Simulateur hydrolien

Comprendre le simulateur HydreManche®

Ce simulateur est un outil pédagogique. Il ne prédit pas la production réelle d’un site donné, mais il aide à comprendre les ordres de grandeur essentiels de l’hydrolien.

Il montre notamment que :

la puissance récupérable dépend très fortement de la vitesse du courant ;
les efforts mécaniques exercés sur les structures augmentent eux aussi rapidement ;
une puissance nominale annoncée en MW n’a de sens que si elle est associée à une vitesse nominale ;
la production annuelle dépend de l’ensemble des variations de marée, et non d’une simple vitesse moyenne.

Dans les modes d’affichage courts — marée, jour ou semaine type — la vitesse maximale du site peut être réglée par curseur. Ces représentations sont donc volontairement schématiques : elles servent d’abord à comprendre les effets de la vitesse sur la puissance et les efforts mécaniques.

Le mode Année, bien qu’encore simplifié, se rapproche davantage d’une lecture de site : il s’appuie sur des valeurs représentatives d’un secteur de fort courant proche de la pointe de Goury / Raz Blanchard.

Le point physique central est le suivant : la puissance varie approximativement avec le cube de la vitesse du courant, tandis que les efforts mécaniques varient avec le carré de cette vitesse.

Ainsi, un site à courant modéré peut présenter un intérêt technique ou expérimental, mais seuls les sites disposant de vitesses élevées, régulières et exploitables peuvent raisonnablement viser une rentabilité industrielle.

Les résultats affichés doivent donc être lus comme des ordres de grandeur. Ils ne remplacent ni une étude hydrodynamique détaillée, ni une étude de productible, ni un dimensionnement industriel.

Hydrolien : puissance installée ou production réelle ?

Installer 1 MW ne signifie pas produire 1 MW en continu.
La Programmation Pluriannuelle de l’Énergie (PPE) fixe des objectifs en mégawatts installés (MW).
La production réelle se mesure en mégawattheures produits (MWh).

En hydrolien, l’écart peut être significatif.

Pourquoi la production varie fortement

La puissance instantanée d’une hydrolienne s’écrit :

P = ½ × ρ × C_p × A ×V³

avec la surface balayée par le rotor A = π × D² / 4

Elle dépend:

– de la masse volumique (ρ) de l’eau de mer (env. 1025 Kg/m³),

– du rendement (Cp) de la machine (par ex. 0.25),

–de la surface balayée par le rotor (A), proportionnelle au carré du diamètre du rotor (D²),

– et surtout du cube de la vitesse du courant (V³).

Ainsi, si la géométrie et les caractéristiques de la machine évoluent peu à court terme, la vitesse du courant devient le paramètre déterminant de la puissance instantanée. Une variation modeste de vitesse entraîne une variation très importante de puissance. En mer, la vitesse du courant varie de manière cyclique sous l’effet des marées (cycles lunaires et solaires).
La puissance instantanée varie donc fortement au cours du temps, car elle dépend du cube de la vitesse (V³).
La production annuelle résulte de l’intégration de ces variations successives, et non d’un simple calcul fondé sur la vitesse moyenne du courant.

Ce que montre ce simulateur

La production dépend du cube de la vitesse (V³).
L’effort structurel varie essentiellement avec le carré de la vitesse (V²).
La vitesse nominale (Vnom) conditionne la valeur annoncée en MW.
Une puissance nominale (Pnom) annoncée sans vitesse nominale (Vnom) associée n’a pas de signification physique exploitable.
Pour comprendre ce que ce modèle simplifie et ce qu’un site réel ajoute comme contraintes, voir la page 👉Compléments techniques.

Mode d’emploi rapide

Commencez par régler les principaux paramètres de la turbine et du site dans la colonne de gauche : puissance nominale, vitesse nominale, diamètre ou surface de rotor, coefficients retenus et prix du MWh.

