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Billet de blog 19 mai 2016

Hydroliennes: EDF doit plus que la lumière à ses inventeurs - témoignage

jean-florent campion
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Originaire du Cotentin, je travaille au Centre Nucléaire de Production Electrique EDF de Flamanville depuis plus d’une vingtaine d’années. Une première partie de carrière dans la marine marchande m’a familiarisé avec les conditions de navigation et d’exploitation dans le Raz Blanchard et à la maintenance du matériel nautique en général. Travaillant par la suite dans le secteur de la production électrique, c’est assez naturellement que je propose dès 2002 dans une enveloppe Soleau puis en 2004 dans le cadre du Certificat d'Utilité n° 02 16824, un concept hydrolien différent de l’existant et radicalement orienté vers des coûts de fabrication et d’usage les plus bas possible, quitte à concéder quelques points sur le rendement.

A l'époque le concept d'hydrolienne bien que déjà présent à l'étranger  faisait au mieux figure d' "originalité". L’orthographe elle-même n’était pas fixée: hydroliennes ou hydrauliennes? Vers 2007 les choses avaient déjà bien changé: les communiqués de presse relatifs aux hydroliennes ne cessaient de paraitre et de nombreux programmes d'études sur la valorisation des énergies marines ont vu le jour.

Quelques années  plus tard, les Énergies Marines Renouvelables ont le vent en poupe, d’autant que le baril est attendu entre 150 et 200$ en milieu de décennie et que les chantiers de construction navale n’ont pas de travail. En 2013, nous avons vu ces ÉMR passer au premier rang des préoccupations gouvernementales, avec venue et déclaration à Cherbourg du Président de la République entouré d’une cohorte d’industriels et de ministres du moment : Cazeneuve (ex-député maire de Cherbourg), Montebourg, Balto, etc.

 Puis, il y a eu les remaniements ministériels, la chute du cours du pétrole, la vente d’Alstom, la déroute de la filière électronucléaire et… l’enthousiasme des premiers jours s’est un peu émoussé.

Les premières hydroliennes, et particulièrement celles présentées par EDF, ou ses filiales britanniques, consistaient essentiellement au début des années 2000 en des sortes d’éoliennes sous-marines : un pylône surmonté d’une nacelle parfois orientable contenant une boite de vitesses et /ou un mécanisme de pales à pas variable avec un alternateur relié individuellement au réseau terrestre. Si cette conception privilégie le rendement mécanique , son développement est par contre économiquement inenvisageable de par sa complexité de construction, les problèmes liés à l’étanchéité et aux coûts de maintenance en milieu sous-marin, cent fois plus élevés qu’à terre.

Juste une petite formule :

La simple lecture de la loi de puissance : P=1/2*ρ*Cp*πD²/4*Vcube  nous indique que l’énergie récupérable par une hydrolienne est proportionnelle:

1. à la masse volumique ρ du fluide (eau de mer 1 025 kg·m-3, (soit 800 fois celle de l’air)

2. au simple coefficient de performance Cp de la machine (env. 0.25 à 0.35 pour un maximum théorique de 0.4).

3. au carré du diamètre de son hélice (πD²/4)

4. au cube de la vitesse du courant (V3)

Aussi de manière évidente, il importe de développer un matériel aussi grand que possible (πD²/4), capable de résister aux courants marins les plus forts possible (V3). Inutile donc, dans les zones où le flot est très rapide, comme c’est le cas dans le Raz Blanchard, de s’acharner à optimiser à grands frais le rendement de quelques pour cent comme c’est trop souvent l’usage.

Dans l’ensemble, les projets hydroliens sont souvent dérivés de concepts étrangers destinés à des sites plus calmes, voire fluviaux, ils ne semblent pas pouvoir satisfaire à une exploitation sûre dans le Raz Blanchard en raison des très forts courants et de la houle qui y règnent. Or c’est justement par sa puissance que le Raz Blanchard constitue en France, et probablement en Europe, le gisement hydrolien le plus apte à être rapidement exploité de manière rentable.

C’est sur ce constat que j’ai élaboré une conception principalement basée sur l'assemblage modulaire d'hélices à pales fixes, bidirectionnelles, de fabrication rustique etfacilement démontables. Les six pales dessinées ci-contre ne favorisent pas le rendement, mais une courbe de puissance plus linéaire.

Un carénage extérieur, pouvant former tuyère participe au maintien mécanique des pales et favorise un bon écoulement en leur périphérie. Ces hélices sont couplées via une transmission hydraulique ou par courant redressé/continu, à des stations de puissance situées en milieu protégé répondant aux exigences de production d’un courant alternatif de qualité et à un coût raisonnable. L’idée principale est donc de collecter le plus économiquement possible une énergie, certes abondante, mais relativement diffuse et irrégulière pour la concentrer et la conditionner de façon à répondre au mieux aux besoins du réseau.

