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Projet FARWIND

Le projet FARWIND explore le potentiel de navires drones hydro-éoliens (FARWINDER) pour la production de carburant renouvelable à partir de la ressource éolienne en haute mer. Cette technologie est complémentaire des turbines éoliennes posées ou flottantes pour lesquelles l’exploitation de la ressource très au large (> 100 kms) n’est pas envisageable du fait des coûts élevés de raccordement et d’ancrage.

Le concept FARWINDER développé par Centrale Nantes est constitué d’un navire propulsé par le vent grâce à des voiles modernes (ailes rigides ou rotors Flettner). Sous le navire est installée une hydrolienne. Le courant-vitesse est ainsi transformé en électricité par l’hydrolienne. Grâce à une centrale chimique embarquée, cette électricité est utilisée pour transformer de l’eau en carburant renouvelable. Le carburant renouvelable peut-être du méthanol, de l’ammoniac (procédé Haber-Bosch) ou de l’essence de synthèse (procédé Fischer-Tropsch). A terre, ces procédés de production de carburant renouvelable sont aujourd’hui assez bien maitrisés avec des TRLs allant de 5 à 8 selon les filières. Le carburant produit est collecté par des transporteurs puis acheminé vers des ports pour y être vendu.

Une particularité de ce concept est que les flottes de FARWINDERs sont mobiles. La mobilité permet d’optimiser la performance énergétique par routage météorologique (comme pour les voiliers de course au large). Cette « quête du vent » permettra d’atteindre un facteur de charge de l’ordre de 80%, ce qui est 4 fois plus élevé que les éoliennes à terre. Ce facteur de charge élevé constitue un aspect clé de la viabilité économique.

Une autre particularité est que les FARWINDERs sont des drones, sans personnel à bord, ce qui constitue un deuxième aspect clé de la viabilité économique. Pour des raisons de sécurité, les flottes seront accompagnées par un navire de surveillance. Ce navire de surveillance sera également le tanker qui collectera le carburant quand les cuves des FARWINDERs seront pleines.

La technologie FARWIND produit du carburant renouvelable. A terme, les clients potentiels sont donc les énergéticiens et les majors de l’industrie pétrolière engagés dans une démarche visant à respecter les accords de Paris pour limiter le réchauffement climatique à 2°C. En effet, la substitution des carburants d’origine fossile par des carburants renouvelables neutraliseraient les émissions de ce secteur. Le marché est évidemment gigantesque, est-il besoin de rappeler que l’industrie pétrolière est parmi les plus grosses industries mondiales ?

Par rapport aux critères du développement durable de de l’ONU, la technologie FARWIND répondrait aux objectifs de développement durable suivant : énergie propre et coût abordable

(ODD 7), travail décent et croissance économique (ODD 8), industrie, innovation et infrastructure

(ODD 9), mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques (ODD 13), partenariats pour la réalisation des objectifs (ODD 17). La société humaine en général sera donc une grande bénéficiaire de l’innovation.

Les régions littorales dont la région Pays de la Loire seront aussi les grandes bénéficiaires de l’innovation puisque ce nouveau secteur de pointe sera source d’emploi. Pour la France et l’Europe, ce concept FARWIND favorisera une sécurité énergétique stratégique puisque la production de carburant serait moins dépendante des importations en hydrocarbures.

En conclusion, ce système constitue une innovation de rupture source de croissance bleue tout en abordant le problème du changement climatique. Cette innovation contribue aussi aux stratégies économiques et géopolitiques des régions littorales, de la France et de l’Europe

 

Le caractère INNOVANT

Le concept FARWIND présente plusieurs avantages par rapport aux autres sources d’énergie renouvelable.

  • D’une part, il produit une énergie stockable (carburant liquide) là où le solaire et les éoliennes à terre et en mer raccordées au réseau produisent une énergie variable fatale (électricité).
  • D’autre part, il permet d’augmenter d’un ordre de grandeur le gisement éolien en mer. En effet, le potentiel exploitable mondial pour les éoliennes offshore raccordées au réseau n’est que de 180 000 TWh ce qui correspond à 75% de la consommation énergétique mondiale prévue en 2050. La frontière géographique provient des importants coûts d’ancrage et de raccordement des structures au-delà de 100km, ce qui limite les zones géographiques pour l’installation. En éliminant les coûts d’ancrage et de raccordement, l’énergie du vent peut être exploitée dans toute son intégralité. Le gisement a été estimé

à 100 fois la demande prévue en 2050.

  • Enfin, l’exploitation du vent en haute mer évite les problèmes d’acceptation sociétale et les conflits d’usage dont souffrent souvent les autres sources renouvelables (NIMBYism).

En effet, la haute mer est désertique du point de la présence humaine. Un développement massif de la technologie FARWIND est donc tout à fait envisageable.

La technologie de rupture vient compléter la famille de technologies de récupération de l’énergie du vent dans la basse atmosphère en permettant l’exploitation de la ressource en haute mer.

En effectuant un calcul rapide en se basant plus proche des côtes ligériennes, et en admettant l’exploitation de 1% d’une bande de 1000km au large de Nantes dans des zones de vent fort, avec des navires de 2MW ayant un recouvrement de 1km², il a été évalué que la production d’énergie serait de 6000 TWh soit 10 fois la consommation énergétique française. L’importance stratégique est évidente pour une plus grande indépendance énergétique.

 

L’UTILITE de l’innovation

Le navire hydro-éolien répond aux objectifs mondiaux de lutte contre le changement climatique en décarbonant les sources d’énergie. Il va aussi dans le sens de la stratégie nationale de diversification des sources d’énergie en France pour améliorer la résilience. Enfin, localement, il rentre dans la stratégie Pays de la Loire de spécialisation de la région vers l’économie maritime.

Ce navire correspond donc aux vocations à diverses échelles : régionale, nationale et internationale. Finalement, il peut aussi répondre à un besoin des communautés isolées qui souhaiteraient une plus grande indépendance énergétique afin de faire baisser le prix de l’énergie importée. Certaines îles ont déjà vocation de développer des parcs d’énergies renouvelables pour répondre à cet objectif. Le carburant renouvelable produit par la technologie FARWIND pourrait leur permettre de lisser la production variable d’autres sources.

D’un point de vue technique, il correspond à un besoin de production à grande échelle de carburant à partir des énergies renouvelables. Des solutions émergent pour la production de carburant renouvelable à partir du surplus de production d’électricité (éolien, solaire, etc.), notamment en Allemagne. Cependant, la variabilité de ces sources est cause de difficulté du point de vue technique et économique. Le facteur de charge élevé du concept FARWIND permet de résoudre ces difficultés.

 

L’impact ENVIRONNEMENTAL de l’innovation

L’impact environnemental positif due la technologie FARWIND provient surtout de la baisse des émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère par le remplacement du carburant d’origine fossile par un carburant d’origine renouvelable. Rappelons que le secteur du transport et des autres usages des carburants représente 24% des émissions mondiales de gaz à effet de serre.

Il reste à quantifier l’impact de flottes FARWINDERs sur la biodiversité marine et sous-marine en haute mer. Néanmoins, ils ne devraient pas avoir plus d’impacts sur la biodiversité que les navires marchands ou de plaisance.

 

Consultez la page de l’équipe EMO du LHEEA qui présente le projet FARWIND

Voir aussi la vidéo du projet

 

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Utilité
Degré d innovation
Impact sur environnement

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