Arup et WES créent un outil convexe pour présenter les avantages de réduction des coûts du béton pour l’énergie des vagues

Arup a découvert que le remplacement de l’acier par du béton pourrait réduire les coûts des convertisseurs d’énergie houlomotrice flottants de 20 %, dans le cadre d’un projet financé par Wave Energy Scotland (WES). De plus, un nouvel outil d’aide à la décision baptisé Convex a été développé pour aider les développeurs de dispositifs d’énergie houlomotrice à évaluer la faisabilité d’incorporer du béton dans leurs conceptions.

Photo montrant deux conceptions structurelles développées par Arup pour démontrer le potentiel de réduction des coûts en utilisant du béton (Avec l'aimable autorisation du groupe Arup)
Arup a développé deux conceptions structurelles pour démontrer le potentiel de réduction des coûts en utilisant du béton. A gauche, conception basée sur le dispositif CETO 6 – 1MW de Carnegie. À droite, conception basée sur le dispositif Waveswing 250kW d’AWS (Avec l’aimable autorisation du groupe Arup)

WES a entrepris de découvrir comment des matériaux alternatifs pourraient réduire le coût des convertisseurs d’énergie houlomotrice (WEC) afin de garantir que le secteur de l’énergie houlomotrice au sens large puisse adopter des innovations modernes, grâce à ses appels au programme de matériaux structurels.

Arup a été nommé pour relever ce défi et ouvrir des opportunités qui pourraient réduire le coût des WEC en recherchant, concevant, modélisant et testant l’utilisation de nouveaux matériaux structurels.

Les experts en matériaux et structures d’Arup ont conclu que le remplacement de l’acier par du béton pourrait réduire considérablement le coût actualisé des WEC flottants jusqu’à 20 %.

Le béton bénéficie également d’être plus durable que les matériaux conventionnels, y compris l’acier, et avec une chaîne d’approvisionnement locale existante en Écosse, son utilisation augmenterait la valeur locale, selon Arup.

De plus, l’utilisation de béton se traduirait généralement par un taux de carbone incorporé inférieur à celui de l’acier en fonction du niveau de contenu recyclé.

Pour promouvoir une meilleure compréhension du potentiel du béton, Arup est allé au-delà de la portée du projet pour créer un outil numérique d’aide à la décision, nommé Convex, afin d’aider les développeurs de dispositifs d’énergie houlomotrice à évaluer la faisabilité d’incorporer du béton, à moindre coût, conceptions plus résistantes et plus durables.

Tim Hurst, directeur général de WES, a déclaré : « Le développement de l’outil Convex d’Arup permettra aux développeurs de dispositifs d’énergie houlomotrice d’explorer facilement les avantages potentiels de l’incorporation du béton en tant que matériau structurel dans leurs solutions de conception. L’outil donne accès à une mine de connaissances sur la conception avec du béton grâce à une interface attrayante et la carte de la chaîne d’approvisionnement basée sur le SIG identifie le potentiel de fabrication ».

Tout au long du projet, Arup a déclaré avoir mené un examen à l’échelle du secteur des principales conceptions de dispositifs en acier pour démontrer le potentiel de réduction des coûts. En étroite collaboration avec deux développeurs d’appareils, Carnegie Clean Energy et AWS Ocean Energy, la société a développé des conceptions structurelles pour leurs WEC flottants en utilisant du béton.

Selon Arup, elle a effectué des tests physiques à grande échelle pour démontrer les performances de la nouvelle conception, qui incorporait un nouveau détail de connexion en béton développé par la société.

Pour assurer la conception pour la fabrication, Arup s’est également engagé avec BAM, un entrepreneur offshore expérimenté. En plus de fournir des informations précieuses sur les techniques de construction en béton de pointe et les opportunités de gains d’efficacité, BAM a fourni des calculs de coûts indépendants qui ont validé les conclusions d’Arup.

Convex rassemble les connaissances acquises tout au long du projet et les rend facilement accessibles au secteur de l’énergie houlomotrice.

L’outil numérique permet aux développeurs d’utiliser les données recueillies et d’explorer comment l’utilisation du béton dans leurs conceptions se compare aux solutions en acier.

Sa valeur réside dans sa flexibilité, offrant des résultats sur mesure concernant la faisabilité, le coût, l’impact carbone et la construction, sur la base d’une gamme de variables qu’un développeur peut saisir sur son dispositif en béton proposé, telles que sa masse, son volume immergé et la flottabilité cible, a dit Arup.

C’est une croyance commune que l’utilisation de béton pourrait avoir un effet néfaste sur le carbone incorporé d’un dispositif d’énergie houlomotrice. Pour les deux conceptions réalisées par Arup, cela s’est avéré ne pas être le cas. Après trois ans ou en aussi peu que six mois, les dispositifs houlomoteurs en béton peuvent devenir négatifs en carbone malgré une durée de vie prévue de 25 ans, selon Arup.

En outre, les spécialistes de l’économie circulaire d’Arup ont aidé à développer des conseils pour les évaluations du cycle de vie dans le contexte des dispositifs d’énergie houlomotrice à utiliser dans Convex.

Le guide comprend des calculs de haut niveau de l’impact relatif du carbone entre les dispositifs en béton et en acier, démontrant que le béton peut avoir moins d’impact que l’acier. Cette fonctionnalité critique est censée permettre aux développeurs d’appareils de prendre des décisions éclairées pour des conceptions WEC plus durables.

Alexandre Pichard, CTO chez Carnegie Clean Energy, a déclaré : « Convex est un excellent outil pour les développeurs de technologies de l’énergie houlomotrice qui souhaitent évaluer rapidement la faisabilité d’une conception utilisant du béton pour leur WEC. L’outil est intuitif et fournit des résultats faciles à comprendre. La conception concrète peut permettre une réduction significative du LCOE pour les WEC et cet outil facilitera cette transition ».

De plus, Convex comprend une carte interactive de la chaîne d’approvisionnement pour faciliter l’évaluation des emplacements des ports écossais où des WEC en béton peuvent être fabriqués et la capacité de la chaîne d’approvisionnement en béton pour permettre la production en série en Écosse.

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