Produire de l’énergie à partir des vagues sous contrôle d'une solution d'automatisme programmable

Wave Star se consacre depuis 2003 au développement d'une technologie commerciale fiable de production d'énergie à partir des vagues. Avec son nouveau prototype de 500 kW, l'entreprise est devenue l'un des leaders mondiaux dans ce domaine. Après plus de trois ans de fonctionnement continu en mer, Wave Star a prouvé l'efficacité du concept breveté sur une machine d'essai à l'échelle 1:10. La machine a fonctionné jour après jour en pleine mer, bravant plus de 15 tempêtes, avec un minimum de maintenance. Il s'agit en soi d'une étape déterminante dans ce projet d'envergure internationale.

Un système de production d'énergie géré en temps réel

Dès le début, Wave Star a choisi Rockwell Automation comme fournisseur principal et utilise ses contrôleurs d'automatisme programmables (PAC) ControlLogix Allen-Bradley extrêmement puissants et néanmoins faciles à utiliser au cœur même de l'opération. Déjà testé et éprouvé dans des applications de production d'énergie au large et d'énergie verte, ControlLogix s'impose progressivement comme l'automate de prédilection. En septembre 2009, une section expérimentale de la machine de production d'énergie à partir des vagues de 500 kW a été installée en mer du Nord, au large du Danemark. Impressionnante avec ses 40 mètres de long et ses deux flotteurs de 5 mètres de diamètre, elle représente une version " test " réduite de la machine complète. Située à 300 mètres de Hanstholm (péninsule du Jutland) en mer du Nord par une profondeur d'eau de 7 m, elle est déjà reliée au réseau électrique. La machine complète aura une longueur de 70 m et sera équipée de 20 flotteurs. Laurent Marquis, directeur technique de Wave Star explique : " Contrairement à d'autres concepts de production d'énergie à partir des vagues, la machine Wave Star, qui repose sur une technologie standard offshore, ne constitue pas une barrière qui s'oppose aux vagues, mais flotte perpendiculairement au courant. Ainsi, les vagues déferlent sur toute la longueur de la machine et l'énergie est récupérée dans un processus continu. " De part et d'autre de la machine Wave Star, se trouvent un certain nombre de flotteurs hémisphériques semi-immergés. Lorsqu'une vague arrive, les flotteurs emportés par la crête se soulèvent, l'un après l'autre, jusqu'à ce que la vague retombe. Chaque fois qu'un flotteur se soulève, un piston pousse de l'huile hydraulique dans le système de transmission de la machine à une pression pouvant atteindre 200 bars. Cette huile entraîne un moteur hydraulique relié à un générateur produisant de l'électricité. Comme la longueur de la machine équivaut à plusieurs longueurs de vagues, les flotteurs fonctionnent en continu pour récupérer l'énergie et en assurer une production régulière. La machine dispose également d'une protection efficace contre les tempêtes, car lorsque les vagues atteignent une certaine hauteur, les flotteurs sont automatiquement soulevés hors de l'eau.

Une commande de procédé adaptée à des conditions aléatoires

Le concept peut sembler simple ; néanmoins compte tenu du caractère aléatoire des vagues en termes de hauteur, fréquence et longueur, un système de commande sophistiqué est indispensable pour pouvoir récupérer le plus d'énergie possible et ce, le plus efficacement. Le système de commande doit mesurer et gérer de multiples variables dans le système hydraulique telles que la vitesse, le mouvement, l'accélération, la pression et les charges, et y parvient grâce à un algorithme avancé, mis au point par Wave Star, qui tourne sur un contrôleur d'automatisme programmable ControlLogix Allen-Bradley de Rockwell Automation, éprouvé en milieu industriel et en pleine mer. La solution mise en œuvre par Wave Star, bien que simple, est extrêmement puissante et illustre de manière probante comment un ensemble de composants de commande, de visualisation et d'E/S provenant d'un même fournisseur peut fonctionner en parfaite corrélation afin d'atteindre l'objectif voulu. Cette solution offre non seulement les capacités de contrôle en boucle fermée requises par Wave Star pour maîtriser le processus de production d'énergie, mais elle procure aussi une visibilité claire du processus, tenant l'opérateur informé de toutes les variables et fonctions importantes.

Une technologie contribuant à optimiser la récupération d'énergie

" Le processus de régulation qui incombe à l'automate est extrêmement complexe ", explique Laurent Marquis. " Les multiples flotteurs et multiples paramètres d'entrée génèrent un énorme flux de données, que l'automate programmable doit parvenir à traiter le plus efficacement possible. " Les entrées/sorties FLEX I/O Allen-Bradley participent aussi de manière essentielle à l'architecture, reliant de nombreux points de données à l'automate programmable, tandis que la visibilité du processus, la saisie des données historiques et temps réel sont assurées par FactoryTalk View sur une interface homme-machine centralisée. La solution Rockwell Automation intègre également la technologie Powermonitor Allen-Bradley, utilisée pour récolter les informations relatives à l'énergie générée, telles que la charge et la qualité du courant. Transmises à l'automate programmable, ces informations contribuent à optimiser la génération d'énergie.

Réactivité et assistance technique de qualité

Rockwell Automation est partie prenante du projet depuis 2004 : son automate programmable ControlLogix Allen-Bradley est le cerveau caché derrière le processus, tout au long de son développement. " J'ai toujours apprécié la qualité du travail et les efforts que les équipes techniques de Rockwell Automation ont consacrés à ce projet " souligne Laurent Marquis. " L'assistance technique a été remarquable et les ingénieurs ont fait preuve d'un infatigable engagement. J'ai déjà eu l'occasion de travailler avec Rockwell Automation par le passé, dans le cadre de mes fonctions au sein d'autres entreprises, et l'éthique en matière d'assistance technique a toujours été la même. La très grande réactivité a également été un facteur déterminant " conclut-il.