D’abord tourné vers un hydrolien spécifiquement adapté aux conditions évoquées plus haut, le projet d’invention a rapidement été décliné en plusieurs sous rubriques pouvant aussi concerner l’éolien, particulièrement à l’offshore. Dans les deux cas, le captage de l’énergie et son transport comportent des similitudes et peuvent être traités par voie hydraulique ou par courant redressé. Ce dernier mode de fonctionnement permet une grande simplification de la construction et de l’entretien des modules, ainsi que de s’affranchir des problèmes liés à leur couplage ; il optimise aussi le transport de l’électricité par les câbles sous-marins (pas d’effet capacitif). Outre un certain lissage de la production, ceci permet de mutualiser facilement les lignes d’évacuation de l’énergie, l’adoption de lignes communes, donc moins nombreuses entre la zone de captage et la terre, promet des économies considérables en termes de pose (env. 1 M€/km) et de maintenance. Cela représente aussi

moins de gêne et de restrictions pour les autres usagers de la mer.

En 2008, ce concept a été concrétisé et expérimenté avec succès, sans mon accord,mais légalement toutefois, par le constructeur HYDROHELIX  avec son prototype Sabella D03. Et ce, en rupture avec ce qu’il présentait précédemment. Faisant preuve d’une ténacité que je ne peux cependant que saluer, ce n’est qu’en 2015 qu’il parvient à installer dans le Fromveur la machine Sabella D10, extrapolation de la D03, en partenariat avec ENGIE (ex GDF SUEZ). Les courants dans le Fromveur, entre Ouessant et la côte,  sont toutefois bien inférieurs à ceux du Raz Blanchard et risquent de rendre plus aléatoire la rentabilité de la production. Vers 2011, la société GUINARD (spécialisée dans les pompes) a développé un projet reprenant certaines idées présentées antérieurement dans le volet hydraulique de mon C.U. Il s’agit dans ce cas de la transmission par voie hydraulique de l’énergie en milieu protégé. Son projet en partenariat avec certaines des iles anglo-normandes semble faire cependant long feu.

Conformément à la loi, et avec l’espoir qu’EDF m’aide au moins financièrement à déposer des brevets correctement protégés en en devenant co-inventeur, j'ai d'abord présenté ces idées à la R&D d’EDF  à l’automne 2002 puis remis le texte du C.U. en fin d’année 2002 au directeur de la centrale nucléaire de Flamaville, représentant mon employeur EDF. Ce n’est que sept longs mois plus tard, donc en juillet 2003, que le nouveau directeur de la centrale de Flamanville me retourne le document en notifiant qu’EDF est non intéressée.

Entre temps, en mars 2003, inquiet de ne pas avoir de retour d’information pendant plus de deux mois, j’ai pris l’initiative, avec le concours d’un cabinet de conseil en propriété industrielle, de protéger l’ensemble de mon invention sous la forme plus économique d’un Certificat d’Utilité, hélas pour une durée réduite à 6 ans. Curieusement, l’ancien directeur d’unité qui a quitté ses fonctions à la tête du CNPE de Flamanville début 2003 s’est dès lors fortement impliqué lui-même dans l’hydrolien et a joué un rôle important dans le choix et la création de la ferme hydrolienne de Paimpol.

Aujourd’hui, sous les injonctions de Bruxelles, semble-t-il, l’entité EDF-GDF a éclaté en de multiples sociétés.  Le projet a donc été présenté à ce qui représenterait maintenantEDF, ENGIE (ex GDF-SUEZ séparé d’EDF en 2007), RTE (filiale d’EDF pour la Haute Tension depuis 2000), ERDF (filiale d’EDF depuis 2008, elle reprend les activités préalablement assumées par EDF- GDF Distribution et EDF Réseau Distribution), enfin, EDF Energies Nouvelles (filiale 100% EDF depuis 2011).

Or parmi les revendications du C.U. qui reprennent les points clés de l’invention,figurent la production de courant continu/redressé et le transport du courant de plusieurs modules par un seul câble. Cette disposition est explicitement reprise par Open Hydro/DCNS/EDF depuis 2010 comme en témoignent les illustrations vidéo qu’elle diffuse.

Les films d’animation antérieurs, dont je dispose, montrent clairement l’utilisation d’un câble vers la terre par machine.

Outre les éventuelles 3000 hydroliennes, cette disposition intéresse également les champs de dizaines d’éoliennes offshores prévues en Manche et Atlantique; pour le moment entre 60 et 100 prévues sur les sites du Tréport et de Noirmoutier. Mais à terme, une demi douzaine de sites est éligible. Les câbles sous-marins seraient ceux de RTE et transporteraient le courant continu entre les champs éoliens et la terre ou un poste de transformation offshore, conformément à certaines des revendications inscrites dans le Certificat d’Utilité.

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