3DExperience World 2023: une pompe houlomotrice

A l’occasion du salon 3DExperience World 2023 on a expliqué comment les entreprises peuvent utiliser la plateforme cloud 3D Experience pour déterminer leur empreinte carbone dès la phase de développement de leurs produits.

Mots clés: #3D, #CO2, #Dassault, #salon

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( Photo: LDS )

ENGINEERINGNET.BE - Basée à Santa Fe, la société Ocean-based Climatic Solutions a développé une ‘cheminée’ souple, qui est suspendue à une bouée et permet de ‘pomper’ de l’eau à plus de 200 m de profondeur vers la surface. Et ce en exploitant uniquement l’énergie de la houle. L’eau plus froide refroidit la couche en surface.

Parallèlement, elle fait remonter des nutriments dont le phytoplancton peut se nourrir. Grâce à la lumière près de la surface, le plancton absorbe aussi du CO2 par photosynthèse et peut se développer rapidement. Au point de doubler sa masse en 24 heures. D’autres organismes marins peuvent alors se nourrir à leur tour du plancton. Le système mesure en temps réel la séquestration de carbone qu’il produit.

Grâce à ce procédé relativement neutre en CO2, les entreprises peuvent prétendre à des crédits CO2/certificats CO2 pour compenser leurs excédents d’émissions de CO2.

La plateforme cloud 3D Experience permet de déterminer l’empreinte carbone dès la phase de développement des produits, ce qui permet de la compenser avec des ‘crédits carbone’ », indiquent Philip Kithil et Philip Fullam chez Ocean Based Climatic Solutions. (©LDS)

Upwelling 
Ocean-based Climatic Solutions a été fondée en 2005 après l’ouragan dévastateur Katrina. Dès cette époque, les initiateurs cherchaient un moyen d’exploiter ce qu’on appelle ‘l’upwelling’, à savoir la remontée des eaux profondes et froides vers la surface. Ce phénomène se produit surtout le long de certaines côtes et est engendré par les flux marins et le climat.

« Si l’on parvenait à faire baisser la température superficielle des océans de 2 °C, on réduirait sensiblement le risque d’ouragans », explique Philip Fullam (73), cofondateur de la société. Depuis le début, cet entrepreneur/consultant a dirigé l’équipe d’ingénieurs qui a dessiné, testé et fabriqué la pompe basée sur l’upwelling.

Il est en outre président de Reytek Equipment, un atelier d’usinage de métaux basé à Albuquerque et spécialisé dans les équipements de salles blanches en inox pour le secteur médical et pharmaceutique. Mais il trépignait d’impatience car « il n’existait pas de base économique pour un tel projet. » Désormais, l’entreprise viserait le dessalement de l’eau de mer à haute pression. Récemment, les possibilités des crédits carbone ont remis en avant la technologie de l’upwelling.

Le pompage continu de milliers de litres d’eau, jour après jour, tout simplement en profitant de la houle … « Si l’on peut remonter l’eau froide des profondeurs vers la surface, on peut simultanément remonter des nutriments des couches inférieures. Le plancton, grand consommateur de CO2, peut se nourrir de ces nutriments et attirer à son tour d’autres organismes marins. »

Bouée et cheminée 
La bouée est un cylindre qui tient dans un conteneur standard de 40 pieds et pèse environ 1.000 kg. Le prototype est en métal. Dans une prochaine génération, l’enveloppe externe sera en composite de fibre de verre avec une structure interne en inox.

La bouée est surmontée de panneaux solaires PV renforcés. Ils alimentent les capteurs et les instruments pour la localisation et la liaison satellite, mais produisent aussi des données en temps réel nécessaires à toute la gestion de la séquestration du carbone. La bouée a été conçue pour des vagues de 1 à 3 m de haut. Fullam a calculé que le système peut ainsi aspirer 3 m3 d’eau par vague.

Si la houle est plus forte, la bouée passe sous les vagues. La cheminée se compose d’une longue toile de polyester enduit de 7 m de large qui est repliée et cousue en forme de tube d’environ 1,9 m de diamètre. Le tube de 200 m de long est plus large en haut qu’en bas. Un lest en acier d’environ 1,25 tonne est suspendu à l’extrémité inférieure du tube.

Celui-ci permet de maintenir le tube à la verticale dans l’eau. En partie haute, le tube est accroché à un châssis carré fixé à la bouée par un câble de 5 m de long. Ce châssis comporte un ‘évent unidirectionnel souple’. Quand la bouée monte, cet évent se ferme, ce qui fait remonter la colonne d’eau dans le tube. Quand la bouée descend, l’évent s’ouvre et déverse l’eau remontée vers l’extérieur en surface.

Belgian Connection 
La bouée est larguée en mer sur son site à partir d’un bateau ou d’un ponton. La toile, qui est enroulée autour de la bouée, se déroule d’elle-même sous le poids de sa base en acier. La bouée tourne ainsi autour de son axe. Une ‘butée’ à chaque extrémité de la bouée maintient la toile en place lors du déploiement et l’empêche de s’emmêler.

A l’avant de ces butées, des aubes ralentissent le déploiement pour mieux contrôler l’opération. La toile de polyester enduit est similaire à ce qu’on utilise pour des bâches de camions. Le fournisseur est la société belge Sioen, leader mondial des textiles techniques enduits. Fullam prévoit que la matière de la toile, qui pèse plus de 800 kg, aura une durée de vie de deux à trois ans.

« Plus tard, nous opterons peut-être pour le Dyneema qui pourrait atteindre cinq ans. » L’encrassement biologique intervient plutôt près de la surface où la lumière s’infiltre encore dans l’eau mais il peut aussi être un motif d’inquiétude même si le système comporte peu de parties mobiles.

Phase pilote 
Le prototype de la pompe houlomotrice, en instance de brevet, est encore en phase pilote. Le Centre GEOMAR a débloqué des fonds pour tester deux systèmes en situation réelle. Un premier système a été déployé à 140 nautiques au sud d’El Hierro (Canaries) en collaboration avec Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN) et l’Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC).

La cheminée de 200 m y a pompé quelque 3000 m³ d’eau par heure jusqu’à la surface. « C’est moitié plus que ce qui était prévu sur la base de la hauteur des vagues et de la période », a calculé Philip Kithil, managing director d’Ocean-based Climate Solutions. La houle permanente et la forme du tube génèrent un moment qui s’amplifie à mesure que la colonne d’eau remonte.

« Nous pouvons commencer à négocier des certificats CO2 avec des clients potentiels », dit Fullam qui prévoit qu’il faudra encore un an et demi avant que la société puisse vraiment prendre son envol commercial. En 2024, Ocean-based Climate Solutions, Inc. prévoit de fabriquer trois pompes 'upwelling' de 400 m de long pour les déployer au large d’Hawaï.

Les 'cheminées' dériveront librement dans l’océan. Mais elles seront de préférence larguées les unes près des autres (à un intervalle de deux milles). « La bouée est conçue pour pouvoir être fabriquée de façon aussi économique que possible », dit Fullam. Ainsi pourra-t-on la produire assez facilement à l’échelon local et limiter le transport.

Immédiatement au travail 
Ocean-based Climatic Solutions est très attentive à la question des coûts. Salvador Garcia, CRO (Chief Revenue Officer), a expliqué que sa société a recours à SolidWorks et 3D Experience Works depuis le début pour développer sa solution. « Comme tout se passe dans le cloud, nous ne devons pas nous charger de la maintenance et de la sécurité. Nous avons accès à toutes les applications dont nous pourrions avoir besoin. Nous avons donc pu nous mettre immédiatement au travail. »