L’usage de clump weights à destination des systèmes d’ancrage

Energy

Mardi, Février 26, 2019

Les systèmes d’ancrage permettent d’assurer la stabilité des plateformes flottantes face aux éléments auxquels elles seront confrontés à l’image du vent, de la houle mais aussi des courants et du biofouling. Pour cela, les systèmes d’ancrage doivent être conçus et designés de manière spécifique, il doivent également faire l’objet d’une maintenance et d’un monitoring efficace. Le choix des matériaux est d’une importance cruciale, en effet un manque de fiabilité du système d'ancrage peut menacer la viabilité du projet et engendrer des coûts et des retards importants.

En complément de leur utilisation dans l’industrie pétrolière et gazière, où ils assurent la stabilisation des unités de forage, des plateformes de production, mais aussi des unités de stockage, les systèmes d’ancrage sont dorénavant utilisées dans le secteur des énergies renouvelables. Le développement rapide de l’éolien offshore exige des solutions de plus en plus innovantes et diversifiées. Plusieurs projets se tournent aujourd’hui vers le développement de l’éolien flottant, technologie plus compétitive dès lors que l’on rencontre des profondeurs plus importantes. Ici aussi un système d’ancrage fiable et robuste est primordial pour assurer la stabilité des flotteurs et d’optimiser la production électrique des turbines.

Le système d’ancrage est principalement composé de chaînes et/ou de lignes synthétiques/nylon, d’ancres et de connecteurs. Ces différents éléments sont connectés à la plateforme par des systèmes de connecteurs, de fairleads ou de chain stoppers. Il peut aussi comporter des modules de flottaison, des clump weights , ainsi que différents éléments de raccordement ( H links , Y links...).

Le développement des technologies offshore continue de progresser, due à la croissance de la demande énergétique et du développement d’installations sous-marines plus complexes. Ces éléments constituent aussi de réels défis pour les technologies d'ancrages qui doivent conserver un niveau de fiabilité élevé tout en répondant à des contraintes économiques, techniques et de viabilité dans le temps.

 

Aspects fondamentaux et importance des systèmes d’ancrages offshore

Bien que l’ensemble des systèmes d’ancrage soit composé d’éléments similaires, ils se différencient beaucoup par leur conception, la plupart d’entre eux étant spécialement pensés pour le projet auquel ils s’intègrent, en tenant compte des données bathymétriques et océano-météorologiques (metocean), ainsi que du design de la plateforme. Les chaînes d’ancrage (l’option la plus couramment choisie pour des ancrages permanents en eaux peu profondes, jusqu’à 100 m), les lignes textiles ou nylon, les connecteurs et les ancres en constituent les éléments fondamentaux. Ce sont par ailleurs, les facteurs environnementaux tel que le vent, les vagues et les courants qui conditionnent le choix des différentes composants et leur dimensionnement.

Les systèmes d’ancrage les plus communément utilisés sont les systèmes caténaires, taunt leg, semi taunt et spread. Certains systèmes d’ancrage déployés dans l’industrie Oil and Gas peuvent aussi être associés à un système de positionnement dynamique.

Bien qu’il existe déjà un large éventail de solutions d’ancrage, déjà déployés sur le marché oil and gas, ce domaine doit maintenant répondre à de nouveaux besoins et challenges induits par le développement rapide des énergies marines renouvelables (EMR), plus particulièrement au niveau de l’éolien offshore flottant. On retrouve parmi ces différents défis, un besoin important de réduction des coûts, de s’adapter à des profondeurs plus faibles, mais aussi la nécessité de réduire l’empreinte des systèmes d’ancrage en limitant leur taille.

Les industriels du secteur sont conscients de tous ces défis et s’efforcent de développer des ancrages toujours mieux conçus, capables d’apporter des solutions simples et durables pour répondre à l’ensemble de ces nouvelles exigences tout en conservant une enveloppe budgétaire raisonnable. Les clump weights, par exemple, font partie de ces solutions. L’usage de clump weights peut s’associer à des ancrages de conception traditionnelle pour contribuer à la reprise des efforts qu’exerce le système d’ancrage sur la plateforme. Par exemple pour Floatgen (la première éolienne offshore flottante française), la conception avec clump weights a été retenue comme la solution d’ancrage la plus optimale. Actuellement, d’autres entreprises en phase de développement ou de construction de leurs projets ont également opté pour cette solution.

