Thèse Etude du Vieillissement Électro-Mécanique des Câbles Dynamiques Dédiés aux Plateformes Offshores Flottantes pour les Énergies Marines Renouvelables H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Titulaire d'un Master 2 ou d'un diplôme d'ingénieur, l'étudiant devra avoir des compétences dans les domaines suivants:
- Physique appliquée (matériaux isolants, thermique, mécanique des fluides, modélisation,...)
- Instrumentation, électronique de base...
- Notions de simulation par des méthodes numériques

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes
Laboratoire de recherche : IES - Institut d'Electronique et des Systèmes
Direction de la thèse : Petru NOTINGHER ORCID 0000000203697208
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-04T23:59:59

La stratégie énergétique mondiale et européenne s'est tournée depuis quelques décennies vers la production d'énergies renouvelables, notamment l'éolien et le photovoltaïques. Ainsi, la loi sur la transition énergétique prévoit de porter la part dénergies renouvelables à 32 % de la consommation totale d'énergie d'ici à 2030. De par sa position stratégique en terme de taille de domaine maritime, la France s'est vue demander par l'UE des objectifs de production en Énergie Marine Renouvelable (EMR) à 40 GW d'ici à 2050 (contre seulement 1,5 GW en 2024). Ainsi, depuis quelques années on constate au niveau mondial une émergence de projets offshore de centrales éoliennes et solaire flottantes. Le fait de rendre flottantes les installations offshore offre plusieurs avantages : une réduction des emprises sous-marines, de nouvelles opportunités d'installation dans des zones où les fonds marins sont profonds ou accidentés, des installations possibles en haute mer.
Le verrou technologique et scientifique principal des plateformes flottantes concerne le câble d'export de l'énergie produite. Bien que quelques installations offshores flottantes soient mises en service, chaque câble est un prototype. En effet, ces câbles de puissance sont soumis aux aléas de la houle ('câbles dynamiques') et doivent être simultanément souples et robustes. Par ailleurs, l'éloignement en haute mer (distance > 60 km) des fermes de production offshore nécessite de revoir la stratégie classique de transport de l'énergie en alternatif vers un transport en haute tension continue pour limiter les pertes dans les câbles. Peu de retours sur la fiabilité de ces câbles dynamiques sont disponibles et les standards de test pour la valider manquent. En ce qui concerne le transport d'énergie 'longue distance' en courant continu, il n'existe aujourd'hui dans le monde aucun projet qui soit encore réalisé.
Ces freins sont liés à la soumission des matériaux pendant le fonctionnement à des contraintes simultanées (électrique, mécanique, environnementales), où les effets de la composante mécanique et les effets combinés des trois contraintes sont difficiles à caractériser, appréhender et modéliser. Il s'agit, d'une part, des matériaux métalliques qui rentrent dans la composition du câble (conducteur, armure), mais également des matériaux diélectriques qui composent son système d'isolation. Ce sont ces derniers qui sont concernés par le sujet de thèse proposé.
Le travail proposé vise une étude complète des matériaux isolants des câbles dynamiques, mêlant à la fois les contraintes mécaniques subies par le câble, les contraintes électriques et les contraintes maritimes. Il comportera des aspects expérimentaux et de simulation liés à la mise en oeuvre de moyens d'essai, à l'évolution des propriétés des matériaux (recherche et définition de marqueurs de vieillissement) et à la mise en place d'une technique de caractérisation ultrasonore dédiée aux isolants électriques.

La stratégie énergétique mondiale et européenne s'est tournée depuis quelques décennies vers la production d'énergies renouvelables, notamment l'éolien et le photovoltaïque. Les premières centrales éoliennes et photovoltaïques ont majoritairement été implantées dans des zones terrestres assez peu favorables à des aménagements urbains ou agricoles. Une fois utilisés, la disponibilité de ces espaces s'est drastiquement réduits et de nouvelles centrales de productions ont été réalisées dans des zones agricoles, réduisant d'autant ces surfaces, ou dans des zones à proximité de villes ou villages engendrant des nuisances visuelles et sonores. Ainsi, la loi sur la transition énergétique prévoit de porter la part dénergie renouvelable à 32 % de la consommation totale d'énergie d'ici à 2030. Par ailleurs, de par sa position stratégique en terme de taille de domaine maritime, la France s'est vue demandée par l'UE des objectifs de production en Energie Marine Renouvelable (EMR) : 5 GW pour 2028, 18 GW pour 2035, 40 GW d'ici à 2050. En 2024, la part française d'éolien offshore n'était que de 1,5 GW, donc loin des objectifs fixés par l'UE. Du point de vue international, on observe la même tendance de l'augmentation drastique de la production d'EMR. Pour tenir les objectifs fixés, de nombreux projets d'éoliennes en mer se sont alors amorcés, mais ils ont été largement décriés par les pêcheurs locaux car les parcs éoliens offshore sont souvent situés dans des zones de pêche au chalut. Effectivement, les ancrages des éoliennes nécessitent des fonds marins peu profonds et peu accidentés, ce qui restreint les zones possibles d'implantation. Une piste pour éviter la réduction des zones de pêche est de réaliser des centrales flottantes, permettant ainsi de les installer plus au large, là où les fonds sont plus importants (implantation possible à plus de 100 m de fond). Ainsi, depuis quelques années nous voyons au niveau mondial une émergence de projets offshore de centrales éoliennes et solaire flottantes. Le fait de rendre flottantes les installations offshore offre plusieurs avantages : une réduction des emprises sous-marines, de nouvelles opportunités d'installation dans des zones où les fonds marins sont plus accidentés, des installations possibles plus au large, en haute mer. Cependant, une centrale flottante nécessite également une attention particulière, notamment au niveau de l'acheminement de l'énergie électrique. En effet, les câbles de puissance, initialement rigides (fixés aux supports sous-marins), sont désormais soumis aux aléas de la houle et doivent être simultanément souples et robustes. Par ailleurs, l'éloignement en haute mer (distance > 60km) des fermes de production offshore nécessite de revoir la stratégie classique de transport de l'énergie en alternatif vers un transport en haute tension continue pour limiter les pertes dans les câbles. Ainsi, si la production de câbles sous-marins rigides, en AC ou en DC, n'est à ce jour plus un frein au développement d'installations offshore ancrées au sol, il n'en n'est pas de même en ce qui concerne les installations flottantes. Bien que quelques installations offshores flottantes soient mises en service, chaque câble est un prototype et aucun standard international n'a encore été défini. Peu de retours existent sur la fiabilité de ces câbles. En ce qui concerne le transport de puissance 'longue distance' en DC, il n'existe aujourd'hui dans le monde aucun projet qui soit encore réalisé.
Ces freins sont liés à la soumission des matériaux pendant le fonctionnement à des contraintes simultanées (électrique, mécanique, environnementales), où les effets de la composante mécanique et les effets combinés des trois contraintes sont difficiles à caractériser, appréhender et modéliser. Il s'agit, d'une part, des matériaux métalliques qui rentrent dans la composition du câble (conducteur, armure), mais également des matériaux diélectriques qui composent son système d'isolation. Ce sont ces derniers qui sont concernés par le sujet de thèse proposé.
Le travail a pour but de réaliser une étude complète, mêlant à la fois les contraintes mécaniques subies par le câble, les contraintes électriques et les contraintes maritimes.