Simulation numérique de l'interaction entre sillages d'éoliennes et effets côtiers

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement.

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Simulation numérique de l'interaction entre sillages d'éoliennes et effets côtiers

Lorsqu'une éolienne est en fonctionnement, elle crée en aval une zone de vent perturbé, appelée sillage. Ces sillages sont cruciaux à caractériser lors de l'installation d'un parc éolien car ils dégradent la quantité d'énergie produite et la durée de vie des éoliennes situées en aval. Ils affectent également l'environnement local du parc, modifiant potentiellement le comportement de la faune et les conditions météorologiques locales.

Améliorer la production et la durée de vie des parcs éolien tout en limitant leurs impacts environnementaux nécessite de pouvoir prédire ces phénomènes de sillages. En tant qu’institut de recherche engagé dans la transition énergétique, IFP Energies nouvelles (IFPEN) et plus particulièrement son département Mécanique des fluides, mène des travaux de recherche pour mieux comprendre les caractéristiques des sillages éoliens et ce à différents degrés de fidélité.

Les sillages sont des phénomènes complexes, qui dépendent notamment des conditions atmosphériques et du terrain au-dessus duquel ils évoluent. A l’heure actuelle, les modèles de sillage simplifiés utilisés par les industriels pour le développement de parc se basent sur des comportements idéalisés, lesquels supposent en particulier un terrain plat et homogène. Dans les faits, les éoliennes (en mer ou sur terre) sont souvent installées proches des côtes. L’interface côtière est un terrain hétérogène, qui pourrait potentiellement modifier le comportement du sillage d’une éolienne.

Le modèle atmosphérique Meso-NH (Météo-France et LAERO), basé sur la méthode Large Eddy Simulations (LES), permet de modéliser des phénomènes atmosphériques complexes. IFPEN y a développé une modélisation des éoliennes en utilisant des méthodes aérodynamiques afin de simuler l’interaction entre sillages et atmosphère. Bien que cet outil ait un coût trop élevé pour être utilisé massivement dans le cadre d’une étude industrielle, il permet de simuler l’interface côtière et ses conséquences sur le comportement d’un sillage éolien. Grâce à l’analyse de ses résultats, il sera alors possible d’améliorer, à l’avenir, les outils simplifiés utilisés lors du développement de parcs.

Objectif du stage :

Ce stage vise à caractériser, à l’aide du modèle atmosphérique Meso-NH, les conditions de vent pour un terrain hétérogène représentatif d’une côte, et son influence sur un sillage d’éolienne.

Missions :

Bibliographie des études déjà effectuées afin de proposer un plan d’expérience pertinent.
Simulation d’un cas simple avec un changement de rugosité de surface et une éolienne, suivi d’une amélioration du réalisme de la simulation (flux de surface, orographie).
Étude de sensibilité entre certains paramètres à choisir selon la littérature (angle entre vent incident et trait de côte, gradient de rugosité…)
Post-traitement et analyse des résultats.
Communications avec l’équipe, rédaction d’un rapport, et, si les résultats le permettent, d’une publication scientifique.

Qualifications cherchées :

Étudiant·e en Master 2/école d’ingénieur (ou équivalent) en mécanique des fluides (aérodynamique) ou météorologie.

Bonnes bases en aérodynamique incompressible / écoulements atmosphériques.
Connaissance du langage python pour le traitement des résultats.
Esprit d’analyse.
Bon niveau d’anglais.
Seront également valorisés :
- Un intérêt pour la recherche
- Une connaissance/intérêt pour l’éolien
- Une connaissance de FORTRAN

Modalités pratiques :

Durée du stage : 6 mois pendant printemps/été 2025.
Lieu : IFPEN Rueil-Malmaison (92)
Indemnisation : 1130€/mois (brut)
Prise en charge à 65% des frais de transports en commun
Restaurant d’entreprise
Accessible aux personnes à mobilité réduite
Encadrement :
- Erwan Jézéquel (ingénieur de recherche)
- Pierre-Antoine Joulin (ingénieur de recherche)
- Paul Boumendil (doctorant)