O uso contínuo de combustíveis fósseis já se mostrou deletério há anos, além de ser um meio energético finito. Por este motivo, a demanda atual e futura por sistemas de energia limpa é grande. Muito embora já existam diversas estruturas dedicadas a extrair energia do mar, o conceito em que se pretende trabalhar é inovador e de tecnologia nacional. Este tema foi desenvolvido inicialmente em uma abordagem teórica pelo então aluno de engenharia naval Daniel Prata Vieira e sua colega Ana Luísa Orsolini, como Trabalho Final do curso de Engenharia Naval e Oceânica da Escola Politécnica da USP, orientados pelo Prof. Dr. André Luis Condino Fujarra. Vieira & Orsolini (2011) [1] abordaram de uma forma diferente o tema de geração de energia por ondas do mar, trazendo à tona o uso da já consagrada plataforma monocoluna - protótipo que rendeu diversos prêmios de inventor do ano da Petrobrás, além de patente, ao Tanque de Provas Numérico, laboratório do departamento de engenharia naval da POLI-USP. O trabalho dos alunos Daniel e Ana também foi reconhecido nacionalmente recebendo o Prêmio Petrobras de Tecnologia 2011 no tema de Tecnologia de Energia. A continuação do trabalho consiste em levar a fundo alguns pontos importantes relacionados ao dimensionamento da plataforma para otimizar a geração de energia através do movimento relativo entre ela e um corpo flutuante interno ao seu moonpool. O objetivo do trabalho é definir melhores geometrias através da parametrização das dimensões principais e da utilização de métodos numéricos num estudo mais detalhado e aprofundado. O método de desenvolvimento leva em conta todos os fatores que influenciam na dinâmica do sistema como a hidrodinâmica de dois corpos (plataforma e corpo interno flutuante) e a dinâmica do gerador de energia (tipo de gerador e seu impacto no amortecimento do sistema global). / The continued use of fossil fuels has proved harmful for years, besides being a means finite energy. For this reason, the current and future demand for clean energy systems are great. Although there are already several structures dedicated to extracting energy from the sea, the concept on which it intends to work is innovative and with local technology. This theme has been already developed in a theoretical approach by the student of naval engineering Daniel Prata Vieira and his classmate Ana Luisa Orsolini, such as Final Paper Course of Naval Architecture and Ocean Engineering from the Escola Politécnica of USP, directed by Prof. Dr. André Luis Condino Fujarra. Vieira \\& Orsolini (2010) [1] studied in a different way the theme of energy generation from ocean waves, bringing up the use of already established monocolumn platform - prototype that earned several inventor of the year from Petrobras awards, besides patent, to the Numerical Offshore Tank, laboratory of the Naval Engineering Department of Poli - USP. The work of students Daniel and Ana was also recognized nationally getting the Petrobras Technology Award 2011 in the Energy Technology theme. The continuation of this work is to bring the background some important points related to platform design to optimize power generation through the relative motion between it and an internal floating body into moonpool. The objective is to define best geometries through the parameterization of the key dimensions and the use of numerical methods in a more detailed and in-depth study. The development method takes into account all the factors that influence the dynamics of the system such as the hydrodynamics of two bodies (platform and floating internal body) and the dynamics of the generator (type of generator and its impact on the damping of the global system).

Les Energies Marines Renouvelables (EMR) se développent aujourd’hui très vite tant au niveau de la recherche amont que de la R&D, et même des premiers démonstrateurs à la mer. Parmi ces EMR, l'énergie des vagues présente un potentiel particulièrement intéressant. Avec une ressource annuelle brute moyenne estimée à 40 kW/m au large de la côte atlantique, le littoral français est plutôt bien exposé. Mais l’exploitation à grande échelle de cette énergie renouvelable ne sera réalisable et pertinente qu'à condition d'une bonne intégration au réseau électrique (qualité) ainsi que d'une gestion et d'un dimensionnement optimisé au sens du coût sur cycle de vie. Une première solution de génération tout électrique pour un houlogénérateur a d’abord été évaluée dans le cadre de la thèse de Marie RUELLAN menée sur le site de Bretagne du laboratoire SATIE (ENS de Cachan). Ces travaux ont mis en évidence le potentiel de viabilité économique de cette chaîne de conversion et ont permis de poser la question du dimensionnement de l’ensemble convertisseur-machine et de soulever les problèmes associés à la qualité de l’énergie produite. Puis une seconde thèse a été menée par Judicaël AUBRY dans la même équipe de recherche. Elle a consisté, entre autres, en l’étude d’une première solution de traitement des fluctuations de la puissance basée sur un système de stockage par supercondensateurs. Une méthodologie de dimensionnement de l’ensemble convertisseur-machine et de gestion de l’énergie stockée fut également élaborée, mais en découplant le dimensionnement et la gestion de la production d’énergie et de ceux de son système de stockage. Le doctorant devra donc : 1. S’approprier les travaux antérieurs réalisés dans le domaine de la récupération de l’énergie des vagues ainsi que les modèles hydrodynamiques et mécaniques réalisés par notre partenaire : le LHEEA de l’Ecole Centrale de Nantes - 2. Résoudre le problème du couplage entre dimensionnement/gestion de la chaîne de conversion et dimensionnement/gestion du système de stockage. 3. Participer à la réalisation d’un banc test à échelle réduite de la chaine électrique et valider expérimentalement les modèles énergétiques du stockage et des convertisseurs statiques associés - 4. Proposer une méthodologie de dimensionnement de la chaine électrique intégrant le stockage et les lois de contrôle préalablement élaborées 5. Déterminer les gains en termes de capacités de stockage obtenus grâce à la mutualisation de la production (parc de machines) et évaluer l’intérêt d’un stockage centralisé - 6. Analyser l’impact sur le réseau d’une production houlogénérée selon divers scenarii, modèles et outils développés par tous les partenaires dans le cadre du projet QUALIPHE. L’exemple traité sera celui de l’Ile d’Yeu (en collaboration avec le SyDEV. / The work of this PhD thesis deals with the minimization of the per-kWh cost of direct-drive wave energy converter, crucial to the economic feasibility of this technology. Despite the simplicity of such a chain (that should provide a better reliability compared to indirect chain), the conversion principle uses an oscillating system (a heaving buoy for example) that induces significant power fluctuations on the production. Without precautions, such fluctuations can lead to: a low global efficiency, an accelerated aging of the fragile electrical components and a failure to respect power quality constraints. To solve these issues, we firstly study the optimization of the direct drive wave energy converter control in order to increase the global energy efficiency (from wave to grid), considering conversion losses and the limit s from the sizing of an electrical chain (maximum force and power). The results point out the effect of the prediction horizon or the mechanical energy into the objective function. Production profiles allow the study of the flicker constraint (due to grid voltage fluctuations) linked notably to the grid characteristics at the connection point. Other models have also been developed to quantify the aging of the most fragile and highly stressed components, namely the energy storage system used for power smoothing (with super capacitors or electrochemical batteries Li-ion) and power semiconductors.Finally, these aging models are used to optimize key design parameters using life-cycle analysis. Moreover, the sizing of the storage system is co-optimized with the smoothing management.