Choisissez ensuite la période d’observation : marée, jour, semaine type ou année. Les modes courts servent surtout à comprendre les effets immédiats de la variation du courant. Le mode Année permet une lecture plus globale de la production estimée.

Comparez les courbes et indicateurs affichés : vitesse du courant, puissance injectée, efforts structurels, énergie produite et facteur d’utilisation. L’objectif est de visualiser comment une même machine peut donner des résultats très différents selon la vitesse du courant et les hypothèses retenues.

Les icônes d’aide (?) apportent des précisions sur les notions techniques importantes : puissance nominale, vitesse nominale, coefficients Cp / Ct, efforts mécaniques, production annuelle et limites du modèle. Il est recommandé de les consulter lors de la première utilisation.

Hydrolien — Simulateur V²/V³ (v07a CLEAN)

Simulateur hydrolien — vitesse, effort et puissance

Lang

Comparer la vitesse du courant, les efforts sur la structure et la puissance récupérable.

Vitesse maximale du site à 100 % (m/s)

Vsite(100%) = 4.20 m/s

Amplitude marée (coef 20 à 120)

Amplitude = 70% · coef 84

Échelle de temps

Puissance nominale Pnom (MW)

Pnom = 1.0 MW

Vitesse nominale Vnom (m/s)

Vnom = 3.50 m/s

Coefficient de performance Cp

Cp = 0.40

Rendement hydrodynamique du rotor.

Diamètre du rotor D (m)

Calculer D pour atteindre Pnom à Vnom

D = 19.5 m → Surface A ≈ 299 m²

D recalculé automatiquement selon Pnom, Vnom et Cp.

Coefficient de poussée (Ct)

Coefficient de poussée Ct = 1.20

Effort de poussée du rotor.

Inclure structure (approx.)

Effet de structure (× rotor)

Effet de structure ≈ 1.0 × celui du rotor

Paramètre simplifié à affiner selon la conception. La mutualisation de plusieurs machines sur un même support peut réduire ce facteur par machine.

Effort max (scénario) :
Moment max (scénario) : (bras z ≈ 0.7×D)

Prix (€/MWh)

Prix = 100 €/MWh

Puissance moyenne (fenêtre)

Facteur d’utilisation (fenêtre)

— %

Estimation fondée sur la puissance moyenne de la fenêtre affichée.

Lecture instantanée (curseur vertical)

Vitesse instantanée

m/s (±), km/h, nd

Puissance injectée

pics “flash”

Voir le calcul

Effort structural ~ V²

tonnes (≈ t)

CA instantané

€/h (P×prix)

Axe vertical de lecture

Position = 50% • V=— m/s • P=— MW • F=— kN

Lorsque la production devient une question structurelle

Le simulateur met en évidence un compromis fondamental : améliorer la régularité de production conduit souvent à accroître les efforts mécaniques supportés par les structures. Il visualise les effets des variations du courant sur les efforts mécaniques et sur la puissance récupérable.

Dans les zones de très fort courant, la question n’est donc plus uniquement énergétique — elle devient structurelle.
Comment implanter durablement des machines de grand diamètre dans des conditions hydrodynamiques extrêmes ? Le principe du radier HydreManche s’inscrit dans cette réflexion.

👉 Découvrir l’approche structurelle

Limites du simulateur

Ce simulateur est un outil pédagogique destiné à illustrer des ordres de grandeur liés aux courants de marée, aux efforts exercés sur les structures, à la puissance hydrolienne récupérable et à la production estimée.

Il ne remplace ni une étude hydrodynamique détaillée, ni un dimensionnement industriel, ni des essais en conditions réelles, ni une étude de productible ou une prévision contractuelle de performance.

Les résultats affichés reposent sur des hypothèses simplifiées. Celles-ci sont précisées dans les compléments techniques et doivent être interprétées comme des éléments de compréhension, non comme des données de conception ou de garantie.