouveaux.

Des instabilités hydrodynamiques (turbulences) apparaissent pour certains points de fonctionnement inhabituels, avec un impact sur le rendement des turbines et sur leur durée de vie. Il faut donc revoir leur conception pour les adapter à ces nouveaux régimes.
Guillaume Balarac, professeur à Grenoble INP - UGA (Ense3) et directeur adjoint du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI - CNRS / UGA).

Créée pour une durée de quatre ans par le LEGI (CNRS / Université Grenoble Alpes) et la société General Electric Hydro France, la chaire industrielle ANR Nethuns a pour objectif de développer de nouveaux outils capables de simuler ces écoulements complexes, afin de faciliter la conception de nouvelles turbines adaptées à l'intégration au réseau des énergies intermittentes. Le projet Nethuns prévoit, d'une part, de développer un code de simulation optimisé, produisant des résultats fiables avec un coût de calcul minimal. D'autre part, d'analyser à l'aide de la simulation, les phénomènes physiques qui interviennent dans ces écoulements complexes.

© S. Wilhelm - LEGI

Les nouveaux développements sont effectués dans le logiciel dédié Yales2Hydro, issu du projet Yales2Le projet Yales2 a pour vocation de développer un outil de simulation de haute performance applicable à divers secteurs industriels où la mécanique des fluides joue un rôle majeur. Yales2 est un logiciel communautaire distribué sans contrepartie aux laboratoires CNRS et aux autres partenaires académiques, et sous forme de licence concédée par CNRS Innovation aux partenaires industriels. Ces derniers peuvent bénéficier d'un usage exclusif de versions ''métiers'' spécifiques qui sont développées dans le cadre de projets dédiés, comme par exemple la chaire Nethuns., un projet national réunissant de nombreux partenaires académiques et industriels, coordonné par le laboratoire Coria (CNRS/Université de Rouen Normandie/Insa Rouen). Une part de la chaire industrielle ANR Nethuns est également consacrée à la formation initiale et continue d'ingénieurs dans le domaine de la simulation avancée de systèmes énergétiques, via son implication au sein de l’École nationale supérieure de l'énergie, l'eau et l'environnement (ENSE3).

Pour les scientifiques du LEGI, Nethuns est l'opportunité d'accroître leur expertise dans la prédiction d'écoulements complexes, en lien avec une problématique industrielle. General Electric Hydro France prévoit d'utiliser en interne les nouveaux outils de simulation issus du projet.