 

Des clump weights en fonte, pour de meilleures performances offshore

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En fidèle partenaire du secteur des énergies marines renouvelables, FMGC s’est engagée à contribuer au développement du secteur par la création de solutions de lestage innovantes. Les clump weights ont été créés pour proposer une solution fiable permettant d’optimiser les coût de revient des systèmes d’ancrage.

Les clump weights de la FMGC sont fabriqués en fonte EN-GJL-200 disposant d’une densité de 7,1. lls sont conçus pour contrebalancer les forces verticales qui s’exercent sur l’ancre et minimiser les mouvements de la structure flottante en assurant les forces de rappel. Il en existe deux modèles :

  • La configuration «distribuée» consiste en un ensemble de plusieurs clump weights, répartis sur un segment de la ligne d’ancrage. Cette configuration permet d’optimiser l’efficacité et le coût de la solution grâce à la récupération proportionnelle des efforts et à un dimensionnement précis.
  • La configuration «mutualisée» consiste en un lest (clump weight) attaché en un point précis de la ligne d’ancrage. Cette configuration permet de neutraliser uen partie de l’impact du vent et des vagues, et d’ainsi réduire les tensions sur la ligne d’ancrage.

FMGC est capable d’adapter ses clump weights à chaque projet et de proposer des designs spécifiques en prenant en considération le poids cible, le diamètre des maillons de la chaîne ou encore les moyens d’installation disponibles.

 

Voir les études de la FMGC sur le comportement de la fonte en milieu marin

 

Les équipes de la FMGC peuvent développer et fournir des clump weights dimensionnés spécifiquement et conçus pour répondre aux impératifs spécifiques de vos projets. Nous pouvons également mener l’ensemble des simulations numériques mais aussi des tests et validation à échelle permettant d’assurer la capacité des clump weights à résister aux efforts qui leur seront appliqués en conditions opérationnelles.

 

Jusqu’à maintenant, ce produit a été considéré comme un des composants de l’ancrage des installations suivantes :

Des clump weights pour l’ancrage des éoliennes flottantes

Considérées comme l’une des technologies offshore les plus fiables pour exploiter les importantes ressources éoliennes en eaux profondes, les éoliennes flottantes impliquent de disposer d’une solution d’ancrage extrêmement fiable, capable d’assurer leur fonction pendant plus de 20 ans.

Des clump weights pour l’ancrage des systèmes houlomoteurs

La technologie houlomotrice est encore peu développée bien qu’elle soit prometteuse et à même de contribuer au mix d’énergies renouvelables. Concevoir un système d’ancrage pour un convertisseur houlomoteur est un vrai défi en raison des sollicitations importantes auxquelles ces systèmes sont confrontés par la houle et particulièrement dans des zones de faible profondeur. Dans ce type de contexte, des clump weights peuvent apporter davantage de stabilité et garantir ainsi le bon fonctionnement du système.

Des clump weights pour l’hydrolien fluvial

La technologie liée à l’hydrolien flottant reste encore à l’étape de concepts et de prototypes, cependant de nombreuses recherches sont en cours. Mais là encore, la question de la stabilisation des fondations et la méthodologie d’installation sont des points essentiels et rendant cruciale l’utilisation d’un système d’ancrage particulièrement résistant.

Des clump weights pour l’aquaculture offshore

L’aquaculture offshore est un secteur en forte croissance, où les fermes aquacole deviennent de plus en plus grandes afin de répondre à une demande en pleine expansion. Devenant ainsi plus grandes et plus larges, ces plateformes ont besoin de systèmes d’ancrages adéquats dans des profondeurs souvent limités et qui permettent de déplacer des fermes piscicoles à une certaine distance en mer. Comme ces installations sont implantées dans des eaux plus profondes traversées par des courants océaniques plus puissants, elles ont besoin de systèmes d’ancrage spécifiques. Les clump weights peuvent aussi s’intégrer avec succès dans ces configurations.

 

Le développement rapide des énergies marines renouvelables (EMR) et le nombre croissant de projet éolien offshore, en particulier d’installations d’éoliennes flottantes, devraient favoriser l’innovation des technologies d’ancrage. La diversité de ces différents projets implique en effet le développement de solutions d’ancrage innovantes et spécifiques.

Depuis de nombreuses années, l’industrie pétrolière et gazière utilise des clump weights, cependant elle a dû faire face à un certains nombres de problèmes et défaillances, à l’origine de la mauvaise réputation de cette technologie. FMGC a su tenir compte de ces constats passés pour créer une solution plus fiable et adaptée, répondant aux enjeux du secteur, permettant de contribuer au développement du secteur et des technologies associées tout en gardant une maîtrise des coûts




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